КУМУЛЯТИВНЫЙ ЭФФЕКТ

Кумулятивный эффект — 6 Сентября 2013 — Химия и химическая технология в жизни

КУМУЛЯТИВНЫЙ ЭФФЕКТ

Кумуляция (значит «сосредоточение”) – это явление концентрации взрывной волны при детонации заряда с конической выемкой.

Явление основано на пластической деформации материала облицовки кумулятивной выемки под действием высокого давления.

Высокое давление возникает при встречном схлопывании кумулятивной выемки взрывной волной со всех сторон, что достигается за счет разницы в скорости распространения продольных волн в более плотном материале (ВВ относительно воздуха).

Впервые кумулятивный эффект открыл и использовал на горных разработках военный инженер М.М. Боресков в 1864 году.

Было отмечено повышение пробивной способности связки из пироксилиновых шашек при извлечении центральной (в которой детонатор) шашки на половину длинны. Под ней образовалась выемка приличной глубины.

Для повышения этого эффекта стали формовать жестяные корпуса с выемкой, заполняемые ВВ.

Независимо от него, в 1883 году Макс Фон Фёрстер отметил аномальное поведение фигурных зарядов прессованного пироксилина. Это случилось при испытании прессованных пироксилиновых шашек массой 100 гр. на бризантность и восприимчивость к детонации при различной влажности.

Заряд помещали на стальную плиту и производили подрыв от детонатора, вставленного сверху. При одном из подрывов, испытатель заметил на плите странные буквы и символы, в которых смог прочитать дату изготовления шашки.

На пироксилиновых шашках того времени отпрессовывали дату и место изготовления (так как, пироксилин обладает очень ограниченным сроком хранения). Исследователя заинтересовал механизм появления отпечатка.

И вскоре, он выяснил, что углубление на поверхности заряда, прилегающей к поверхности, вызывает формирование концентрированной ударной волны в этом месте. Что может даже вызвать деформацию течения металла мишени, вплоть до ее пробивания.

Первые систематические исследования эффекта газовой кумуляции продуктов взрыва произведены в Советском союзе М.Я. Сухаревским в 1923-1926 годах.

Первый патент на использование кумулятивного эффекта в военном деле был получен в 1932 году в США. Это была шомпольная граната для отстрела из пехотной магазинной винтовки.

Первым серийным изделием военного назначения с кумулятивной выемкой стал полусферический заряд для инженерных войск, который производился в Германии с 1938 по 1945 годы. Заряды выпускались двух типов: 8-ми и 12-ти кг.

и использовались для уничтожения фортификационных сооружений. Вскоре, кумулятивный эффект стали широко применять для борьбы с бронетехникой.

Для понимания механизма образования кумулятивной струи, взгляните на рисунок 1.

На рисунке 1 представлена упрощенная схема процессов в цилиндрической шашке БВВ (показано зеленым цветом) с торцевым возбуждением детонации (детонатор показан красным цветом).

В противоположном торце шашки сделана коническая выемка облицованная металлом (металл показан синим цветом). После срабатывания детонатора происходит детонационный процесс, сопровождаемый расширением продуктов взрыва (показаны желтым цветом).

Рисунок 1.

В позиции 1 показано начало распространения детонации вокруг детонатора. В позиции 2 показан выход фронта детонации в сечение шашки и его распространение по материалу. В позиции 3 взрывная волна подошла к вершине конуса металлической облицовки, при этом, фронт взрывного превращения практически параллелен сечению шашки.

В позиции 4 происходит обгон взрывной волны в материале ВВ, относительно той, которая распространяется в пространстве конической воронки. При этом происходит смятие воронки со всей поверхности с образованием области высокого давления.

В позиции 5 происходит дальнейшее распространение взрывной волны в шашке ВВ и образование сжатой области на месте центральной оси воронки. При этом, из области высокого давления начинает выдавливаться струя металла.

Позиция 6 показывает полную детонацию шашки ВВ, при этом часть области высокого давления выплескивается в виде иглы в направлении цели (направление, противоположное направлению к детонатору).

Черными стрелками показано воздействие фронта высокого давления на границе взрывного превращения, в том числе, на материал металлической облицовки.

Температура металла струи при этом остается сравнительно небольшой, около 600-1000оС. Это даже меньше, чем температура взрывного превращения в прилегающих к металлу воронки слоев ВВ (2000-5000оС).

Металл облицовки нагревается только из-за деформации течения и сжатия. Сам процесс течения металла происходит под действием давления продуктов взрыва при соударении противоположных краев облицовки.

Таким образом, кумулятивный эффект это явление концентрации действия взрывной волны во вполне конкретной точке. Струя выбрасываемого металла имеет не одинаковую скорость, на рисунке 2 представлен градиент скорости струи и песта при их движении. Скорость кончика струи достигает 10-12 км/сек.

В то время, как скорость движения основания струи близка к 1-2 км/сек. Пест (область высокого давления, показана овалом) движется вслед струе с практически постоянной скоростью, около 0,5-1 км/сек.

Удар песта по металлу вызывает образование пологой воронки или даже следов эрозии вокруг отверстия от кумулятивной струи.

Рисунок 2.

На образование струи расходуется 10-20% металла облицовки, остальной образует пест. В зависимости от пластичности материала облицовки и характеристик ВВ, на некотором расстоянии от места детонации заряда, происходит разрыв струи на отдельные «капли”. Что сопровождается резким снижением пробивной способности.

