Что такое кумулятивный эффект, и как он помогает пробить толстую броню современных танков.

Установка для получения кумулятивной струи Высоковольтный генератор с напряжением до 10 кВ Высоковольтный конденсатор (6,3 кВ) емкостью 0,5 мкФ Статический вольтметр (до 7,5 кВ) Высоковольтный разрядник из коаксиального кабеля Пластиковый капилляр с бумажной вставкой Дистиллированная вода Набор желатиновых брусков толщиной от 1 до 5 см

Дмитрий Мамонтов Александр Прищепенко

В 1941 году советские танкисты столкнулись с неприятным сюрпризом — немецкими кумулятивными снарядами, оставлявшими в броне пробоины с оплавленными краями. Их назвали бронепрожигающими (у немцев в ходу был термин Hohlladungsgeschoss, «снаряд с выемкой в заряде»). Впрочем, немецкая монополия длилась недолго, уже в 1942-м на вооружение был принят советский аналог БП-350А, построенный методом «обратного инжиниринга» (разборкой и изучением трофейных немецких снарядов), — «бронепрожигающий» снаряд для 76-мм пушек. Однако на самом деле действие снарядов было связано не с прожиганием брони, а с совершенно иным эффектом.

Споры о приоритетах

Термин «кумуляция» (лат. cumulatio — накопление, суммирование) означает усиление какого-либо действия за счет сложения (накопления). При кумуляции за счет особой конфигурации заряда часть энергии продуктов взрыва сосредоточивается в одном направлении. На приоритет в открытии кумулятивного эффекта претендуют несколько человек, которые обнаружили его независимо друг от друга. В России — военный инженер, генерал-лейтенант Михаил Боресков, применивший в 1864 году заряд с выемкой для саперных работ, и капитан Дмитрий Андриевский, который в 1865 году разработал для детонации динамита заряд-детонатор из наполненной порохом картонной гильзы с углублением, заполненным опилками. В США — химик Чарльз Мунро, который в 1888 году, как гласит легенда, взорвал заряд пироксилина с выдавленными на нем буквами рядом со стальной пластиной, а затем обратил внимание на те же буквы, зеркально «отраженные» на пластине; в Европе — Макс фон Форстер (1883).

В начале XX века кумуляцию исследовали по обе стороны океана — в Великобритании этим занимался Артур Маршалл, автор вышедшей в 1915 году книги, посвященной этому эффекту. В 1920-х изучением зарядов взрывчатых веществ с выемкой (хотя и без металлической облицовки) занимался в СССР известный исследователь взрывчатых веществ профессор М.Я. Сухаревский. Однако поставить кумулятивный эффект на службу военной машине первым удалось немцам, которые начали целенаправленную разработку кумулятивных бронебойных снарядов в середине 1930-х годов под руководством Франца Томанека.

Примерно в то же время тем же занимался в США Генри Мохаупт. Именно он считается на Западе автором идеи металлической облицовки выемки в заряде ВВ. В результате к 1940-м годам у немцев такие снаряды уже стояли на вооружении.

Смертельная воронка

Как работает кумулятивный эффект? Идея очень проста. В головной части боеприпаса имеется выемка в виде облицованной миллиметровым (или около того) слоем металла воронки с острым углом при вершине (раструбом к мишени). Детонация взрывчатого вещества начинается со стороны, ближайшей к вершине воронки. Детонационная волна «схлопывает» воронку к оси снаряда, а поскольку давление продуктов взрыва (почти полмиллиона атмосфер) превышает предел пластической деформации обкладки, последняя начинает вести себя как квазижидкость. Такой процесс не имеет ничего общего с плавлением, это именно «холодное» течение материала. Из схлопывающейся воронки выдавливается очень быстрая кумулятивная струя, а остальная часть (пест) летит от точки взрыва медленнее. Распределение энергии между струей и пестом зависит от угла при вершине воронки: при угле меньше 90 градусов энергия струи выше, при угле больше 90 градусов выше энергия песта. Разумеется, это очень упрощенное объяснение — механизм формирования струи зависит от применяемого взрывчатого вещества (ВВ), от формы и толщины обкладки.

