Кумулятивный заряд — это заряд взрывчатого вещества, форма которого фокусирует действие энергии взрывчатого вещества. Различные типы кумулятивных зарядов используются для различных целей, таких как резка и формовка металла, инициирование ядерного оружия , пробивание брони или перфорация скважин в нефтегазовой промышленности .
Типичный современный кумулятивный заряд с металлической гильзой на полости заряда может пробивать броневую сталь на глубину, в семь и более раз превышающую диаметр заряда (диаметры заряда, КД), но на глубину 10 кД и выше [1] [1 ] 2] были достигнуты. Вопреки заблуждению, возможно, возникшему из-за аббревиатуры « фугасное противотанковое средство» ( HEAT), эффективность кумулятивного заряда никоим образом не зависит от нагрева или плавления; то есть струя кумулятивного заряда не проплавляет броню, поскольку ее воздействие носит чисто кинетический характер [3] – однако процесс создает значительное тепло и часто имеет значительный вторичный зажигательный эффект после пробития.
Эффект Манро или Неймана — это фокусировка энергии взрыва с помощью полого или пустотного выреза на поверхности взрывчатого вещества. Самые ранние упоминания о кумулятивных зарядах относятся к 1792 году. Франц Ксавер фон Баадер (1765–1841) был в то время немецким горным инженером; в горном журнале он выступал за коническое пространство на переднем конце взрывного заряда, чтобы увеличить эффективность взрывчатого вещества и тем самым сэкономить порох. [4] Идея какое-то время была принята в Норвегии и на шахтах гор Гарц в Германии, хотя единственным доступным взрывчатым веществом в то время был порох, который не является взрывчатым веществом высокой мощности и, следовательно, не способен создавать ударную волну. того, что требует эффект кумулятивного заряда. [5]
Первый настоящий эффект полого заряда был достигнут в 1883 году Максом фон Ферстером (1845–1905), [6] руководителем нитроцеллюлозной фабрики Wolff & Co. в Вальсроде , Германия. [7] [8]
К 1886 году Густав Блём из Дюссельдорфа , Германия, подал патент США № 342,423 на металлические детонаторы с полусферической полостью, позволяющие концентрировать эффект взрыва в осевом направлении. [9] Эффект Манро назван в честь Чарльза Э. Манро , который открыл его в 1888 году. Будучи гражданским химиком, работавшим на торпедной станции ВМС США в Ньюпорте, штат Род-Айленд , он заметил, что когда блок взрывчатого вата с названием производителя выбитый в него штамп взорвался рядом с металлической пластиной, надпись была вырезана на пластине. И наоборот, если бы буквы были рельефно приподняты над поверхностью взрывчатого вещества, то буквы на пластине также были бы приподняты над ее поверхностью. [10] В 1894 году Манро сконструировал свой первый грубый кумулятивный заряд: [11] [12]
Среди проведенных экспериментов... был один над безопасным кубом размером двадцать девять дюймов со стенками толщиной четыре дюйма и три четверти, состоящим из пластин железа и стали... Когда полый заряд динамита весом девять с половиной фунтов в На нем взорвали груз и неутрамбованный, в стене проделали дыру диаметром три дюйма... Полый патрон был изготовлен путем обвязывания динамитных шашек вокруг консервной банки, при этом открытое горлышко последней располагалось вниз. [13]
Хотя эксперимент Манро с кумулятивным зарядом был широко освещен в 1900 году в журнале Popular Science Monthly , важность «вкладыша» кумулятивного заряда из консервной банки оставалась непризнанной еще 44 года. [14] Часть этой статьи 1900 года была перепечатана в февральском номере журнала Popular Science за 1945 год , [15] описывая, как работают кумулятивные боеголовки. Именно эта статья наконец раскрыла широкой публике, как на самом деле «Базука» армии США действовала против бронетехники во время Второй мировой войны.