Использование высоко эластичных и в тоже время твердых материалов облицовки позволяет повысить пробивное действие струи, которое сохраняется на значительном удалении от места детонации (до 12-17 диаметров заряда). Наибольшим пробивным действием обладает облицовка из вольфрамовой пудры (70-75%), меди (около 20%) и баббита (около 5-8%).

Этот состав при использовании в качестве ВВ таких композиций как «окфол” «гекфол”, A-IX-2 или других высокоэнергетических композиций с высокой скоростью детонации, позволяет добиться пробивания стали толщиной до 12 калибров заряда. Это означает, что гранатомет калибром в 105 мм, при диаметре заряда ВВ в 90 мм может пробить стальную плиту до метра толщиной.

Это полигонные данные при угле встречи в 90о и монолитной плите из стали Ст3.

Для обеспечения воздействия струи на цель в момент ее максимальной скорости, используют баллистические обтекатели, подставки, полимерные подложки, выдвижные стойки и другие устройства, обеспечивающие подрыв заряда на оптимальном расстоянии от цели.

Кроме того, для снижения массы заряда используют так называемую «линзу”, то есть, полимерную вставку на пути детонации между детонатором и вершиной кумулятивной воронки. Это позволяет несколько задержать ход взрывной волны по оси шашки, что уменьшает требуемую длину заряда и повышает эффективность использования мощности имеющейся массы БВВ. Как правило, линза имеет форму плоского диска.

На рисунке 3 показан классический пример кумулятивной боевой части реактивного противотанкового гранатомета РПГ-7. Одного из лучших для своего времени гранатометов в мире.

Рисунок 3.

На рисунке 3, цифрой 1 показан пьезоэлектрический элемент (дающий электрический импульс при встрече с целью), цифрой 2 – облицовка кумулятивной выемки, 3 – крепежная вставка для центровки линзы и облицовки кумулятивной воронки, 4 – линза, 5 – донный взрыватель. Желтым цветом показано ВВ. Основное преимущество кумулятивных боеприпасов – высокая пробивная способность, не зависящая от скорости снаряда.

Рисунок 4.

На рисунке 4 представлен разрез удлиненного кумулятивного заряда для резки металла. Заряд выпускается в бухтах не менее 10 метров в каждой. Полимерная изоляционная оболочка (1) препятствует негативному воздействию воды и других внешних факторов на заряд. Несущей основой заряда является резиновая оболочка (2).

Внутри помещен заряд БВВ (3), обычно: пластит, симтекс или аналогичные композиции РЕ-1(2, 3, 4). Облицовка выполнена обычно алюминием, реже медью (показано красным цветом). Снизу заряд закрыт прокладкой из микропористой резины (показана голубым цветом).

Основа заряда может иметь клейкий слой для наклеивания на цель, но, чаще, заряд закрепляется скотчем или изолентой.

Справа представлен пример использования кумулятивного заряда для пробивания овального отверстия в стальном листе. При этом, можно быстро пробить отверстие любой формы и размера, или, например, отрезать балку или трубу.

Рисунок 5.

На рисунке 5 представлены кумулятивные перфораторы производства ФКП «Чапаевский механический завод”, основного производителя подобной продукции на Российском рынке.

Кумулятивные перфораторы достаточно широко применяются для пробивания отверстий в металлических плитах и других преградах, а также, для продувки нефтяных скважин, разбивания крупных кусков породы, аккуратного сноса зданий и сооружений и многих других областей применения.

Особую ценность представляют подобные устройства в труднодоступных районах (например, на приисках, нефтедобывающих платформах, полярных станциях, стройках вдалеке от крупных городов и пр.).

Форма кумулятивных перфораторов уже отдаленно демонстрирует форму кумулятивной выемки. В вершине овальных или овально-конических конструкций видны места крепежа детонатора. У двух перфораторов виден характерный цвет медной облицовки кумулятивных воронок.

Таким образом, кумулятивный эффект достаточно широко используется в боеприпасах различного назначения и промышленных устройствах широкого спектра использования.

Источник: http://www.chemfive.info/news/kumuljativnyj_ehffekt/2013-09-06-114

Физическая сущность кумулятивного действия

КУМУЛЯТИВНЫЙ ЭФФЕКТ

КУМУЛЯТИВНОЕ ДЕЙСТВИЕ БОЕПРИПАСОВ

Термин «кумуляция» происходит от латинского cumulatio, что означает «скопление» или cumulo — накапливаю.

Дословно это слово означает увеличение или усиление какого-либо эффек­та за счет наложения или накопления нескольких однородных по своей природе эффектов.

На практике кумуляцией (кумуля­тивным эффектом) называется явление концентрации энергии взрыва заряда ВВ в заданном направлении. Это направление определяется специально выполненной в заряде кумулятивной выемкой.

Открытие кумулятивного эффекта взрыва принадлежит рус­скому военному инженеру М М. Борескову, который в 1864 г. па практике показал сильное разрушительное действие мин с кумулятивной выемкой в саперных работах. В 1865 г. появился первый капсюль-детонатор с конической кумулятивной выем­кой, обладающий повышенной инициирующей способностью.