Одна из разновидностей кумулятивного эффекта. Для образования ударного ядра кумулятивная выемка имеет тупой угол при вершине (или сферическую форму). При воздействии детонационной волны за счет формы и переменной толщины стенок (к краю толще) происходит не «схлопывание» облицовки, а ее выворачивание «наизнанку». Полученный снаряд диаметром в четверть и длиной в один калибр (первоначальный диаметр выемки) разгоняется до 2,5 км/с. Бронепробитие ядра меньше, чем у кумулятивной струи, но зато сохраняется на протяжении почти тысячи диаметров выемки. В отличие от кумулятивной струи, которая «отнимает» у песта лишь 15% его массы, ударное ядро образуется из всей облицовки.

При схлопывании воронки тонкая (сравнимая с толщиной оболочки) струя разгоняется до скоростей порядка скорости детонации ВВ (а иногда и выше), то есть около 10 км/с и более. Эта струя не прожигает броню, а проникает в нее, подобно тому как струя воды под давлением размывает песок. Однако в процессе формирования струи разные ее части приобретают разную скорость (задние — меньшую), поэтому далеко кумулятивная струя полететь не может — она начинает растягиваться и распадаться, теряя способность к бронепробитию. Максимальный эффект действия струи достигается на некотором расстоянии от заряда (его называют фокусным). Конструктивно оптимальный режим бронепробития обеспечивается промежутком между выемкой в заряде и головкой снаряда.

Жидкий снаряд, жидкая броня

Скорость кумулятивной струи существенно превышает скорость распространения звука в материале брони (порядка 4 км/с). Поэтому взаимодействие струи и брони происходит по законам гидродинамики, то есть они ведут себя как жидкости. Теоретически глубина проникновения струи в броню пропорциональна длине струи и квадратному корню из соотношения плотностей материала облицовки и брони. Практически бронепробитие обычно даже выше теоретически рассчитанных значений, так как струя становится длиннее за счет разницы скоростей головной и задней ее частей. Обычно толщина брони, которую способен пробить кумулятивный заряд, составляет 6−8 его калибров, а для зарядов с обкладками из таких материалов, как обедненный уран, это значение может достигать 10. Можно ли увеличить бронепробитие, увеличив длину струи? Да, но зачастую это не имеет особого смысла: струя становится чрезмерно тонкой и снижается ее заброневое действие.

За и против

У кумулятивных боеприпасов есть свои достоинства и недостатки. К достоинствам относится то, что, в отличие от подкалиберных снарядов, их бронепробитие не зависит от скорости самого снаряда: кумулятивными можно стрелять даже из легких орудий, не способных разогнать снаряд до высокой скорости, а также использовать такие заряды в реактивных гранатах.

Кстати, именно «артиллерийское» применение кумуляции сопряжено с трудностями. Дело в том, что большинство снарядов стабилизируется в полете вращением, а оно крайне отрицательно влияет на формирование кумулятивной струи — изгибает и разрушает ее. Конструкторы добиваются снижения эффекта вращения различными способами — например, применяя специальную текстуру облицовки (но при этом и бронепробитие понижено до 2−3 калибров).

Другое решение используется во французских снарядах — вращается только корпус, а кумулятивный заряд, установленный на подшипниках, практически не вращается. Однако такие снаряды сложны в производстве, а к тому же в них не полностью используются возможности калибра (а бронепробитие связано с калибром напрямую).

Собранная нами установка вовсе не выглядит аналогом грозного оружия и смертельного врага танков — кумулятивных бронебойных снарядов. Тем не менее она представляет собой достаточно точную модель кумулятивной струи. Разумеется, в масштабе — и скорость звука в воде меньше скорости детонации, и плотность воды меньше плотности обкладки, да и калибр у настоящих снарядов побольше. Наша установка отлично подходит для демонстрации таких явлений, как фокусировка струи.

Казалось бы, выстреливаемые с высокой скоростью из гладкоствольных пушек снаряды не вращаются — их полет стабилизирует оперение, но и в этом случае есть проблемы: при высоких скоростях встречи снаряда с броней струя не успевает сфокусироваться. Поэтому наиболее эффективны кумулятивные заряды в низкоскоростных или вообще неподвижных боеприпасах: снарядах для легких пушек, реактивных гранатах, ПТУРах, минах.

Еще один недостаток связан с тем, что кумулятивная струя разрушается взрывной динамической защитой, а также при прохождении нескольких сравнительно тонких слоев брони. Для преодоления динамической защиты разработан тандемный боеприпас: первый заряд подрывает ее ВВ, а второй пробивает основную броню.

