§ 6.5. Действие кумулятивных снарядов

В основе действия кумулятивных снарядов лежит кумулятив- . ный эффект, открытый еще в. 1864 г. генералом русской армии М. М. Боресковым. Кумулятивные снаряды (рис. 6.11) были раз- | работаны в 30-х годах как средство борьбы с танками, имеющими мощную броню, с помощью орудий, имеющих относительно невы­сокую начальную скорость снаряда.

Существо кумулятивного эффекта заключается в следующем. При подрыве разрывного заряда начинаются процесс взрывчатого превращения и распространение во взрывчатом веществе волны детонации со скоростью детонации. На фронте этой волны прак­тически мгновенно образуются продукты детонации, которые по­лучают скорость поступательного движения, в три-четыре раза меньшую скорости детонации. При достижении волной детонации поверхности заряда продукты детонации начнут распространяться в пространстве приблизительно перпендикулярно поверхности. Если поверхность заряда покрыта оболочкой, то под действием высоких давлений, равных сотням тысяч атмосфер, материал обо­лочки становится похожим на несжимаемую жидкость, а частицы будут перемещаться вместе с продуктами детонации. Поскольку плотность оболочки значительно выше плотности ВВ, то плотность потока соответственно возрастает.

Для получения кумулятивного эффекта в разрывном заряде ^: вдоль его оси делается кумулятивная выемка конической, полу- i сферической или более сложной формы, покрытая металлической | облицовкой (воронкой), а подрыв заряда осуществляется с про- 1 тивоположной стороны (рис. 6.12).

Продукты взрыва с поверхности воронки устремляются к оси, где соударяются, образуя кумулятивную струю^небольшого диаметра (5—10 мм), направленную вдоль оси. Кумулятивная струя состоит в основном из частиц материала облицовки, имеет плотность, близкую к плотности этого материала, температуру, непре­вышающую 1000° К, и скорость вдоль оси, достигающую 10 км/с.

К концу формирования кумулятивная струя имеет длинуинаилучшие пробивные возможности. Далее- струя постепенно рас­тягивается и разрушается. Основная часть металла воронки (до

75%) не входит в состав кумулятивной струи, а образует так на­зываемый пест, который перемещается за кумулятивной струей с относительно небольшой скоростью.

Таким образом, кумулятивный эффект заключается в кумуля­ции (концентрации) продуктов детонации и частиц материала

облицовки по оси выемки с образованием кумулятивной струи, обладающей космической скоростью. Кумулятивная струя проби­вает броню, являясь, таким образом, поражающим фактором. Пест и другие элементы снаряда остаются перед броней.

При встрече кумулятивной струи с броней происходит удар, сопровождающийся потерей механических качеств материалом преграды. Кумулятивная струя и преграда взаимодействуют, как струя несжимаемой жидкости с жидкой средой. При пробитии брони ее материал последовательно вымывается все новыми и но­выми участками кумулятивной струи. Образуется сначала кони­ческий кратер, а затем сквозное отверстие. Часть вещества куму­лятивной струи, частицы преграды и газообразные продукты детонации проникают через отверстие, вызывая поражение живой силы, вооружения и приборов за преградой — в танке или само­ходной артиллерийской установке. Обычно для кумулятивных снарядов применяются головные взрыватели. Для передачи взрыв­ного импульса от взрывателя к капсюлю-детонатору с детонато­ром, которые расположены у дна снаряда, в разрывном заряде по оси его имеется цилиндрическое отверстие с центральной трубкой. Разрывной заряд вместе со всеми деталями называется кумуля­тивным узлом.

Характеристикой действия кумулятивного снаряда, как и дей­ствия бронебойных снарядов, является наибольшая толщина про­биваемой по нормали преграды Ь*. Для определения этой харак­теристики можно пользоваться формулой академика Лаврентьева

где—длина кумулятивной струи;

— плотность кумулятивной струи;

— плотность материала преграды.