Первые систематические исследования кумулятивного эф­фекта были проведены в 1923—1926 гг. профессором М. Я.

Су­харевским, который установил зависимость пробивного действия кумулятивных зарядов без облицовки от формы выемки и ряда других факторов.

Он впервые высказал гипотезу о физической сущности кумулятивного эффекта, которая заключается в кон­центрации энергии взрыва в определенном направлении.

Серьезные экспериментальные и теоретические исследования кумуляции принадлежат русским ученым — академику М. А. Лаврентьеву и профессору Г. И. Покровскому. Кумулятивные заряды занимают особое место в военной тех­нике. 1914 г.

был получен первый патент па разработку куму­лятивного снаряда для поражения бронированной техники. Од­нако широкое практическое применение кумулятивные заряды получили лишь в период второй мировой войны .

в боеприпасах, предназначенных для поражения объек:гов различных типов, особенно бронированных целей и инженерных сооружений.

Рассмотрим кумулятивное действие на примере взрыва ци­линдрических зарядов с выемкой и без нее, установленных над стальной плитой конечной толшины (рисунок 8.1). Подрыв заряд л без выемки оставит на ней небольшую вмятину.

Рисунок 8.1. Действие цилиндрических зарядов с выемкой и без нес на сталь­ную плиту:

1 — точка инициирования; 2 — заряд ВВ; 3 — облицовка кумулятивной выемки; 4 – стальная плита

Если заряд начать поднимать над плитой, то глубина вмятины очень быстро уменьшается до нуля. Тот же заряд, который имеет коническую выемку, при подрыве формирует кратер с некоторой глубиной L. С увеличением высоты подрыва h заряда над плитой глуби­на кратера L сначала резко растет, а затем постепенно пада­ет.

Если же стенку выемки заряда облицевать металлическим покрытием, то глубина кратера в плите после подрыва заряда заметно увеличится. По мере удаления такого заряда от сталь­ной плиты глубина кратера будет быстро увеличиваться и на некотором расстоянии в плите образуется сквозное отверстие.

Дальнейшее увеличение расстояния между зарядом и броней приведет к уменьшению глубины кратера.

Проделанные выше наблюдения позволяют сделать три важ­ных вывода. Во-первых, наличие в заряде выемки приводит к значительному увеличению пробивного действия заряда, то есть к кумуляции энергии взрыва в сторону выемки.

Во-вторых, су­ществует некоторое расстояние от кумулятивного заряда до брони, на котором пробивное действие заряда максимальное. В третьих, наличие на.

поверхности выемки заряда, металличе­ской облицовки существенно увеличивает пробивное действие.

Рассмотрим физическую сущность явления кумуляции на примере взрыва цилиндрического заряда с конической выемкой без облицовки (рисунок 8.2).

Проводя из точки инициирования О взрывные лучи 0А и 0А/ к точкам поверхности выемки, легко установить, что продукты взрыва со всех точек этой поверхнос­ти разлетаются в направлении к оси заряда и соударяются друг с другом.

В результате этого про­исходит их уплотнение и образу­ется газовый поток, направленный вдоль оси заряда, который носит название газовой кумулятивной струи. Наименьшее сечение струи называется кумулятивным

Рисунок 8.2. Схема разлета продуктов детона­ции с конической поверхности выемки заряда

Рисунок 8.3. Характер распределения матери­ала облицовки в

ку­мулятивной струе и песте:

1 — .заряд ВВ; 2 — облицовка; 3 — пест; 4 — кумулятивная струя

фокусом заряда без облицов­ки, а расстояние — от основания выемки до фокуса фоку­сным расстоянием . В фокусе имеет место наибольшее уп­лотнение продуктов взрыва, давление которых достигает мил­лиона атмосфер, температура 6-7 тысяч градусов, а скорость движения — до 15 км/с и более.

Эги значения параметров про­дуктов детонации намного превосходят параметры во фронте детонационной волны. На расстояниях, больших фокусного, га­зовая струя быстро рассеивается вследствие радиального расширения сжатых до большого давления продуктов взрыва и резко тормозится.

Покрытие поверхности кумулятивной выемки металлической облицовкой определенной толщины существенно усиливает кумулятивный эффект. Под воздействием продуктов взрыва металлическая облицовка выемки обжимается и уско­ряется к ее оси.

Обжатие облицовки происходит последователь­но, начиная с ее вершины, при этом метание металла в различ­ных сечениях происходит почти по нормали к образующей обли­цовки.

Скорость обжатия облицовки так велика, что силы внут­реннего трения и вязкости в металле оказываются пренебрежи­мо малыми по сравнению с инерционными массовыми силами. В результате этого металл облицовки, находящийся в твердом состоянии, ведет себя практически как несжимаемая жидкость.

По мере приближения к оси облицовки кумулятивной выем­ки происходит увеличение толщины поперечного сечения обжа­той облицовки. Таким образом, металлическая облицовка, имея вначале форму воронки, как бы схлопывается, стекаясь к оси выемки.

При схлопывании облицовки вдоль ее оси частицы ме­талла внутренней поверхности облицовки выплескиваются в сторону основания выемки с очень большой скоростью, образуя тонкую металлическую струю.

Основная же часть материала облицовки образует в хвостовой части струи сравнительно мед­ленно движущийся утолщенный металлический стержень — так называемый пест. Точками на рисунке 8.3 условно показано распре­деление металла облицовки в кумулятивной струе и песте.