Вода вместо взрывчатки

Для того чтобы смоделировать кумулятивный эффект, совсем не обязательно применять взрывчатые вещества. Мы использовали для этой цели обычную дистиллированную воду. Вместо взрыва ударную волну будем создавать с помощью высоковольтного разряда в воде. Разрядник мы изготовили из обрезка телевизионного кабеля РК-50 или РК-75 внешним диаметром 10 мм. К оплетке припаяли медную шайбу с отверстием 3 мм (соосно с центральной жилой). Другой конец кабеля зачистили на длину 6−7 см и соединили центральную (высоковольтную) жилу с конденсатором.

В случае хорошей фокусировки струи канал, пробитый в желатине, практически незаметен, а при расфокусированной струе выглядит так, как на фотографии справа. Тем не менее «бронепробитие» и в этом случае составляет около 3−4 калибров. На фотографии — желатиновый брусок толщиной 1 см пробивается кумулятивной струей «навылет».

Роль воронки в нашем эксперименте выполняет мениск — именно такую вогнутую форму поверхность воды принимает в капилляре (тонкой трубке). Желательна большая глубина «воронки», а это значит, что стенки трубки должны хорошо смачиваться. Стеклянная не подойдет — гидравлический удар при разряде разрушает ее. Полимерные трубки плохо смачиваются, но мы решили эту проблему, использовав вкладыш из бумаги.

Вода из-под крана не годится — она хорошо проводит ток, который пройдет по всему объему. Воспользуемся дистиллированной водой (например, из ампул для инъекций), в которой нет растворенных солей. При этом вся энергия разряда выделится в области пробоя. Напряжение — около 7 кВ, энергия разряда — порядка 10 Дж.

Желатиновая броня

Соединим разрядник и капилляр отрезком эластичной трубки. Наливать внутрь воду следует с помощью шприца: в капилляре не должно быть пузырьков — они исказят картину «схлопывания». Убедившись, что мениск образовался на расстоянии около 1 см от разрядника, зарядим конденсатор и замкнем контур привязанным к изолирующей штанге проводником. В области пробоя разовьется большое давление, образуется ударная волна (УВ), которая «побежит» к мениску и «схлопнет» его.

Обнаружить кумулятивную струю можно по ее тычку в ладонь, протянутую на высоте в полметра-метр над установкой, или по расплывающимся каплям воды на потолке. Увидеть же тонкую и быструю кумулятивную струю невооруженным глазом очень сложно, поэтому мы вооружились специальной техникой, а именно камерой CASIO Exilim Pro EX-F1. Эта камера очень удобна для съемки быстропротекающих процессов — она позволяет снимать видео со скоростью до 1200 кадров в секунду. Первые пробные съемки показали, что заснять формирование самой струи почти невозможно — искра разряда «слепит» камеру.

Зато можно заснять «бронепробитие». Пробить фольгу не получится — скорость водяной струи маловата для ожижения алюминия. Поэтому в качестве брони мы решили использовать желатин. При диаметре капилляра в 8 мм нам удалось добиться «бронепробития» более 30 мм, то есть 4 калибра. Скорее всего, немного поэкспериментировав с фокусировкой струи, мы смогли бы добиться большего и даже, возможно, пробить двухслойную желатиновую броню. Так что в следующий раз, когда на редакцию нападет армия желатиновых танков, мы будем готовы дать достойный отпор.

Благодарим представительство компании CASIO за предоставленную для съемки эксперимента камеру CASIO Exilim Pro EX-F1

Ударное ядро

В настоящеее время все, кто хоть немного интересуется военным делом знают о существовании так называемых кумулятивных снарядов, которые предназначены для пробивания брони. Общеизвестно о высокой пробивной способности таких снарядов. Даже граната ручного гранатомета РПГ-7 способна пробить 100мм. брони. Ракеты комплексов ПТУР способны пробивать до 500м. брони. Казалось бы, что извечный спор брони и снаряда окончательно выигран снарядом. Ведь практически невозможно создать танк с броней такой толщины. Но как всегда, на всякое действие есть противодействие. Очень быстро выяснили, что если взрыв снаряда вызвать преждевременно, т.е. на некотором расстоянии от брони, то кумулятивный эффект пропадает. Раскаленная струя рассеивается. Борта танков стали защищать тонкими листами металла и даже резины, отнесенным на некоторое расстояние от основной брони. Главное заставить сработать взрыватель. На это противодействие были изобретены так называемые тандемные снаряды, т.е. в одноv снаряде находится два снаряда один за другим. Первый пробивает экран, второй основную броню. На это коварство был найден достойный ответ - активная броня. При воздействии на корпус танка кумулятивной струей, взрываются размещенные на броне контейнеры со взрывчатым веществом, ударная волна которых нейтрализует воздействие кумулятивной струи. Спор снаряда с броней продолжается.

