Кумулятивные снаряды: как они уничтожают танки
Механизм действия кумулятивного заряда
После взрыва капсюля-детонатора заряда, возникает детонационная волна, которая перемещается вдоль оси заряда. Волна, распространяясь к облицовке поверхности конуса, схлопывает её в радиальном направлении, при этом в результате соударения частей облицовки давление в ней резко возрастает. Давление продуктов взрыва, достигающее порядка 1010Па (105 кгс/см²), значительно превосходит предел текучести металла, поэтому движение металлической облицовки под действием продуктов взрыва подобно течению жидкости, которое, однако, обусловлено не плавлением, а пластической деформацией. Аналогично жидкости, металл облицовки формирует две зоны: большой по массе (порядка 70—90 %) медленно двигающийся «пест» и меньшую по массе (порядка 10—30 %) тонкую (порядка толщины облицовки) гиперзвуковую металлическую струю, перемещающуюся вдоль оси симметрии заряда, скорость которой зависит от скорости детонации взрывчатого вещества и геометрии воронки. При использовании воронок с малыми углами при вершине возможно получить крайне высокие скорости, но при этом возрастают требования к качеству изготовления облицовки, так как повышается вероятность преждевременного разрушения струи. В современных боеприпасах используются воронки со сложной геометрией (экспоненциальные, ступенчатые и др.) с углами в диапазоне от 30 до 60°; скорость кумулятивной струи при этом достигает 10 км/с.
Поскольку при встрече кумулятивной струи с бронёй развивается очень высокое давление, на один-два порядка превосходящее предел прочности металлов, то струя взаимодействует с бронёй в соответствии с законами гидродинамики, то есть при соударении они ведут себя как идеальные жидкости. Прочность брони в её традиционном понимании в этом случае практически не играет роли, а на первое место выходят показатели плотности и толщины бронирования. Теоретическая пробивная способность кумулятивных снарядов пропорциональна длине кумулятивной струи и квадратному корню отношения плотности облицовки конуса (воронки) к плотности брони. Практическая глубина проникновения кумулятивной струи в монолитную броню у существующих боеприпасов варьируется в диапазоне от 1,5 до 4 калибров.
При схлопывании конической оболочки скорости отдельных частей струи оказываются различными, и струя в полёте растягивается. Поэтому небольшое увеличение промежутка между зарядом и мишенью увеличивает глубину пробивания за счёт удлинения струи. Однако при значительных расстояниях между зарядом и мишенью непрерывность струи нарушается, что снижает бронебойный эффект. Наибольший эффект достигается на так называемом «фокусном расстоянии», на котором струя максимально растянута, но ещё не разорвана на отдельные фрагменты. Для выдерживания этой дистанции используют различные типы наконечников соответствующей длины. При перемещении в твёрдой среде градиентно разорванная кумулятивная струя самоцентрируется, а диаметр трека по мере удаления от точки фокуса уменьшается. При движении разорванной на фрагменты кумулятивной струи в жидкостях и газах каждый фрагмент перемещается по собственной траектории, а диаметр трека по мере удаления от точки фокуса увеличивается. Этим объясняется резкое снижение пробивной способности высокоградиентных кумулятивных струй при использовании противокумулятивных экранов. Использование заряда с кумулятивной выемкой без металлической облицовки снижает кумулятивный эффект, так как вместо металлической струи действует струя газообразных продуктов взрыва; однако при этом достигается значительно более сильное заброневое действие.
Ударное ядро
Ударное ядро — компактная металлическая форма, напоминающая пест, образующаяся в результате сжатия металлической облицовки кумулятивного заряда продуктами его детонации.
Для образования ударного ядра кумулятивная выемка имеет тупой угол при вершине или форму сферического сегмента переменной толщины (у краёв толще, чем в центре). Под влиянием ударной волны происходит не схлопывание конуса, а выворачивание его «наизнанку». Полученный снаряд диаметром в четверть и длиной в один калибр (первоначальный диаметр выемки) разгоняется до скорости 2,5 км/с. Бронебойное действие ядра ниже, чем у кумулятивной струи, но зато сохраняется на расстоянии до 1000 калибров. В отличие от кумулятивной струи, состоящей лишь из 15 % массы облицовки, ударное ядро образуется из 100 % её массы.