Так из металла в точках 5 и 6 облицовки образуются головная часть струи 5` и хвостовая часть песта 6'. Металл из точек 1 2, 9 и 10 облицовки переходит соответственно в хвост струи (точки 1', 9') и голову песта (точки 2`, 10').

Распределение металла обли­цовки между кумулятивной струей и пестом связано с теку­честью металла. Этот факт подтвержден опытным путем, в ко­тором на внутреннюю или наружную поверхности стального ко­нуса гальваническим путем наносился тонкий слой меди. После взрыва такого заряда медь обнаруживалась соответственно либо только в струе, либо только в песте, что являлось подтвержде­нием характера распределения металла облицовки.

Процесс обжатия металлической облицовки, образование пес­та и кумулятивной струи показан на рисунке 8.4.

Рисунок 8.4 Стадии процесса формировании кумулятивной струн и песта: 1- заряд ВВ; .2- металлическая облицовка; 3 — детонационная вол­на; 4 – пест; 5 — кумулятивная струя; 6 — баллистическая волна

До определенного момента времени пест и струя составляют единое целое, однако, вследствие существенной разницы в ско­ростях их движения на некотором расстоянии от заряда они разделяются.

Так как плотность металла облицовки существенно больше, чем плотность продуктов детонации заряда, а его коэффициент объемного расширения в сравнении с газообразными, продукта взрыва очень мал.

то, следовательно, устойчивость и даль­ность эффективного действия металлической кумулятивной струн значительно выше, чем газовой.

В образовании кумулятивной струи принимает участие не вся масса заряда ВВ, а только та ее часть, продукты взрыва кото­рой разлетаются в сторону кумулятивной выемки. Эта масса называется активной частью кумулятивного заряда, и ее можно определить при гипотезе о мгновенной детонации.

Для примера рассмотрим цилиндрический заряд бесконечном высоты с выемкой конической формы (рисунок 8.5).

Рисунок 8.5. Схема образовании активной части

кумулятивного заряд

В таком заряде волны разрежения, которые определяют разлет продуктов де­тонации заряда ВВ, движутся в глубь заряда со всех его поверх­ностен одновременно и с одинаковой скоростью С. На рисунке. 8.

5a, показано текущее положение фронтов волн разряжения в неко­торый момент времени. Ясно, что геометрическим местом точек их пересечения является линия АВ и ВС (рисунок 8.5,6).

Каждая точка D, принадлежащая этой кривой, находится на равном удалении от соответствующих поверхностей заряда. Таким об­разом, активная часть заряда ограничена объемом с сечением АВСО, примыкающим непосредственно к выемке.

Поскольку волны разрежения, движущиеся от вершины выемки О и боко­вой поверхности заряда, к моменту их встречи проходят одина­ковые расстояния, равные радиусу заряда , то высота активной части будет равна

где h — высота выемки.

Из рисунка 8.5,в видно, что у зарядов большой высоты явля­ется постоянной величиной и не будет изменяться при уменьше­нии высоты заряда до некоторого предельного значения

Дальнейшее уменьшение высоты заряда приводит к уменьшению массы активной части заряда (рисунок 4.5,г). Однако при уменьшении высоты заряда масса активной части сокра­щается медленнее, чем масса всего заряда. Это обстоятельство позволяет в кумулятивных зарядах без заметного уменьшения кумулятивного эффекта иногда использовать заряды высотой

Из рисунка 8.5 следует также, что погонная масса активной ча­сти заряда ВВ в сечениях у вершины металлической облицовки больше, чем у ее основания. Поэтому головные элементы куму­лятивной струи, образующиеся из вершины облицовки, имеют большую скорость, чем хвостовые, которые формируются из ме­талла, примыкающего к основанию облицовки.

Благодаря гра­диенту скоростей, направленному вдоль струи, кумулятивная металлическая струя в процессе движения растягивается. В ре­зультате начальная длина кумулятивной струн, примерно рав­ная длине образующей кумулятивной облицовки, может увели­читься в несколько раз без разрушения целостности струи.

Та­кое большое растяжение струи объясняется тем, что на началь­ной стадии движения струи инерционные силы уравновешива­ются силами сцепления между частицами металла. С этой точ­ки зрения высокая пластичность металла является положитель­ным фактором.

При достижении некоторой предельной степени растяжения, зависящей от материала облицовки и скорости струи, последняя разрушается на отдельные элементы.

Для кумулятивных зарядов скорость головной части струи достигает 10—11 км/с, а хвостовом части — 2—3 км/с.

Масса кумулятивном струи в среднем составляет 6—2О°/о от массы об­лицовки, а диаметр в самой толстой ее хвостовой части не пре­вышает 10— 15% от диаметра основания облицовки. Пест дви­жется со скоростью 500—1000 м с.

Диаметр песта, как прави­ло, постоянным по его длине, составляет примерно 25—30°/« ди­аметра основания облицовки.