Около 15 лет лет назад появился термин "ударное ядро" и боеприпасы, бронепробивное действие которых основано на принципе так называемого "ударного ядра". Автору пока неизвестны артиллерийские снаряды, работающие на этом принципе, но вот инженерные боеприпасы, а именно, противотанковые мины этого типа существуют уже давно. Так еще в 1983 году на вооружение Советской Армии поступила противотанковая противобортовая мина ТМ-83. В Швеции имеется подобная мина Type-14 (См.снимок). Аналоги этих мин имеются и в других странах. Эти мины устанавливаются на расстоянии нескольких метров от дороги, по которой идет танк. При взрыве мины образуется ударное ядро, которое сохраняет свою пробивную способность на дистанции до 30-40 метров от места взрыва. При испытании танка Т-72 на стойкость брони к мине ТМ-83 обнаружилось, что ударное ядро пробило бортовой экран, борт, противоположный борт, противоположный бортовой экран. Танк находился на расстоянии 15 метров от мины. Отверстие имело диаметр 3-3.5 см.

Самое любопытное в ударном ядре это то, что взрыв должен произойти на расстоянии более 1-1.5 метров от брони. Ударное ядро сформировывается именно на расстоянии около 1 метра от места взрыва боеприпаса и далее летит в неизменном виде около 30-40 метров, после чего вследствие трения о воздух теряет свою кинетическую энергию, высокую температуру и рассеивается.

Явление кумулятивного эффекта случайно открыл английский ученый взрывник Форстер в 1883 году, исследуя взрывные характеристики модного тогда ВВ динамита. Практическое применение кумулятивному эффекту нашли немецкие конструкторы боеприпасов в 1938 году. Впервые кумулятивные снаряды применили немецкие артиллеристы против советских танков в конце 1941 года, когда выяснилась полная неспособность немецких 37мм. и 47мм. противотанковых пушек пробить броню Т-34 и КВ.

Физика ударного ядра, впрочем, как и физика самого кумулятивного эффекта до конца не выяснена. Нет и однозначного ответа - что собой представляет кумулятивная струя, ударное ядро. Ряд специалистов полагают, что под воздействием высокого давления и температуры в области взрыва материя переходит в состояние плазмы, чем и объясняется ее высокая кинетическая энергия. Другие справедливо возражают, что энергия не берется ниоткуда, а лишь может переходить из одного вида в другой. А потенциальной энергии данного количества взрывчатки явно недостаточно для перехода материи в плазменное состояние. Однако явление-то существует! Впрочем, по всем законам аэродинамики и майский жук летать не может, а он таки, подлец, летает!

Есть одна небольшая теорийка, которая если не объясняет полностью явление кумуляции и ударное ядро, то достаточно наглядно иллюстрирует эти явления. Все в своей жизни достаточно часто видели дождь, видели как падают капли дождя в лужи. Видели, как из лужи в месте падения капли вверх подпрыгивает струйка воды, как от нее отрывается капелька, продолжающая свое движение вверх. Такая капелька имеет довольно высокую скорость. Во всяком случае, по босым ногам бьет чувствительно. Казалось бы, что при попадании капли дождя в лужу, эта капля должна просто уйти в глубину воды, раствориться в своей родной среде.

Рассмотрим очень упрощенно процессы, происходящие при падении капли в воду. Рссматривать подробно и во всех промежуточных фазах мы не можем, будучи ограничены размерами статьи. У Киллинга развитие процесса падения капли и образования кумулятивной струи и ударного ядра отслеживаются более чем на 100 снимках.

Первый этап для нас неинтересен. Капля приближается к поверхности. Впрочем, здесь итересно, что капля в полете имеет вовсе не ту форму, как все думают ("каплевидную форму" капля имет только в момент отрыва ее от крана), а вид утолщенного диска.

Этап второй. Капля внедряется в поверхность воды. Она еще сохраняет свою целостность и ведет себя подобно камню. Начинается процесс образования воронки.

Промежуточные этапы опускаем, т.к. они для нас неинтересны и лишь подробно описывают изменение поведения капли от поведениея подобно камню, до ее полного разрушения.