Как отмечалось выше, плотность вещества струи близка к плот­ности материала облицовки кумулятивной выемки. Для вращаю­щихся кумулятивных снарядов плотность струи будет зависеть от скорости вращения снаряда, поскольку кумулятивная струя будет вращаться со скоростью, значительно большей скорости вращения снаряда, и будет подвержена действию центробежных сил. С уве­личением скорости вращения снаряда при прочих равных условиях плотность струи будет меньше.

Длина кумулятивной струи существенно зависит от формы и площади поверхности кумулятивной выемки. С увеличением ка­либра снаряда, очевидно, длина кумулятивной струи увеличи­вается.

Из формулы (6.20) следует, что эффективность действия куму­лятивного снаряда зависит от калибра снаряда, мощности ВВ, устройства кумулятивного узла, способа стабилизации снаряда, свойств преграды. Следует отметить, что действие кумулятивного снаряда практически не зависит от его окончательной скорости.

Толщина пробиваемой брони, как обычно, зависит от угла встречи:

Замечательным качеством кумулятивных снарядов является отсутствие рикошета кумулятивной струи при больших углах встречи. Оперенные кумулятивные снаряды обладают более высокой бронепробиваемостью, чем вращающиеся кумулятивные снаряды. Толщина пробиваемой брони для современных кумуля­тивных снарядов достигает 300 мм и более

Эффективность действия кумулятивных снарядов в большей степени, чем ударного, осколочного и фугасного действия, зависит от действия взрывателя. Это объясняется, с одной стороны, высо­кими скоростями кумулятивной струи, а с другой — относительно малой ее устойчивостью.

Головные взрыватели, предназначенные для кумулятивных снарядов, должны обладать высокой чувствительностью, быстро­действием и однообразием действия. Устройство взрывателя и го­ловной части снаряда должно обеспечить при заданной оконча­тельной скоростивстречу кумулятивной струи с поверхностью преграды в момент завершения ее формирования. Расстояние ме­жду (Основанием кумулятивной выемки и поверхностью преграды в этот момент называется фокусным расстоянием F. Считая, что процесс передачи взрывного импульса от взрывателя к детонатору кумулятивного узла и процесс образования кумулятивной струи мгновенны, можем определить наивыгоднейшую длину головной части снаряда

где— время действия взрывателя.

Действительное расстояние х между поверхностью преграды и основанием кумулятивной выемки будет отличаться от фокусного расстояния F:

При изменении величинрасстояние х будет изменяться

согласно равенству, полученному на основании формулы (6.23):

где

Как следует из равенства (6.24), изменение окончательной ско­рости снаряда и времени действия взрывателя одинаковым обра­зом сказывается на эффективности действия кумулятивного сна­ряда, ухудшая ее. Вот почему приходится заботиться не только об обеспечении оптимального времени действия взрывателя, но и о сохранении оптимальной окончательной скорости снаряда. Стрель-

ба кумулятивными снарядами должна вестись только на том за­ряде, который указан в таблицах стрельбы.

Если взрыватель срабатывает раньше, чем это предусмотрено, то кумулятивная струя к моменту встречи с преградой будет ослаблена, что приведет к снижению эффективности действия ку­мулятивного снаряда. Именно на это рассчитано применение экра­нированной брони, перед которой на некотором расстоянии уста­навливается экран, например в виде металлической сетки, вызы­вающий преждевременное действие взрывателя.

Таким образом, кумулятивные снаряды при относительной про­стоте их устройства и изготовления обладают хорошим бронебой­ным действием при стрельбе из орудий, имеющих невысокие на­чальные скорости. В этом состоит их основное преимущество. К недостаткам кумулятивных снарядов относятся ограниченные дальности стрельбы и возможность слабого действия по экрани­рованной броне.

Улучшение действия кумулятивных снарядов достигается за счет совершенствования конструкции кумулятивного узла, приме­нения оперенных снарядов, улучшения конструкции взрывателей и повышения дальности и кучности стрельбы.