Ручная противотанковая граната РПГ-40 обр.1940 г.
Предназначалась для борьбы с легкими и средними танками, имеющими броню до 20 мм и другим целям. Серийное производство началось лишь с начала войны. Вес РПГ — 40 — 1200 г, вес разрывного заряда 760 г. Граната состоит из жестяного корпуса, в котором помещается разрывной заряд — литой или прессованный тротил, сверху крышка как у РГД-33, под которую вставлялся запал, внешне тоже очень похожий на запал РГД-33, но мгновенного действия. Корпус при заряжании навинчивался на рукоятку, в которой размещался ударный и предохранительный механизмы. Воспламенение запала и взрыв гранаты происходит мгновенно при ударе гранаты о препятствие. Метание гранаты производилось из-за укрытия, так как радиус ее разрушительного действия 20 м, а забросить ее на большее расстояние проблематично.
При ударе о препятствие механизм гранаты срабатывает независимо от того, каким местом граната ударилась, граната взрывается. Усилие срабатывания весьма незначительно, достаточно просто уронить гранату на землю. В боевой обстановке снаряжать гранаты запалами разрешалось лишь непосредственно перед метанием. Отказы в действии происходили из-за загрязнения, промерзания и деформации находившегося в рукоятке ударного механизма. Возможны отказы от неисправного запала. РПГ-40 встречается во всех районах боевых действий, особенно в начальный период войны. Обнаруженная при поиске — опасная находка.
История создания
В 1864 году военный инженер М. Бересков (он стал первым, кто придумал кумулятивный снаряд) открыл кумулятивный эффект, после чего начал испытание и применение разработок в разрушении твердых объектов. Военные были поражены, как действует кумулятивный снаряд на бронированную технику. Именно с этого момента западные ученые начали исследование данного эффекта. С 1910 по 1926 годы продолжались исследовательские работы и создание разнотипных кумулятивных снарядов и мин. Целью этих опытов было нахождение правильной формы и материла, которые в совместном использовании могли пробивать объекты, имевшие большую толщину бронирования. В 1935 году молодой немецкий ученый начал работы по созданию кумулятивных артиллерийских снарядов, которые активно использовались в начальном этапе Второй Мировой войны. Увидев потенциал кумулятивных снарядов, советские ученые на примере немецких боеприпасов начали разработку и производство собственного оружия. В 1942 году кумулятивные советские снаряды начали использоваться на артиллерийском оружии калибра 76 и 122 мм.
Устройство кумулятивного снаряда Второй Мировой войны
В середине 1950 года ученые США запатентовали новый тип кумулятивного снаряда, который обладал высокой стабилизацией во время полета и имел уникальную металлическую облицовку. В этом же году новый тип снарядов был принят на вооружение США. В 1960 году создали уникальный кумулятивный снаряд имеющий новую структуру и материалы, которые во много раз превосходили кумулятивные снаряды Второй мировой войны. С этого момента были начаты упорные работы по улучшению уже имевшихся разработок. В 1990 году был создан кумулятивный тандемный снаряд калибра 130 мм и имевший пробитие 800 мм.
Схема устройства кумулятивного снаряда
Принцип действия
Встречаясь с броней, струя не прожигает, а как-бы вымывает отверстие в броне под действием высокой температуры и высокого давления, одновременно смешиваясь с металлом брони, но оставаясь фактически твердым телом (явление пластической деформации). Пробив корпус частицы металла, они поражают экипаж и все внутри танка.
Таким образом, небольшое отверстие на внешней стороне машины оборачивается практически полным разрушением внутри. К тому же, высокая температура кумулятивной струи провоцирует возгорание и последующий подрыв боекомплекта. Такой принцип поражения бронированной техники применялся в гранатах и минах.
Уничтожение "Леопарда-2" в Африне