Третий этап. Мы видим воронку параболообразной формы. Давление воды в области, окружающей воронку значительно превышает давление воды в целом в данной водной среде. Этот момент можно приравнять к моменту начала процесса взрыва взрывчатого вещества. Т.е. с этого момента явления, происходящие в боеприпасе и в воде идентичны.

Этап четверый. Микрокапельки воды под воздействием давления устремляются в геометрический центр параболы. Это фокус кумуляции. При взрыве боеприпаса это место максимального давления.

Этап пятый. Капельки сливаются в единую струю, идущую с большой скоростью вверх. Это и есть кумулятивная струя. При взрыве боеприпаса такая струя и пробивает броню. Кто видел пробоины от кумулятивных снарядов, тот не мог не заметить, что отверстие в броне от такого снаряда намного меньше его калибра. Естественно. Толщина струи намного меньше диаметра воронки.

Этап шестой. Те микрокапельки, которые оказались в передовой части струи получают достаточно большую кинетическую энергию и устремляются далеко вверх. Происходит формирование ударного ядра. Наблюдая, падение капли в воду, в этот момент мы видим подпрыгнувшую довольно далеко вверх каплю из того места, куда упала дождевая капля.

Этап седьмой, заключительный. Ударное ядро продолжает свое движение, а остальные капельки воды, израсходовав свою энергию, начинают возвращаться обратно в водную среду.

Здесь достаточно наглядно ясно, что кумулятивная струя существует довольно непродолжительное время и неизбежно разрушается. Поэтому, если на пути снаряда стоит экран, то кумулятивная струя, сформировавщись при встрече снаряда с экраном, пройдя путь до брони уже разрушается, а для образования ударного ядра не хватило пространства. Если же за экраном нет препятствия, или же боеприпас подорвать на достаточном удалении от экрана, то сформировавашееся ударное ядро, имея высокую кинетическую энергию легко пробивает и экран и броню.

Литература:

1. Ф.Киллинг. Исследование процессов кумуляции и кавитации в водной среде. Издательство "Наука". Москва. 1979г.

2.В.И.Мураховский, С.Л.Федосеев. Оружие пехоты. Арсенал-Пресс.Москва. 1992г.

3. Руководство по подрывным работам. Военное издательство. Москва. 1969г.

4. Инженерные боеприпасы. Руководство по материальной части и применению. Книга первая. Военное издательство. Москва. 1976г.

А вот история про еще одну каплю:

"Однажды зимой, в воскресенье вечером, в доме Бриско все слуги были отпущены, и стало холодно. Мисс Бриско подошла к печке и открыла ее дверцу, чтобы посмотреть, хорошо ли она горит. Вся семья услышала звук, похожий на слабый выстрел из пистолета, и мисс Бриско воскликнула: "Меня что-то укололо!"
Когда к ней подбежали, она стояла перед открытой дверцей печки, в ужасе держалась за грудь и повторяла:
"Это было вроде сильного укуса. Что-то ударило меня - здесь!"
Когда расстегнули платье, было видно маленькое красное пятно. Все удивились, собирались помазать его йодом и позвать доктора. К их ужасу, девушка упала, и меньше чем через три минуты умерла. На этом месте кровь не выступила - только маленький красный прокол.
Вскрытие, сделанное врачом, показало, что была перерезана большая артерия и внутренние ткани сильно разорваны. Но никакого чужеродного тела, никакой "пули" сначала обнаружить не могли. Наконец, просвечиванием рентгеновскими лучами открыли в теле маленький непрозрачный предмет. Новое вскрытие показало, что это - маленькая металлическая "шляпка" странной формы, размером и формой похожая на виноградное семя, окруженная тонкой металлической "юбочкой". Никто никогда не видал подобных вещей."
"Кусочек меди, удаленный из тела, нисколько не напоминал какую-либо из частей детонатора. Здесь мы имели грушевидную "пульку" из сплошной меди , размером с виноградное зерно, окруженную тонким диском из металла, свисавшим как юбочка с середины груши "
"До этого времени образование таких тяжелых пулек не было никем замечено и описано. Их образование связано и обусловлено наличием углубления на донышке медной трубочки"
Полицейские эксперты безуспешно ломали головы над этим случаем, пока за дело не взялся знаменитый физик-экспериментатор Роберт Вуд. Он догадался, что вместе с углем в печку случайно попал детонатор, исследовал несколько детонаторов соорудил установку для ловли "виноградных семечек"
.
" Вопрос о том, как именно образуется сплошная пулька, был разрешен "стрельбой" детонаторами, заряженными разными количествами взрывчатого вещества в длинную цилиндрическую трубку, набитую ватой, с перегородками через каждые два дюйма (5 см). Пульку находили между последним пробитым и первым целым диском. По мере того, как "пулька", вылетающая с начальной скоростью около 6000 футов в секунду (1830 метров в секунду!!!), проникает в вату, она обволакивается плотным шариком - ткет себе собственный "кокон", так сказать, и этим предохраняется от трения о вещество, сквозь которое пролетает".
Этот материал взят на сайте поисковиков:http://xlt.narod.ru/default.html, опубликован Mole Men и представляет собой выдержку из книги Вильяма Сибрука про Роберта Вуда. Вуд фактически экспериментально открыл УЯ (в 1935 году