В 1910 году Эгон Нойман из Германии обнаружил, что блок тротила , который обычно оставляет вмятину на стальной пластине, пробивает в ней дыру, если взрывчатка имела коническую выемку. [16] [17] Военная полезность работ Манро и Неймана долгое время недооценивалась. В период между мировыми войнами ученые в нескольких странах – Мирон Яковлевич Сухаревский (Мирон Яковлевич Сухаревский) в Советском Союзе, [18] Уильям Х. Пейтинг и Дональд Уитли Вудхед в Великобритании, [19] и Роберт Уильямс Вуд в США [20] – признали, что во время взрывов могут образовываться снаряды.
В 1932 году Франц Рудольф Томанек, студент физики Венской высшей технической школы , разработал противотанковый снаряд, основанный на эффекте кумулятивного заряда. Когда австрийское правительство не проявило никакого интереса к реализации этой идеи, Томанек перешёл в Берлинскую Высшую техническую школу , где продолжил обучение под руководством эксперта по баллистике Карла Юлиуса Кранца. [21] Там в 1935 году он и Хельмут фон Хуттерн разработали прототип противотанкового снаряда. Хотя характеристики оружия оказались разочаровывающими, Томанек продолжил свою разработку, сотрудничая с Хубертом Шарденом в Waffeninstitut der Luftwaffe (Институт вооружения ВВС) в Брауншвейге. [22]
К 1937 году Шарден считал, что эффекты полых зарядов возникают из-за взаимодействия ударных волн. Именно во время проверки этой идеи 4 февраля 1938 года Томанек придумал кумулятивное взрывчатое вещество (или Hohlladungs-Auskleidungseffekt (эффект полой зарядной гильзы)). [23] (Именно Густав Адольф Томер в 1938 году впервые визуализировал с помощью флэш-рентгенографии металлическую струю, образующуюся в результате взрыва кумулятивного заряда. [24] ). Тем временем Генри Ханс Мохаупт , инженер-химик из Швейцарии, независимо разработал кумулятивный боеприпас в 1935 году, который был продемонстрирован военным Швейцарии, Франции, Великобритании и США. [25]
Во время Второй мировой войны кумулятивные боеприпасы разрабатывались Германией ( Panzerschreck , Panzerfaust , Panzerwurfmine , Mistel ), Великобританией ( PIAT , кратерный заряд Beehive), Советским Союзом ( РПГ-43 , РПГ-6 ), США ( базука ). , [26] [27] и Италия ( снаряды Effetto Pronto Speciale для различных артиллерийских орудий). [28] Разработка кумулятивных зарядов произвела революцию в противотанковой войне . Танки столкнулись с серьезной уязвимостью перед оружием, которое мог нести пехотинец или самолет.
Одно из первых применений кумулятивных зарядов было немецкими планерными войсками против бельгийского форта Эбен -Эмаэль в 1940 году . и не производил металлическую струю, подобную современным кумулятивным боеголовкам. Из-за отсутствия металлической облицовки башни трясли, но не разрушили, а другие десантники были вынуждены забираться на башни и разбивать стволы орудий. [31]
В военной терминологии для обозначения кумулятивных боеголовок обычно используется термин « фугасная противотанковая (кумулятивная) боеголовка». Боеголовки HEAT часто используются в противотанковых управляемых ракетах , неуправляемых ракетах , артиллерийских снарядах (как вращающихся ( стабилизированных вращением ), так и невращающихся), винтовочных гранатах , наземных минах , бомбах , торпедах и различном другом оружии.
