Кумулятивный заряд¶

Кумулятивный заряд — это взрывное устройство, конструкция которого обеспечивает направленное действие взрыва за счёт концентрации (кумуляции) энергии взрывчатого вещества в заданном направлении. Основное назначение — пробитие толстой брони, бетонных преград и других прочных материалов за счёт формирования высокоскоростной кумулятивной струи (или ударного ядра). Кумулятивные заряды широко применяются в военном деле (противотанковые боеприпасы, инженерные заряды) и в промышленности (резка металлов, перфорация скважин).

¶История

Первые теоретические и экспериментальные работы по кумуляции относятся к концу XIX — началу XX века. В 1880-х годах американский инженер Чарльз Манро (Charles E. Munroe) обнаружил, что углубление в торце шашки взрывчатого вещества усиливает пробивное действие в направлении этого углубления (эффект Манро). В 1910 году немецкий учёный Макс Нойман (Max Neumann) независимо описал аналогичный эффект, который позже стал известен как эффект Ноймана.

В 1930-х годах исследования в СССР, Германии, США и других странах привели к созданию практических образцов кумулятивных боеприпасов. В 1938 году швейцарский инженер Генри Мох (Henry Mohaupt) разработал первый эффективный кумулятивный гранатомётный выстрел, который впоследствии был принят на вооружение в США. В годы Второй мировой войны кумулятивные заряды массово применялись в противотанковых гранатах (например, немецкая «Панцерфауст»), авиабомбах и артиллерийских снарядах. В СССР кумулятивные боеприпасы (например, к ружейному гранатомёту РПГ-1) появились в 1943 году.

После войны развитие кумулятивных зарядов шло по пути увеличения бронепробиваемости, совершенствования формы облицовки и применения новых взрывчатых веществ. В 1960-х годах были разработаны тандемные кумулятивные заряды для борьбы с динамической защитой, а в 1980-х — заряды с ударным ядром для поражения целей на дистанции.

¶Принцип действия

Кумулятивный заряд состоит из корпуса, заряда взрывчатого вещества (ВВ) с кумулятивной выемкой (обычно конической, полусферической или параболической формы) и металлической облицовки (вкладыша), повторяющей форму выемки. При подрыве заряда с противоположной от выемки стороны детонационная волна распространяется к вершине выемки, сжимая облицовку. В результате высокого давления (до нескольких миллионов атмосфер) материал облицовки переходит в состояние, близкое к жидкому, и формирует кумулятивную струю — тонкий (диаметром в несколько миллиметров) и длинный (до нескольких десятков сантиметров) поток металла, движущийся со скоростью 8–12 км/с.

Кумулятивная струя обладает огромной кинетической энергией и создаёт давление на преграду в сотни тысяч атмосфер, что позволяет пробивать броню толщиной в несколько раз больше диаметра заряда. Основные факторы, влияющие на бронепробиваемость:

• Диаметр заряда — чем больше, тем выше пробивная способность.
• Материал облицовки — чаще всего медь, алюминий, сталь или их сплавы.
• Форма кумулятивной выемки — коническая даёт струю, полусферическая — ударное ядро.
• Тип ВВ — скорость детонации и энергия взрыва.

¶Классификация

Кумулятивные заряды классифицируют по нескольким признакам.

¶По типу формируемого поражающего элемента

• Кумулятивная струя — тонкий, высокоскоростной поток, обеспечивающий максимальную глубину пробития. Используется в противотанковых гранатах, снарядах и бомбах.
• Ударное ядро (самоформирующийся снаряд) — компактный элемент, образующийся при взрыве заряда с полусферической или сферической выемкой. Скорость ядра — 2–4 км/с, оно эффективно на дистанции до нескольких десятков метров. Применяется в кассетных боеприпасах и минах.