Ударное ядро

(Явления кумулятивного эффекта и ударного ядра)

В настоящеее время все, кто хоть немного интересуется военным делом знают о существовании так называемых кумулятивных снарядов, которые предназначены для пробивания брони. Общеизвестно о высокой пробивной способности таких снарядов. Даже граната ручного гранатомета РПГ-7 способна пробить 100мм. брони. Ракеты комплексов ПТУР способны пробивать до 500м. брони. Казалось бы, что извечный спор брони и снаряда окончательно выигран снарядом. Ведь практически невозможно создать танк с броней такой толщины. Но как всегда, на всякое действие есть противодействие. Очень быстро выяснили, что если взрыв снаряда вызвать преждевременно, т.е. на некотором расстоянии от брони, то кумулятивный эффект пропадает. Раскаленная струя рассеивается. Борта танков стали защищать тонкими листами металла и даже резины, отнесенным на некоторое расстояние от основной брони. Главное заставить сработать взрыватель. На это противодействие были изобретены так называемые тандемные снаряды, т.е. в одном снаряде находится два снаряда один за другим. Первый пробивает экран, второй основную броню. На это коварство был найден достойный ответ - активная броня. При воздействии на корпус танка кумулятивной струей, взрываются размещенные на броне контейнеры со взрывчатым веществом, ударная волна которых нейтрализует воздействие кумулятивной струи. Спор снаряда с броней продолжается.

Около 15 лет лет назад появился как сам термин "ударное ядро", так и боеприпасы, бронепробивное действие которых основано на принципе так называемого "ударного ядра". Автору пока неизвестны артиллерийские снаряды, работающие на этом принципе, но вот инженерные боеприпасы, а именно, противотанковые мины этого типа существуют уже давно. Так еще в 1983 году на вооружение Советской Армии поступила противотанковая противобортовая мина ТМ-83. В Швеции имеется подобная мина Type-14 (См.снимок). Аналоги этих мин имеются и в других странах. Эти мины устанавливаются на расстоянии нескольких метров от дороги, по которой идет танк. При взрыве мины образуется ударное ядро, которое сохраняет свою пробивную способность на дистанции до 30-40 метров от места взрыва. При испытании танка Т-72 на стойкость брони к мине ТМ-83 обнаружилось, что ударное ядро пробило бортовой экран, борт, противоположный борт, противоположный бортовой экран. Танк находился на расстоянии 15 метров от мины. Отверстие имело диаметр 3-3.5 см.

Самое любопытное в ударном ядре это то, что взрыв должен произойти на расстоянии более 1-1.5 метров от брони. Ударное ядро сформировывается именно на расстоянии около 1-2 метров от места взрыва боеприпаса и далее летит в неизменном виде около 30-40 метров, после чего вследствие трения о воздух теряет свою кинетическую энергию, высокую температуру и рассеивается.

Исследователь Ф.Киллинг, снимая высокоскоростной кинокамерой явления, происходящие в момент попадания капли воды на водную поверхность, обнаружил все то же явление кумуляции, что и при взрыве кумулятивного боеприпаса, только с обратным знаком. Исследовать то, что происходит при взрыве снаряда невозможно по ряду технических причин. А вот вода позволяет отследить все фазы этого процесса.Рассмотрим очень упрощенно процессы, происходящие при падении капли в воду. Рссматривать подробно и во всех промежуточных фазах мы не можем, будучи ограничены размерами статьи. У Киллинга развитие процесса падения капли и образования кумулятивной струи и ударного ядра отслеживаются более чем на 100 снимках.