Во время Второй мировой войны точность конструкции заряда и режим его детонации уступали современным боеголовкам. Из-за более низкой точности струя искривлялась и распадалась раньше и, следовательно, на меньшем расстоянии. Полученная дисперсия уменьшила глубину проникновения для данного диаметра конуса, а также сократила оптимальное расстояние. Поскольку на больших дистанциях заряды были менее эффективны, бортовые и башенные юбки (известные как Schürzen ), установленные на некоторых немецких танках для защиты от обычных противотанковых ружей [32] , случайно обнаружили, что они дают струе пространство для рассеивания и, следовательно, также уменьшают ТЕПЛОВУЮ мощность. проникновение. [ нужна цитата ]
Использование дополнительных разнесенных броневых юбок на бронетехнике может иметь противоположный эффект и фактически увеличить пробиваемость некоторых кумулятивных боеголовок. Из-за ограничений по длине снаряда/ракеты встроенное расстояние многих боеголовок меньше оптимального. В таких случаях плинтус эффективно увеличивает расстояние между броней и целью, и боеголовка взрывается ближе к оптимальному расстоянию. [33] Плинтус не следует путать с клеточной броней , которая в основном используется для повреждения системы взрывателя снарядов РПГ-7 , но также может привести к тому, что кумулятивный снаряд отклонится вверх или вниз при ударе, удлиняя путь проникновения кумулятивного заряда. транслировать. Если носовой зонд ударится об одну из планок брони клетки, боеголовка будет функционировать как обычно.
В невоенном применении кумулятивные заряды используются при взрывном разрушении зданий и сооружений , в частности для прорезания металлических свай, колонн и балок [34] [35] [36] и для бурения отверстий. [37] В сталеплавильном производстве небольшие кумулятивные заряды часто используются для прокалывания кранов, засоренных шлаком. [37] Их также используют при разработке карьеров, разрушении льда, разрушении заторов бревен, валке деревьев и бурении ям для столбов. [37]
Кумулятивные заряды наиболее широко используются в нефтяной и газовой промышленности, в частности при заканчивании нефтяных и газовых скважин , при которых они взрываются для перфорации металлической обсадной колонны скважины через определенные промежутки времени, чтобы обеспечить приток нефти и газа. [38] [39] Другое применение в промышленности — тушение нефтяных и газовых пожаров путем лишения огня кислорода.
Кумулятивный заряд массой 4,5 кг (9,9 фунта) использовался в миссии Хаябуса-2 на астероиде 162173 Рюгу . Космический корабль сбросил взрывное устройство на астероид и взорвал его, находясь под укрытием. В результате взрыва образовался кратер шириной около 10 метров, чтобы обеспечить доступ к нетронутому образцу астероида. [40]
Типичное устройство состоит из сплошного цилиндра взрывчатого вещества с конической полостью с металлической облицовкой на одном конце и центральным детонатором , массивом детонаторов или волноводом детонации на другом конце. Энергия взрыва высвобождается непосредственно от поверхности взрывчатого вещества ( по нормали к ней ), поэтому придание формы взрывчатому веществу концентрирует энергию взрыва в пустоте. Если полость имеет правильную форму, обычно коническую, огромное давление , создаваемое детонацией взрывчатого вещества, толкает облицовку полой полости внутрь и разрушается вокруг ее центральной оси.
В результате столкновения образуется и выбрасывается высокоскоростная струя металлических частиц вперед вдоль оси. Большая часть материала струи происходит из самой внутренней части гильзы, слоя примерно от 10% до 20% толщины. Остальная часть вкладыша образует более медленно движущуюся полоску материала, которую из-за внешнего вида иногда называют «морковкой».
Из-за изменения скорости схлопывания вдоль лейнера скорость струи также меняется по ее длине, уменьшаясь от передней части. Такое изменение скорости струи растягивает ее и в конечном итоге приводит к ее распаду на частицы. Со временем частицы имеют тенденцию выпадать из выравнивания, что уменьшает глубину проникновения при больших расстояниях.
В вершине конуса, образующего самую переднюю часть струи, лайнер не успевает полностью разогнаться, прежде чем образует свою часть струи. Это приводит к тому, что небольшая часть струи выбрасывается с меньшей скоростью, чем струя, образовавшаяся позже за ней. В результате начальные части струи сливаются, образуя заметно более широкую вершинную часть.