¶По конструкции

• Одиночные — простейший тип, один кумулятивный заряд.
• Тандемные — два последовательно расположенных заряда: первый (лидирующий) малого диаметра нейтрализует динамическую защиту, второй (основной) пробивает основную броню.
• Сдвоенные — два заряда, расположенные рядом, для поражения широкой цели.

¶По назначению

• Противотанковые — для поражения бронетехники.
• Инженерные — для пробития бетонных стен, разрушения укреплений.
• Промышленные — для резки металлов, перфорации нефтяных и газовых скважин, сноса зданий.

¶Применение

¶Военное дело

Кумулятивные заряды являются основой большинства современных противотанковых средств:

• Ручные противотанковые гранатомёты (РПГ-7, РПГ-29, РПГ-32) — выстрелы с кумулятивной боевой частью.
• Противотанковые ракетные комплексы (ПТРК) — «Корнет», «Джавелин», «Тоу».
• Артиллерийские снаряды — кумулятивные снаряды для танковых и полевых орудий.
• Авиационные бомбы — кумулятивно-осколочные и кумулятивные бомбы.
• Противотанковые мины — например, ТМ-62М с кумулятивным зарядом.

Для защиты от кумулятивных боеприпасов разработаны динамическая защита (реактивная броня) и многослойная пассивная броня. Тандемные кумулятивные заряды способны преодолевать динамическую защиту.

¶Промышленность

• Резка металла — кумулятивные заряды используются для резки труб, листового металла и конструкций в труднодоступных местах.
• Перфорация скважин — в нефтегазовой отрасли кумулятивные перфораторы создают каналы в обсадной колонне и горной породе для притока нефти или газа.
• Снос зданий — направленное разрушение бетонных и железобетонных конструкций.
• Утилизация боеприпасов — подрыв кумулятивными зарядами для уничтожения взрывоопасных объектов.

¶Характеристики

Основные параметры кумулятивных зарядов:

• Калибр (диаметр) — от 20 мм до 150 мм и более.
• Бронепробиваемость — обычно 5–8 калибров (например, заряд диаметром 100 мм пробивает 500–800 мм брони).
• Скорость кумулятивной струи — 8–12 км/с.
• Длина струи — до 1–2 метров.
• Масса ВВ — от десятков граммов до нескольких килограммов.

¶Интересные факты

• Кумулятивная струя способна пробивать броню, толщина которой в 10–15 раз превышает диаметр заряда, при условии оптимальной конструкции.
• Первые кумулятивные гранаты «Панцерфауст» (Panzerfaust) имели бронепробиваемость около 200 мм, что позволяло поражать советские танки Т-34 и КВ-1.
• В 1960-х годах в СССР был разработан кумулятивный заряд для пробития бетонных укрытий, который использовался в инженерных войсках.
• В промышленности кумулятивные заряды применяются для резки нефтяных платформ и подводных трубопроводов.

¶Критика и ограничения

Кумулятивные заряды имеют ряд недостатков:

• Чувствительность к вращению — при быстром вращении снаряда (например, в артиллерии) кумулятивная струя может рассеиваться, что снижает бронепробиваемость. Для решения этой проблемы применяются стабилизированные вращением заряды или боеприпасы с оперением.
• Уязвимость к динамической защите — современные танки оснащаются динамической защитой, которая разрушает кумулятивную струю до контакта с основной бронёй. Для преодоления этой защиты используются тандемные заряды.
• Ограниченная дальность — ударное ядро эффективно на дистанции до 30–50 метров, кумулятивная струя — только при контакте с целью.
• Высокая стоимость — изготовление точных облицовок и качественных ВВ требует значительных затрат.

¶Источники

• Бабкин А. В. «Кумулятивные боеприпасы. Теория и практика». — М.: Воениздат, 2005.
• Козлов В. И. «Взрывные технологии в промышленности». — СПб.: Политехника, 2012.
• Справочник по боеприпасам. — М.: Министерство обороны СССР, 1984.
• Encyclopedia of Explosives and Related Items. — Picatinny Arsenal, 1974.