Первый этап для нас неинтересен. Капля приближается к поверхности. Впрочем, здесь итересно, что капля в полете имеет вовсе не ту форму, как все думают, а вид утолщенного диска. "Каплевидную форму" капля имет только в момент отрыва ее от крана),

Здесь достаточно наглядно ясно, что кумулятивная струя существует довольно непродолжительное время и неизбежно разрушается. Поэтому, если на пути снаряда стоит экран, то кумулятивная струя, сформировавшись при встрече снаряда с экраном, пройдя путь до брони уже разрушается, а для образования ударного ядра не хватило пространства. Если же боеприпас подорвать на достаточном удалении от экрана, то сформировавашееся ударное ядро, имея высокую кинетическую энергию, легко пробивает и экран и броню.

Источники

1.Инженерные боеприпасы. Руководство по материальной части и применению. Книга первая. Военное издательство МО СССР. Москва. 1976г.
2. Б.В.Варенышев и др. Учебник. Военно-инженерная подготовка. Военное издательство МО СССР. Москва. 1982г.
3.Е.С.Колибернов и др. Справочник офицера инженерных войск. Военное издательство МО СССР. Москва. 1989г.
4.Е.С.Колибернов и др. Инженерное обеспечение боя. Военное издательство МО СССР. Москва. 1984г.
5.В.И.Мураховский, С.Л.Федосеев. Оружие пехоты. Арсенал-Пресс.Москва. 1992г.
6.Журнал "Техника и оружие". № 1-97г. (Индекс НТИ 65811).
7.Компакт-диск "Артиллерия от Альфы ло Омеги". Выпуск 2.

---***---

Заметки на полях . Может быть кто-либо из читателей проинформирует меня об артснарядах, использующих эффект ударного ядра? Калибры, марки, в каких орудиях применяются. Способ обеспечения подрыва снаряда на строго вымеренном удалении от брони. Источники сведений. Только прошу не ссылаться на литературные источники. Там та-а-а-кого могут понаписать!

Прежде всего уточним ряд определений и закономерностей, относящихся к ударному ядру. Формирование ударного ядра осуществляется путем "выворачивания" с помощью ВВ "кумулятивной" облицовки и последующего ее обжатия в радиальном направлении с получением компактного элемента. Ударное ядро после взрыва формируется не сразу, а на некотором расстоянии от лицевой части БЧ, которое для модельного образца (ФТИ) составляет 40 см и для штатных боеприпасов - 10-20 м. В условиях статических подрывов БЧ с использованием для прицеливания геодезического лазера установлена высокая точность попадания ударного ядра на дальности 100 м. Если в классическую кумулятивную струю переходит 10% массы кумулятивной облицовки, то в ударное ядро - практически вся ее масса. Параметры поражающего действия ударного ядра определяются бронепробиваемостью и запреградным действием, а не величиной кинетической энергии в джоулях. Достигнутый уровень бронепробиваемости ударного ядра отечественного самоприцеливающегося боевого элемента (СПБЭ) "Мотив-3М" не превышает 80 мм гомогенной брони на дальности 150 м. Запреградное действие обусловлено как самим ударным ядром (или его фрагментами), так и образовавшимся осколочным потоком, состоящим из осколков выбитой из преграды "пробки" и откольных осколков. Для образцов с массой ударного ядра порядка 0,4 кг масса осколочного потока может достигать нескольких килограммов. Такой осколочный поток эффективно поражает агрегаты, экипаж (десант), вызывает возгорание топлива и пороховых зарядов, а также инициирует ВВ в боеприпасах. Танки и легкобронированная техника поражаются ударным ядром по-разному. Поскольку у танков слабое бронирование только в зоне крыши башни и МТО, то вероятность поражения СПБЭ "Мотив-3М", например, танка М1А1 (по критерию "потеря огня или хода") будет 0,3-0,4. Такой же вероятностью обладает американский СПБЭ SADARM при поражении российского танка Т-80. Слабая бронезащита легкобронированной техники (БМП, БТР, САУ и др.) обусловливает высокую эффективность поражающего действия ударного ядра.