Большая часть струи движется на гиперзвуковой скорости. Острие движется со скоростью от 7 до 14 км/с, хвост струи – с меньшей скоростью (1–3 км/с), а пуля – с еще меньшей скоростью (менее 1 км/с). Точные скорости зависят от конфигурации и удержания заряда, типа взрывчатого вещества, используемых материалов и режима взрывного инициирования. При типичных скоростях процесс проникновения создает такие огромные давления, что его можно считать гидродинамическим ; В хорошем приближении струю и броню можно рассматривать как невязкую сжимаемую жидкость ( см ., например, [41] ), пренебрегая прочностью их материала.
Недавний метод с использованием магнитно-диффузионного анализа показал, что температура внешних 50% объема кончика медной струи во время полета находилась в диапазоне от 1100К до 1200К, [42] намного ближе к температуре плавления меди (1358 К), чем предполагалось ранее. . [43] Эта температура согласуется с гидродинамическими расчетами, которые моделировали весь эксперимент. [44] Для сравнения, двухцветные радиометрические измерения конца 1970-х годов указывают на более низкие температуры для различных материалов кумулятивных гильз, конструкции конуса и типа взрывчатого наполнителя. [45]
Кумулятивный заряд Комп-Б с медной гильзой и заостренным конусом на вершине имел температуру кончика струи от 668 до 863 К за пять выстрелов. Заряды с октолом и закругленной конической вершиной обычно имели более высокие температуры поверхности - в среднем 810 К, а температура оловянно-свинцовой гильзы с наполнителем Комп-Б составляла в среднем 842 К. В то время как оловянно-свинцовая струя была определена как жидкая , медные струи находятся значительно ниже температуры плавления меди. Однако эти температуры не полностью согласуются с доказательствами того, что мягкие извлеченные частицы медной струи демонстрируют признаки плавления в ядре, в то время как внешняя часть остается твердой и не может быть приравнена к объемной температуре. [46]
Расположение заряда относительно цели имеет решающее значение для оптимального проникновения по двум причинам. Если заряд взорвется слишком близко, струе не хватит времени для полного развития. Но струя распадается и рассеивается на относительно небольшом расстоянии, обычно значительно меньше двух метров. При таких расстояниях он разбивается на частицы, которые имеют тенденцию падать и отходить от оси проникновения, так что последующие частицы имеют тенденцию скорее расширять, чем углублять отверстие. При очень длинных дистанциях скорость теряется из-за сопротивления воздуха , что еще больше ухудшает проникновение.
Ключом к эффективности кумулятивного заряда является его диаметр. По мере того, как проникновение продолжается через цель, ширина отверстия уменьшается, что приводит к характерному действию «кулак к пальцу», где размер возможного «палца» зависит от размера исходного «кулака». Как правило, кумулятивные заряды могут пробить стальную пластину толщиной от 150% до 700% [47] ее диаметра, в зависимости от качества заряда. Это значение относится к базовой стальной пластине, а не к композитной броне , реактивной броне или другим типам современной брони.
Наиболее распространенная форма вкладыша — коническая , с внутренним углом при вершине от 40 до 90 градусов. Различные углы вершины дают различное распределение массы и скорости струи. Малые углы при вершине могут привести к раздвоению струи или даже к тому, что струя вообще не образуется; это объясняется тем, что скорость разрушения превышает определенный порог, обычно немного превышающий скорость объемного звука материала облицовки. Другие широко используемые формы включают полусферы, тюльпаны, трубы, эллипсы и биконики; различные формы дают струи с разным распределением скорости и массы.
Вкладыши изготавливаются из многих материалов, в том числе из различных металлов [48] и стекла. Самые глубокие проникновения достигаются при использовании плотного, пластичного металла, и очень распространенным выбором является медь . Для некоторых современных противотанковых средств принят молибден и псевдосплавы вольфрамового наполнителя и медной связки (9:1, плотность ≈18 Мг/м 3 ). Были опробованы почти все распространенные металлические элементы, включая алюминий , вольфрам , тантал , обедненный уран , свинец , олово , кадмий , кобальт , магний , титан , цинк , цирконий , молибден , бериллий , никель , серебро и даже золото и платину . [ нужна цитация ] Выбор материала зависит от цели, которую необходимо проникнуть; например, алюминий оказался предпочтительным для конкретных целей.