Путем улавливания кумулятивной струи в некоторых не­плотных средах и последующего металлографического анализа установлено, что в процессе пластических деформаций облицов­ки, связанных с формированием струи, температура ее может достигать 900—100°С, однако плавления металла облицовкч при этом не происходит. Специальные металлографические ис­следования струи и песта в различных сечениях позволяют об­наружить вытягивание и ориентацию структур-ных составляю­щих металла в осевом направлении. Более жесткая ориентация и вытянутость микроструктур увеличиваются по мере прибли­жения к оси песта. Этот факт является косвенным подтверж­дением того, что в процессе схлопывания облицовки и образо­вания струм и песта металл течет, причем его внутренние слои имеют большую скорость по сравнению с наружными.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/3_3134_fizicheskaya-sushchnost-kumulyativnogo-deystviya.html

Кумулятивный эффект • Картинка дня

КУМУЛЯТИВНЫЙ ЭФФЕКТ

На картинке — наглядная иллюстрация кумулятивного эффекта, или эффекта Манро: падающая в воду капля пробивает углубление в поверхности, которое затем «схлопывается», выбрасывая вверх струйку воды. Когда дети играют и бьют по воде ладонью, чтобы обрызгать друг друга, они тоже создают кумулятивные струи.

Термин «кумуляция» происходит от латинского cumulatio — «скопление» или cumulo — «накапливаю» и означает увеличение или усиление какого-либо эффекта за счет сложения или накопления однородных с ним эффектов. В физике этот термин характеризует кратковременные процессы (как правило, это взрывы) и подразумевает усиление их в определенном месте или в направлении действия.

Представьте себе заряд взрывчатого вещества, находящийся в однородной, плотной среде — допустим, в жидкости. В какой-то момент происходит его взрыв, то есть чрезвычайно быстрое выделение запасенной веществом энергии.

Продукты взрыва имеют очень высокую температуру, большую плотность и находятся под огромным давлением, они резко сжимают окружающую среду, создавая скачок уплотнения. Этот скачок распространяется по среде со сверхзвуковой скоростью, образуя так называемую «взрывную волну».

Если заряд взорвался в небольшой области (точечный взрыв), то волна имеет сферическую форму. Частицы, которым она передает энергию, приобретают скорости, направленные от центра взрыва, и модули этих скоростей для равноудаленных частиц одинаковы.

Следовательно, и плотность кинетической энергии во всех направлениях от центра одинакова.

Теперь представьте, что тем или иным способом нам удалось перераспределить энергию взрыва в пространстве, сделав так, чтобы плотность кинетической энергии в одном направлении была значительно больше, чем в остальных. Таким образом, скорость частиц в этом направлении возрастет, и возникнет струя.

Именно этот эффект концентрации энергии в одном направлении и называется кумулятивным, а возникающая при этом струя — кумулятивной струей. Конечно, кумулятивные струи могут возникать не только при взрывах. Важно создать такие условия, когда плотность кинетической энергии движущейся среды быстро возрастает в небольшом объеме.

И если этот объем не сферически-симметричен, то возникнет струя.

Исследователи взрывчатых веществ выяснили, что если в снаряде сделать полое углубление, то разрушительную энергию можно сконцентрировать на небольшом участке.

В 1792 году горный инженер Франц фон Баадер провел подобные эксперименты с использованием дымного пороха, однако по-настоящему успешными эти эксперименты стали с появлением высокобризантных веществ.

Уже в XIX веке кумулятивный эффект повторно исследовал и подробно описал в своих работах американец Чарльз Манро (Charles Edward Munro).

В 1938 году Франц Томанэк (Franz Rudolf Thomanek) в Германии и Генри Мохоупт (Henry Mohaupt) в Швейцарии независимо друг от друга открыли эффект увеличения пробивной способности снаряда, в котором сделано конусное углубление, облицованное металлической воронкой. Эти перспективные разработки не замедлили получить применение у военных — в минно-взрывном деле и в артиллерии. Кумулятивные боеприпасы впервые использовали в боевых условиях 10 мая 1940 года при штурме форта Эбен-Эмаль (Бельгия).

С началом Великой Отечественной войны советские танкисты встретились с кумулятивным оружием немецкой армии — гранатами и снарядами. Поражая бронированные машины, такие снаряды оставляли характерные оплавленные отверстия и были названы «бронепрожигающими».

Весной 1942 года на Софринском полигоне испытали снаряд, разработанный на основе немецкого трофея, и затем первый кумулятивный снаряд был принят на вооружение советской армии.

В 1949 году советский математик и механик Михаил Алексеевич Лаврентьев становится лауреатом Сталинской премии за создание теории кумулятивных струй.

На чем основано столь мощное действие кумулятивных зарядов? За счет углубления в виде воронки, которая при взрыве «схлопывается», как пробитая каплей поверхность воды, создается газовая струя из продуктов взрыва.

Если воронка покрыта металлической облицовкой, струя получается из расплавленного металла высокой температуры. Поражение достигается действием струи небольшого диаметра на участок порядка 80 мм (см. видео).

При опредленном расстоянии до цели эта струя имеет мощнейшее бронебойное действие, благодаря которому кумулятивный эффект и получил свою печальную известность.

Фото с сайта popmech.ru.