Есть ли управа на ударное ядро? Оказывается, есть! Главным недостатком ударных ядер штатных боеприпасов является их разрушение после взаимодействия со стальным экраном толщиной 3-5 мм. За таким экраном происходит дробление ядра на 25-30 фрагментов, которые на преграде, установленной на расстоянии 100 мм за экраном, распределяются на площади диаметром 300 мм. При этом пробивное действие образовавшихся фрагментов не превышает 10-12 мм. Этот недостаток упорно скрывают конструкторы СПБЭ, а отечественные разработчики защиты как-то не торопятся использовать эту ситуацию для повышения бронестойкости крыши танков и легкобронированной техники.

В Советском Союзе был принят на вооружение СПБЭ "Мотив-3М", которым снаряжаются снаряд 9М55К1 РСЗО "Смерч" и разовая бомбовая кассета РБК-500. Если снаряд 9М55К1 относится к современным образцам, то в отношении РБК-500 надо учитывать то обстоятельство, что ее использование требует захода самолета в зону ПВО противника. К сожалению, в проектном НИИ не удалось создать артиллерийские снаряды, снаряженные СПБЭ, для полевой артиллерии.

Наше отставание в области использования ударного ядра в средствах поражения измеряется промежутком времени более 15 лет. За это время на Западе был принят на вооружение ряд образцов. Слабая защита верхней части корпуса и башни танков привела к разработке и принятию на вооружение ПТРК малой дальности Predator и большой дальности TOW-2B, которые оснащены БЧ на принципе ударного ядра. Ракеты этих комплексов поражают цель при пролете над ней. Подрыв БЧ осуществляется с помощью неконтактного взрывателя. ПТУР TOW-2B хорошо показал себя в ходе боевых действий в зоне Персидского залива в 1991 г.

Ударное ядро используется в различных зарубежных конструкциях инженерных боеприпасов. Так, на вооружении стран НАТО состоит противобортовая мина MAH F1, имеющая боевую часть на принципе ударного ядра (бронепробиваемость - 70 мм с расстояния 40 м). Эти мины эффективны при перекрытии дорог и устройстве заграждений. Ударное ядро также используется в американской противотанковой мине с большим радиусом действия WAM (Wide Area Mine), в которой для обнаружения проходящей мимо бронетехники используются акустические и сейсмические датчики. После обнаружения цели мина с помощью РД взлетает на оптимальную высоту и осуществляет сканирование местности. После обнаружения бронецели происходит ее поражение сверху. Боеприпасов WAM при минировании требуется на порядок меньше, чем противогусеничных и противоднищевых мин, что является одним из главных достоинств этого образца.

В области авиационного кассетного оружия для борьбы с бронетехникой в США, Германии, Франции, Великобритании осуществлены программы по созданию контейнеров с СПБЭ, запускаемых вне зоны действия ПВО.

Современные тенденции ведения боевых действий способствовали созданию за рубежом артиллерийских снарядов, снаряженных СПБЭ (SADARM, Skeet - США, SMArt-155 - ФРГ, BONUS - Швеция и др.).

Основными направлениями в зарубежных разработках СПБЭ являлись:

Обеспечение минимальных массы и габаритов элемента;

Повышение поражающего действия БЧ за счет облицовок из тяжелых металлов (обедненный уран);

Разработка всепогодных и помехозащищенных датчиков цели, в том числе комбинированных для повышения вероятности обнаружения цели при широком внедрении современной элементной базы;

Разработка оптимальных алгоритмов поиска цели, исключающих ее пропуск и ложное срабатывание;

Разработка системы рационального рассеивания элементов для достижения максимальной эффективности поражения целей;

Широкая блочно-модульная унификация, позволяющая добиться универсализации применения СПБЭ на различных носителях (артиллерийские кассетные снаряды, снаряды РСЗО, авиационные управляемые контейнеры, БЧ оперативно-тактических ракет).

Сравнение номенклатуры отечественных и зарубежных боеприпасов с СПБЭ свидетельствует не в нашу пользу. А что касается ниши на мировом рынке оружия применительно к этим боеприпасам, то мы ее давно уже упустили.

В вышеупомянутой статье содержится ряд бездоказательных утверждений, например, по занесению за преграду напалма с помощью ударного ядра и др. Одновременно отмечается, что в настоящее время в ФТИ из-за отсутствия финансирования не ведутся работы применительно к ударным ядрам, и рекомендуется Министерству обороны РФ ознакомиться с работой института, связанной с баллистической трассой. Думается, что Физтеху следовало бы направить в Минобороны обоснованный план НИР по решению конкретных проблем, позволяющих повысить эффективность ударного ядра. Для научной работы с хорошей отдачей МО России всегда найдет деньги.