В первых противотанковых средствах в качестве материала гильзы использовалась медь. Позже, в 1970-х годах, было обнаружено, что тантал превосходит медь из-за его гораздо более высокой плотности и очень высокой пластичности при высоких скоростях деформации. Другие металлы и сплавы высокой плотности, как правило, имеют недостатки с точки зрения цены, токсичности, радиоактивности или недостаточной пластичности. [49]
При наиболее глубоком проникновении наилучшие результаты дают чистые металлы, поскольку они обладают наибольшей пластичностью, которая задерживает распад струи на частицы при ее растяжении. Однако при расходах на освоение нефтяных скважин важно, чтобы не образовывалась твердая пробка или «морковка», поскольку она закупорила бы только что пройденное отверстие и помешала бы притоку нефти. Поэтому в нефтяной промышленности гильзы обычно изготавливаются методом порошковой металлургии , часто из псевдосплавов , которые, если их не спекать , дают струи, состоящие в основном из дисперсных мелких металлических частиц.
Однако неспеченные вкладыши холодного прессования не являются водонепроницаемыми и имеют тенденцию быть хрупкими , что позволяет легко повредить их при обращении. Можно использовать биметаллические вкладыши, обычно из меди с цинковым покрытием; при формировании струи слой цинка испаряется и снаряд не образуется; недостатком является повышенная стоимость и зависимость формирования струи от качества скрепления двух слоев. Можно использовать сплавы, подобные припоям или пайкам с низкой температурой плавления (ниже 500 °C) (например, Sn 50 Pb 50 , Zn 97,6 Pb 1,6 или чистые металлы, такие как свинец, цинк или кадмий); они плавятся, не достигая обсадной колонны скважины, и расплавленный металл не засоряет скважину. Другие сплавы, бинарные эвтектики (например, Pb 88,8 Sb 11,1 , Sn 61,9 Pd 38,1 или Ag 71,9 Cu 28,1 ), образуют металломатричный композиционный материал с пластичной матрицей с хрупкими дендритами ; такие материалы уменьшают образование пробок, но им трудно придать форму.
Другим вариантом является металломатричный композит с дискретными включениями легкоплавкого материала; включения либо плавятся до того, как струя достигнет обсадной колонны, ослабляя материал, либо служат местами зарождения трещин , и оторочка разрушается при ударе. Дисперсия второй фазы может быть достигнута и литейными сплавами (например, медью) с легкоплавким металлом, нерастворимым в меди, например висмутом, 1–5 % лития или до 50 % (обычно 15–30 %). %) вести; размер включений можно регулировать термической обработкой. Также может быть достигнуто неоднородное распределение включений. Другие добавки могут изменить свойства сплава; олово (4–8%), никель (до 30% и часто вместе с оловом), алюминий до 8%, фосфор (образующий хрупкие фосфиды) или 1–5% кремния образуют хрупкие включения, служащие очагами зарождения трещин. Для снижения стоимости материала и образования дополнительных хрупких фаз можно добавлять до 30% цинка. [50]
Вкладыши из оксидного стекла производят струи низкой плотности, что обеспечивает меньшую глубину проникновения. Двухслойные гильзы с одним слоем из менее плотного, но пирофорного металла (например, алюминия или магния ) могут использоваться для усиления зажигательного эффекта после бронебойного действия; Для их изготовления можно использовать сварку взрывом , так как тогда граница раздела металл-металл однородна, не содержит значительного количества интерметаллидов и не оказывает отрицательного воздействия на формирование струи. [51]