Андрей Алубаев

3

Показать комментарии (3)

комментарии (3)

  • Еще было бы интересным заметить, что температура струи в бронебойных боеприпасах не превышает, обычно, 400-800 градусов. Это тем, кто считает, что она проплавляет броню. Облицовка же состоит из легкоплавящихся сплавов.А следы «расплавления» брони в месте пробития вызваны совсем не температурой, а запредельным давлением струи, при котором металл ведет себя, как жидкость даже без нагрева.Ответить
  • Штука даже кручеhttps://ru.wikipedia.org/wiki/Ударное_ядроОтветить
    • Это разновидность кумулятивного эффектакак раз та самая вылетающая капля воды при схлопывании, что на фото к статьезависит эффект от угла воронки во взрывчатом веществе, и материала вставки металлическойОтветить

Источник: https://elementy.ru/kartinka_dnya/464/Kumulyativnyy_effekt

Кумулятивные боеприпасы. История создания и принцип действия

КУМУЛЯТИВНЫЙ ЭФФЕКТ

Кумулятивные боеприпасы – это особый вид снарядов, ракет, мин, ручных гранат и гранат для гранатометов, предназначенный для поражения бронированной техники противника и его железобетонных фортификационных сооружений. Принцип их действия основан на образовании после взрыва тонкой, узконаправленной кумулятивной струи, которая прожигает броню. Кумулятивный эффект достигается за счет особой конструкции боеприпасов.

В настоящее время кумулятивные боеприпасы являются наиболее распространенным и самым эффективным противотанковым средством. Массовое применение подобных боеприпасов началось во время Второй мировой войны.Широкому распространению кумулятивных боеприпасов способствует их простота, низкая стоимость и необычайно высокая эффективность.

С момента появления танков на поле боя сразу встал вопрос об эффективных средствах борьбы с ними. Идея использовать артиллерийские орудия для уничтожения бронированных монстров появилась практически сразу, пушки начали широко применяться для этой цели еще во время

Первой мировой войны. Следует отметить, что идея создать специализированное противотанковое орудие (ПТО) впервые пришла в голову немцам, но сразу реализовать ее на практике они не смогли. До самого окончания Первой мировой войны против танков весьма успешно использовали самые обычные полевые орудия.

В промежутке между двумя мировыми бойнями разработками в области создания специализированной противотанковой артиллерии занимались практически во всех крупнейших военно-промышленных державах. Результатом этих работ стало появление большого количества образцов ПТО, которые довольно успешно поражали танки того времени.

В качестве противодействия новой угрозе конструкторы стал увеличивать калибр ПТО и повышать начальную скорость полета снаряда. Подобные меры в несколько раз увеличили эффективность пробития брони, но имели и значительные побочные эффекты.

Орудия стали тяжелее, сложнее, повысилась их стоимость и резко снизилась маневренность. Немцы отнюдь не от хорошей жизни использовали против советских «тридцатьчетверок» и КВ 88-мм зенитные орудия. Но далеко не всегда их можно было применить.

Нужно было искать другой путь, и он был найден. Вместо того, чтобы увеличивать массу и скорость бронебойной болванки, были созданы боеприпасы, которые обеспечивали пробитие брони за счет энергии направленного взрыва. Такие боеприпасы получили название кумулятивных.

Исследования в области направленного взрыва начались еще в середине XIX столетия. На лавры первооткрывателя кумулятивного эффекта претендуют сразу несколько человек в разных странах, которые занимались работами в этом направлении примерно в одно и то же время.

Первоначально эффект направленного взрыва достигался за счет использования специальной конусообразной выемки, которую изготавливали в заряде взрывчатого вещества.Работы проводились во многих странах, однако практического результата первыми добились немцы.

Талантливый немецкий конструктор Франц Томанек предложил использовать металлическую облицовку выемки, которая сделала кумулятивный заряд еще более эффективным.

В Германии эти работы начались еще в середине 30-х годов, и к началу войны кумулятивный снаряд уже стоял на вооружении германской армии.

В 1940 году по другую сторону Атлантики швейцарский конструктор Генри Мохаупт создал реактивную гранату с кумулятивной боевой частью для армии США.

В начале войны советские танкисты столкнулись с новым видом немецких боеприпасов, которые стали для них весьма неприятным сюрпризом. Немецкие кумулятивные снаряды при попадании прожигали танковую броню и оставляли пробоины с оплавленными краями. Поэтому их и назвали «бронепрожигающими».

Однако уже в 1942 году кумулятивный снаряд БП-350А появился и на вооружении Красной армии. Советские инженеры скопировали немецкие трофейные образцы и создали кумулятивный снаряд для 76-мм пушки и 122-мм гаубицы.

В 1943 году на вооружении Красной армии появились кассетные противотанковые кумулятивные бомбы ПТАБ, которые предназначались для поражения верхней проекции танка, где толщина брони всегда меньше.

Также в 1943 году американцы впервые применили противотанковый гранатомет «Базука»

». Он был в состоянии пробить 80-мм броню на расстоянии 300 метров. Немцы с большим интересом изучили трофейные образцы «Базук», вскоре на свет появилась целая серия немецких гранатометов, которые у нас традиционно называются «Фаустпатронами».

Эффективность их использования против советской бронетехники до сих пор является вопросом весьма дискуссионным: в некоторых источниках «Фаустпатроны» называют чуть ли не настоящим «чудо-оружием», а в других — справедливо указывают на их низкую дальность стрельбы и неудовлетворительную кучность.

акже немцами были разработаны специальные противотанковыемагнитные кумулятивные мины. .

Пользуясь «мертвым пространством» вокруг танка, боец должен был приблизиться к машине и укрепить мину на любую гладкую поверхность.