Глубина проникновения пропорциональна максимальной длине струи, которая является произведением скорости кончика струи и времени до образования частиц. Скорость кончика струи зависит от объемной скорости звука в материале гильзы, время до образования частиц зависит от пластичности материала. Максимально достижимая скорость струи примерно в 2,34 раза превышает скорость звука в материале. [52] Скорость может достигать 10 км/с, достигая максимума примерно через 40 микросекунд после взрыва; кончик конуса подвергается ускорению около 25 миллионов g. Хвост струи достигает скорости около 2–5 км/с. Давление между кончиком струи и мишенью может достигать одного терапаскаля. Огромное давление заставляет металл течь, как жидкость, хотя дифракция рентгеновских лучей показала, что металл остается твердым; одна из теорий, объясняющих такое поведение, предполагает наличие расплавленного ядра и твердой оболочки струи. Лучшими материалами являются гранецентрированные кубические металлы, так как они наиболее пластичны, но даже графит и керамические конусы с нулевой пластичностью демонстрируют значительную проплавляемость. [53]
Для оптимального проникновения обычно выбирают бризантное взрывчатое вещество с высокой скоростью детонации и давлением. Наиболее распространенным взрывчатым веществом, используемым в высокоэффективных противотанковых боеголовках, является октоген (октоген), но никогда в чистом виде, поскольку он был бы слишком чувствителен. Обычно его смешивают с несколькими процентами какого-либо пластикового связующего, такого как взрывчатое вещество на полимерной связке (PBX) LX-14, или с другим менее чувствительным взрывчатым веществом, таким как тротил , с которым он образует октол . Другими распространенными высокоэффективными взрывчатыми веществами являются составы на основе RDX , опять же либо в виде PBX, либо в смеси с тротилом (с образованием состава B и циклотолов ) или воском (циклониты). Некоторые взрывчатые вещества содержат порошкообразный алюминий для повышения температуры взрыва и детонации, но это добавление обычно приводит к снижению характеристик кумулятивного заряда. Проводились исследования по использованию очень высокоэффективного, но чувствительного взрывчатого вещества CL-20 в кумулятивных боеголовках, но в настоящее время из-за его чувствительности это было использовано в виде композитного взрывчатого вещества PBX LX-19 (CL-20). и связующее вещество Estane).
«Волноформатор» — это тело (обычно диск или цилиндрический блок) из инертного материала (обычно твердого или вспененного пластика, но иногда из металла, возможно, полого), вставленное внутрь взрывчатого вещества с целью изменения пути детонационной волны. Эффект заключается в изменении разрушения конуса и результирующего образования струи с целью повышения эффективности проникновения. Формирователи волн часто используются для экономии места; более короткий заряд с формирователем волны может обеспечить те же характеристики, что и более длинный заряд без формирователя волны. Учитывая, что пространство возможных форм волн бесконечно, были разработаны методы машинного обучения для создания более оптимальных форм волн, которые могут улучшить характеристики кумулятивного заряда посредством вычислительного проектирования. [54]
Еще одной полезной конструктивной особенностью является подкалибровка — использование гильзы, имеющей меньший диаметр (калибр), чем заряд взрывчатого вещества. В обычном заряде взрывчатое вещество у основания конуса настолько тонкое, что оно не может разогнать соседнюю гильзу до скорости, достаточной для образования эффективной струи. При субкалиброванном заряде эта часть устройства фактически отсекается, что приводит к более короткому заряду с той же производительностью.
Существует несколько форм кумулятивного заряда.
Линейный кумулятивный заряд (ЛКЗ) имеет облицовку V-образного профиля и переменной длины. Облицовка окружена взрывчатым веществом, которое затем помещается в подходящий материал, который служит для защиты взрывчатого вещества и удержания (утрамбовки) его при детонации. «При детонации фокусировка взрывной волны высокого давления, когда она падает на боковую стенку, приводит к разрушению металлического вкладыша LSC, создавая режущую силу». [55] Детонация проникает в футеровку, образуя непрерывную ножевидную (плоскую) струю. Струя разрезает любой материал на своем пути на глубину в зависимости от размера и материалов, используемых в шихте. Обычно струя проникает примерно в 1–1,2 раза [56] ширины заряда. Для резки сложной геометрии существуют также гибкие версии линейного кумулятивного заряда со свинцовой оболочкой или оболочкой из пенопласта высокой плотности и пластичным / гибким материалом облицовки, которым также часто является свинец. LSC обычно используются при резке стальных балок (RSJ) и других структурных объектов, например, при контролируемом сносе зданий. LSC также используются для разделения ступеней многоступенчатых ракет и их уничтожения , когда они выходят из строя. [57]
Пенетратор взрывного действия (EFP) также известен как самоковывающийся фрагмент (SFF), снаряд взрывного действия (EFP), самоковывающийся снаряд (SEFOP), пластинчатый заряд и заряд Мисне-Шардена (MS). EFP использует действие детонационной волны взрывчатого вещества (и, в меньшей степени, движущий эффект продуктов его детонации) для проецирования и деформации пластины или тарелки из пластичного металла (например, меди, железа или тантала) в компактный высокопрочный материал. скоростной снаряд, обычно называемый пулей. Эта пуля летит к цели со скоростью около двух километров в секунду. Главным преимуществом EFP перед обычным (например, коническим) кумулятивным зарядом является его эффективность на очень больших расстояниях, в сотни раз превышающих диаметр заряда (возможно, сто метров для практического устройства).
EFP относительно не подвержен влиянию реактивной брони первого поколения и может преодолевать расстояние примерно до 1000 диаметров заряда (CD), прежде чем его скорость станет неэффективной для пробития брони из-за аэродинамического сопротивления или успешное поражение цели станет проблемой. Удар шарика или пули EFP обычно приводит к образованию отверстия большого диаметра, но относительно неглубокого, размером не более пары компакт-дисков. Если EFP пробивает броню, произойдет растрескивание и обширные последствия за брони (BAE, также называемые повреждениями за бронёй, BAD).
BAE в основном вызван высокотемпературным и высокоскоростным попаданием осколков брони и снарядов во внутреннее пространство, а также избыточным давлением взрыва , вызванным этими обломками. Более современные версии боеголовки EFP, за счет использования усовершенствованных режимов инициирования, также могут производить снаряды с длинными стержнями (вытянутыми пулями), несколькими пулями и снарядами с ребристыми стержнями / пулями. Длинные стержни способны пробивать броню на гораздо большую глубину, при некотором уступке BAE, многопулевые пули лучше поражают легкие или площадные цели, а ребристые снаряды гораздо точнее.
Использование этого типа боеголовки в основном ограничивается легкобронированными участками основных боевых танков (ОБТ), такими как верхняя, нижняя и задняя броневые зоны. Он хорошо подходит для атаки других, менее защищенных боевых бронированных машин (ББМ), а также для прорыва материальных целей (зданий, бункеров, опор мостов и т. д.). Новые стержневые снаряды могут быть эффективны против более тяжелобронированных участков ОБТ. Оружие, использующее принцип EFP, уже применялось в бою; « умные » суббоеприпасы в кассетной бомбе CBU-97, использовавшейся ВВС и ВМС США во время войны в Ираке в 2003 году, использовали этот принцип, и, как сообщается, армия США экспериментирует с высокоточными артиллерийскими снарядами в рамках проекта SADARM (Seek And Destroy ARMor). ). Существуют также различные другие снаряды (БОНУС, ДМ 642) и реактивные суббоеприпасы (Мотив-3М, ДМ 642) и мины (МИФФ, ТМРП-6), использующие принцип ЭФП. Примерами боеголовок EFP являются патенты США 5038683 [58] и US6606951. [59]