Подобные мины довольно эффективно пробивали танковую броню, но приблизиться к танку вплотную и установить мину было весьма непростым заданием, это требовало от солдата огромной храбрости и выдержки.

В 1943 году в СССР были разработаны несколько ручных кумулятивных гранат, которые предназначались для поражения бронетехники противника на ближних дистанциях боя.

Еще во время войны началась разработка противотанкового гранатомета РПГ-1, который стал родоначальников целого семейства этого оружия.

После окончания войны работы по созданию новых кумулятивных боеприпасов были продолжены сразу во многих странах мира, проводились теоретические изыскания в области направленных взрывов.

Сегодня кумулятивная боевая часть является традиционной для гранат противотанковых гранатометов, ПТРК, авиационных противотанковых боеприпасов, танковых снарядов, противотанковых мин. Защита бронетехники постоянно улучшается, не отстают и средства поражения. Однако устройство и принцип действия подобных боеприпасов не изменился.

Кумулятивный снаряд: принцип действия

В боевой части заряда делается воронкообразное углубление, которое облицовывается слоем металла толщиной в один или несколько миллиметров. Данная воронка повернута широким краем к мишени.

После детонации, которая происходит у острого края воронки, взрывная волна распространяется к боковым стенкам конуса и схлопывает их к оси боеприпаса.

При взрыве создается огромное давление, которое превращает металл облицовки в квазижидость и под огромным давлением перемещает ее вперед вдоль оси снаряда.

Таким образом образуется струя металла, которая движется вперед с гиперзвуковой скоростью (10 км/с).

Следует отметить, что при этом металл облицовки не плавится в традиционном понимании этого слова, а деформируется (превращается в жидкость) под огромным давлением.

Когда струя металла входит в броню, прочность последней не имеет никакого значения. Важна ее плотность и толщина. Пробивная способность кумулятивной струи зависит от ее длины, плотности материала облицовки и материала брони. Максимальное проникающее действие возникает при взрыве боеприпаса на определенном расстоянии от брони (оно называется фокусным).

Взаимодействие брони и кумулятивной струи происходит по законам гидродинамики, то есть давление столь велико, что самая крепкая танковая броня при попадании на нее струи ведет себя как жидкость.

Обычно кумулятивный боеприпас может пробить броню, толщина которой составляет от пяти до восьми его калибров. При облицовке из обедненного урана бронебойное действие увеличивается до десяти калибров.

Преимущества и недостатки кумулятивных боеприпасов

Подобные боеприпасы имеют как сильные стороны, так и недостатки. К их несомненным достоинствам можно отнести следующее:

-высокая бронебойность;

-бронепробиваемость не зависит от скорости боеприпаса;

-мощное заброневое действие.

У калиберных и подкалиберных снарядов бронепробиваемость напрямую связана с их скоростью, чем она выше, тем лучше. Именно поэтому для их применения используются артиллерийские системы.

Для кумулятивных боеприпасов скорость не играет роли: кумулятивная струя образуется при любой скорости столкновения с мишенью. Поэтому кумулятивная боевая часть – идеальное средство для гранатометов, безоткатных орудий и противотанковых ракет, бомб и мин.

Более того, слишком высокая скорость снаряда не дает образоваться кумулятивной струе.

Попадание кумулятивного снаряда или гранаты в танк часто приводит к взрыву боекомплекта машины и полностью выводит ее из строя. Экипаж при этом практически не имеет шансов на спасение.

Кумулятивные боеприпасы имеют весьма высокую бронебойность. Некоторые современные ПТРК пробивают гомогенную броню с толщиной более 1000 мм.

Недостатки кумулятивных боеприпасов:

-довольно высокая сложность изготовления;

-сложность применения для артиллерийских систем;

-уязвимость перед динамической защитой.

Снаряды нарезных орудий стабилизируются в полёте за счет вращения. Однако центробежная сила, которая возникает при этом, разрушает кумулятивную струю. Придуманы разные «хитрости», для того чтобы обойти эту проблему.

Например, в некоторых французских боеприпасах вращается только корпус снаряда, а его кумулятивная часть устанавливается на подшипниках и остается неподвижной.

Но практически все решения этой проблемы значительно усложняют боеприпас.

Боеприпасы для гладкоствольных орудий, наоборот, имеют слишком высокую скорость, которая недостаточна для фокусирования кумулятивной струи.

Именно поэтому боеприпасы с кумулятивные боевые части более характерны для низкоскоростных или неподвижных боеприпасов (противотанковые мины).

Против подобных боеприпасов существует довольно простая защита – кумулятивная струя рассеивается с помощью небольшого контрвзрыва, который происходит на поверхности машины. Это так называемая динамическая защита, сегодня этот способ применяется очень широко.

Чтобы пробить динамическую защиту используется тандемная кумулятивная боевая часть, которая состоит из двух зарядов: первый устраняет динамическую защиту, а второй – пробивает основную броню.

Сегодня существуют кумулятивные боеприпасы с двумя и тремя зарядами.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5b627c6fc5559500a9c1dd33/5ba466b3a679a400aac682d2

Кумулятивный эффект — это двигатель прогресса

КУМУЛЯТИВНЫЙ ЭФФЕКТ

Определение «кумуляция» берет начало от латинского cumulatio — «скопление» или cumulo — «накапливаю». Оно означает усиление какого-либо воздействия путем повторного однородного влияния и приумножение его действия.

Простыми словами кумулятивный эффект — это достижение определенного результата за счет постепенного накопления факторов или веществ, интегрированных в одном месте. Впоследствии данные объекты вызывают «взрывное» действие.

Пример кумулятивного эффекта из повседневной жизни

Данное понятие используется в различных отраслях человеческой деятельности. С ним можно столкнуться не только в научной сфере. Сами того не подозревая, мы становимся участниками кумулятивного процесса, когда заняты повседневными делами.

Например, некому школьнику необходимо выучить параграф по предмету, состоящий их трех глав. Самым правильным и действенным методом будет усвоение материала по частям в течение нескольких дней. В первый раз школьник выучивает одну главу.

Во второй день он повторяет изученное ранее и читает новую. Точно так же нужно поступить и с третьей главой. В итоге перед тем, как дать ответ по параграфу, задача школьника будет состоять лишь в том, чтобы повторить уже усвоенный материал.

Это и есть кумулятивный эффект в повседневной жизни.

Когда мы уже имеем общее представление о данном процессе, рассмотрим его значение и применение в различных научных сферах.

Как было известно ранее, кумулятивный эффект — это то, что достигается путем многократного воздействия определенных факторов.

Например, при повторном введении в организм конкретной дозы лекарственного вещества или яда воздействие усиливается.

Это происходит потому, что в организме происходит накопление препарата и действие суммируется. Точно также будет и с последующими введенными дозами медикамента.

Также при достижении кумулятивного эффекта в медицине организм может вырабатывать толерантность. Это значит, что снижается чувствительность к вводимому препарату. Однако повышать дозу не рекомендуется из-за возможности развития интоксикации.

Физическая культура

Если вы являетесь приверженцем здорового образа жизни и регулярно занимаетесь спортом, то, вероятнее всего, вы уже ощутили на себе кумулятивный эффект физических упражнений.

Он помогает увеличить продолжительность жизни и продлить период своей активной деятельности.

Существует мнение, что регулярные физические нагрузки в комплексе со здоровым образом жизни, правильным питанием и воздержанием от стрессов, сохраняют энергию молодости и помогают замедлить старение организма.

Как известно, человеческое тело, подверженное нагрузкам, обладает мышечной памятью. Именно поэтому нам всегда так просто вернуться к привычному физкультурному ритму после долгого перерыва. Однако возобновить кумулятивный эффект от упражнений не удастся. Он является следствием регулярных силовых нагрузок и нарабатывается с нуля.

Кумулятивный эффект — это видимый результат от новых тренировок, появляющийся на фоне выполнения упражнений ранее. Для достижения необходимого воздействия важно заниматься регулярно и не допускать перегрузок. Слишком длительный отдых может стать инициатором отрицательных последствий, таких как перенапряжение и плохое самочувствие.

Экономика

Кумулятивный эффект в данной сфере называют также финансовым. Он достигается путем накопления и сосредоточения материальных средств и, как в остальных определениях, имеет «взрывной» характер.

Рассмотрим пример с точки зрения наращивания народного хозяйства страны. Правительство обязано принимать определенные решения по улучшению благосостояния нации. Ведь чем люди богаче, тем более капиталоемким становится производство.

Затем растет спрос, предложение и потребление продуктов отечественного производителя. Все эти факторы повышают экономическую активность страны, создавая кумулятивный эффект в экономике.

Завершающим «выбросом» станет то, что, когда данная держава выйдет на мировой рынок, она сможет, основываясь на краткосрочных решениях, обеспечить продолжительное функционирование данного процесса.

Теория накопления стресса

Рассмотрим кумулятивный эффект в психологии. Его также можно охарактеризовать как метод накопления стресса, и заключается он в следующем.

При встрече с веселым и жизнерадостным человеком мы не задумываемся о том, какие проблемы он переживает в данный момент.

Но о каких проблемах идет речь? Как может случиться, что такой счастливый человек, успевающий сделать столько дел, не может решить свои проблемы? И тут вдруг выясняется, что тот самый весельчак попадает в больницу с тяжелым заболеванием нервной системы.

Чтобы выполнить важную работу люди игнорируют полноценный сон и обеденные перерывы. Как следствие, страдают от недосыпа и нарушения пищеварения. Пропуская важную встречу и скандаля с родными, организм также испытывает стресс. Забыли вовремя оплатить счета – возникают переживания.

Любая повседневная мелочь, казалось бы, совсем неприметная, создает неприятную ситуацию. И вот когда «сосуд» из таких мелочей оказывается полным, тут и происходит злосчастный «всплеск». Последствиями такового становятся прогрессирующие болезни различных органов и систем организма.

Заключение

В какой бы сфере ни присутствовал кумулятивный эффект — это всегда чревато конечным выбросом с определенными последствиями. Можно заключить, что очень важно поддерживать здоровый образ жизни, правильно питаться и не доводить себя до переутомления. У человека всегда должна быть возможность отдохнуть, чтобы не позволить негативному «выбросу» взять верх над хорошим самочувствием.

Источник: https://FB.ru/article/461708/kumulyativnyiy-effekt---eto-dvigatel-progressa

Refpoeconom
Добавить комментарий