Некоторые современные противотанковые ракеты ( РПГ-27 , РПГ-29 ) и ракеты ( TOW-2 , TOW-2A, Eryx , HOT , MILAN ) используют тандемную боевую часть кумулятивного заряда, состоящую из двух отдельных кумулятивных зарядов, один из которых находится в передней части другой, как правило, на некотором расстоянии между ними. TOW-2A был первым, кто использовал тандемные боеголовки в середине 1980-х годов, и этот аспект оружия армия США была вынуждена раскрыть под давлением средств массовой информации и Конгресса, вызванным опасениями, что противотанковые ракеты НАТО неэффективны против советских танков, которые были установлены с новыми коробками ERA . Армия сообщила, что на наконечнике складного зонда TOW-2 и TOW-2A была установлена 40-мм кумулятивная боеголовка-предшественник. [60]
Обычно передний заряд несколько меньше заднего, так как он предназначен в первую очередь для разрушения ящиков или плиток ДЗР. Примерами тандемных боеголовок являются патенты США № 7363862 [61] и США № 5561261. [62] Американская противоброневая ракета «Хеллфайр» — одна из немногих, в которых реализован сложный инженерный подвиг: два кумулятивных заряда одинакового диаметра уложены в одну боеголовку. Недавно российская оружейная фирма представила снаряд для 125-мм танковой пушки с двумя кумулятивными зарядами одинакового диаметра, расположенными один за другим, но со смещенным задним зарядом, чтобы его проникающая струя не мешала проникающей струе переднего кумулятивного заряда. Причина, по которой как Hellfire, так и российские 125-мм боеприпасы имеют тандемные боеголовки одинакового диаметра, заключается не в увеличении бронепробиваемости, а в усилении заброневого эффекта .
В 1964 году советский учёный предложил адаптировать кумулятивный заряд, первоначально разработанный для пробивания толстой стальной брони, для ускорения ударных волн. [63] Получившееся устройство, немного похожее на аэродинамическую трубу, называется компрессором Войтенко. [64] Компрессор Войтенко первоначально отделяет тестовый газ от кумулятивного заряда с помощью пластины из ковкой стали . Когда кумулятивный заряд детонирует, большая часть его энергии концентрируется на стальной пластине, толкая ее вперед и выталкивая перед собой тестовый газ. Лаборатория Эймса воплотила эту идею в саморазрушающуюся ударную трубку. Кумулятивный заряд массой 66 фунтов ускорял газ в 3-сантиметровой трубке со стеклянными стенками и длиной 2 метра. Скорость образовавшейся ударной волны составила 220 000 футов в секунду (67 км/с). Аппарат, подвергшийся детонации, был полностью разрушен, но не раньше, чем были извлечены полезные данные. [65]
В типичном компрессоре Войтенко кумулятивный заряд ускоряет газообразный водород, который, в свою очередь, ускоряет тонкий диск примерно до 40 км/с. [66] [67] Небольшая модификация концепции компрессора Войтенко представляет собой сверхсжатую детонацию, [68] [69] устройство, которое использует сжимаемую жидкость или твердое топливо в стальной камере сжатия вместо традиционной газовой смеси. [70] [71] Дальнейшим развитием этой технологии является взрывная ячейка с алмазной наковальней , [72] [73] [74] [75] с использованием нескольких противоположных струй кумулятивного заряда, направленных на одно топливо в стальной капсуле, [76] таких как водород. Топливо, используемое в этих устройствах, наряду с реакциями вторичного сгорания и длительным импульсом взрыва, создает условия, аналогичные тем, которые встречаются в топливно-воздушных и термобарических взрывчатых веществах. [77] [78] [79] [80]
Предлагаемая ядерная двигательная установка проекта «Орион» потребовала бы разработки ядерных кумулятивных зарядов для ускорения реакции космических кораблей. Эффекты кумулятивных зарядов, вызываемые ядерными взрывами, обсуждались спекулятивно, но неизвестно, возникли ли они на самом деле. [81] [82] [83] Например, один из первых разработчиков ядерного оружия Тед Тейлор сказал в контексте кумулятивных зарядов: «Устройство деления мощностью в одну килотонну, если оно имеет правильную форму, может проделать дыру в десять футов (3,0 фута). м) диаметром тысячу футов (305 м) в твердую скалу». [84] Кроме того, в 1960-х годах для окончательной защиты от баллистических ракет, очевидно, был предложен пенетратор взрывного типа с ядерным приводом . [85] [86]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )