WikiDer > Формованный заряд

Shaped charge
Разделенный осколочно-фугасная противотанковая снаряд с видимым внутренним кумулятивным зарядом
1: Аэродинамический кожух; 2: полость, заполненная воздухом; 3 - коническая гильза; 4: Детонатор; 5: взрывчатое вещество; 6: Пьезоэлектрический спусковой крючок

А кумулятивный заряд является взрывной заряд сформирован, чтобы сфокусировать эффект энергии взрывчатого вещества. Различные типы используются для резки и формовки металла, инициирования ядерное оружие, проникнуть броня, и перфорировать скважины в нефтегазовая промышленность.

Типичный современный кумулятивный заряд с металлической гильзой в полости заряда может пробивать броневую сталь на глубину, в семь или более раз превышающую диаметр заряда (диаметры заряда, CD), хотя и на большую глубину 10 CD и выше.[1][2] были достигнуты. Вопреки широко распространенному заблуждению (возможно, из-за аббревиатуры ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА(сокращенно от фугасной противотанковой боевой части) эффективность кумулятивного заряда никоим образом не зависит от нагрева или плавления; то есть струя кумулятивного заряда не проходит сквозь броню, поскольку ее воздействие чисто кинетический в природе[3] - однако процесс действительно выделяет значительное количество тепла и часто имеет значительную вторичную зажигательный эффект после проникновение.

Эффект Манро

Эффект Манро или Неймана - это фокусировка энергии взрыва полым или пустотным разрезом на поверхности взрывчатого вещества. Самое раннее упоминание о полых зарядах относится к 1792 году. Франц Ксавер фон Баадер (1765–1841) в то время был немецким горным инженером; в горном журнале он выступал за коническое пространство на переднем конце взрывного заряда, чтобы увеличить эффект взрывчатого вещества и тем самым сэкономить порох.[4] Идея была принята на время в Норвегии и на шахтах Harz горы Германии, хотя единственным доступным взрывчатым веществом в то время был порох, который фугас и, следовательно, неспособен производить ударная волна что требует кумулятивный эффект.[5]

Первый истинный эффект полого заряда был достигнут в 1883 году Максом фон Ферстером (1845–1905),[6] начальник нитроцеллюлозного завода Wolff & Co. в г. Walsrode, Германия.[7][8]

К 1886 году Густав Блум из Дюссельдорф, Германия подала Патент США 342423 для металлических детонаторов с полусферической полостью для концентрации воздействия взрыва в осевом направлении.[9] Эффект Манро назван в честь Чарльз Э. Манро, который открыл его в 1888 году. Как гражданский химик, работавший в США. Морская торпедная станция в Ньюпорт, Род-Айленд, он заметил, что когда блок взрывчатки пушечный хлопок с выбитым на нем названием производителя он взорвался рядом с металлической пластиной, на пластине была вырезана надпись. И наоборот, если бы буквы были рельефно подняты над поверхностью взрывчатого вещества, то буквы на пластине также были бы подняты над его поверхностью.[10] В 1894 году Манро сконструировал первый кумулятивный заряд:[11][12]

Среди проведенных экспериментов ... был один на безопасном кубе длиной двадцать девять дюймов, со стенками толщиной четыре дюйма и три четверти, сделанными из железных и стальных пластин ... [с] полым зарядом динамита девятью фунтами и На нем был взорван половинный вес и незатронутый, в стене было проделано отверстие диаметром три дюйма ... Полый патрон был сделан путем привязки динамитных шашек к консервной банке, при этом открытая горловина последней была помещена вниз.[13]

Хотя открытие Манро кумулятивного заряда было широко освещено в 1900 г. Ежемесячный научно-популярный журналВажность консервной банки для пустотелого заряда оставалась непризнанной еще 44 года.[14] Часть этой статьи 1900 года была перепечатана в февральском номере журнала 1945 года. Популярная наука,[15] описание того, как работают кумулятивные боеголовки. Именно эта статья, наконец, открыла широкой публике, как легендарный Базука действительно работал против бронетехники во время ВОВ.

В 1910 году Эгон Нойман из Германии обнаружил, что блок TNT, который обычно вмятил бы стальную пластину, пробивал через нее отверстие, если бы взрывчатка имела коническую вмятину.[16][17] Военная полезность работ Манро и Неймана долгое время недооценивалась. В период между мировыми войнами академики нескольких стран - Мирон Яковлевич Сухаревский (Мирон Яковлевич Сухаревский) в Советском Союзе,[18] Уильям Х. Плейс и Дональд Уитли Вудхед в Великобритании,[19] и Роберт Уильямс Вуд в США.[20] - признал, что при взрывах могли образовываться снаряды. Однако только в 1932 году Франц Рудольф Томанек, студент факультета физики Вены Technische Hochschule, задумал противотанковый снаряд, основанный на эффекте полого заряда. Когда австрийское правительство не проявило интереса к реализации этой идеи, Томанек переехал в Берлина Technische Hochschule, где продолжил обучение у специалиста по баллистике Карла Юлиуса Кранца.[21] Там в 1935 году он и Хельмут фон Хаттерн разработали прототип противотанкового снаряда. Хотя характеристики оружия оказались разочаровывающими, Томанек продолжал свои разработки, сотрудничая с Юбер Шарден на Waffeninstitut der Luftwaffe (Институт вооружения ВВС) в Брауншвейге.[22]

К 1937 году Шардин считал, что эффекты полого заряда являются результатом взаимодействия ударных волн. Именно во время проверки этой идеи 4 февраля 1938 года Томанек задумал кумулятивное взрывное устройство (или Hohlladungs-Auskleidungseffekt (эффект лайнера полого заряда)).[23] (Именно Густав Адольф Томер в 1938 году впервые визуализировал с помощью импульсной радиографии металлическую струю, образовавшуюся в результате взрыва кумулятивного заряда.[24]) Тем временем, Генри Ганс МохауптИнженер-химик из Швейцарии в 1935 году независимо разработал кумулятивный боеприпас, который был продемонстрирован швейцарским, французским, британским и американским военным.[25]

Во время Второй мировой войны кумулятивные боеприпасы были разработаны Германией (Панцершрек, Панцерфауст, Panzerwurfmine, Mistel), Британия (PIAT, Кратерный заряд улья), Советский Союз (РПГ-43, РПГ-6) и США (базука).[26][27] Произошла революция в разработке кумулятивных зарядов противотанковая война. Танки столкнулись с серьезной уязвимостью из-за оружия, которое мог нести пехотинец или самолет.

Одно из первых применений кумулятивных зарядов немецкие десантники использовали против бельгийских войск. Форт Эбен-Эмаэль в 1940 г.[28] Эти подрывные заряды, разработанные доктором Вуэльфкеном из Управления боеприпасов Германии, были без подкладки заряды взрывчатого вещества[29] и не производили металлическую струю, как современные кумулятивные боеголовки. Из-за отсутствия металлической гильзы они сотрясали башни, но не уничтожали их, а другие воздушно-десантные войска были вынуждены залезать на башни и разбивать стволы орудий.[30]

Приложения

Современные военные

Дальнейшая информация: Осколочно-фугасная противотанковая боевая часть

Общий термин в военной терминологии для кумулятивного заряда боеголовки является осколочно-фугасная противотанковая боевая часть (ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА). Тепловые боеголовки часто используются в противотанковые управляемые ракеты, неуправляемый ракеты, артиллерийские снаряды (как вращающиеся, так и неоткрученные), винтовочные гранаты, фугасы, бомбы, торпеды, и различное другое оружие.

Невоенный

В невоенных приложениях кумулятивные заряды используются в взрывной снос зданий и сооружений, в частности, для резки металлических свай, колонн и балок[31][32][33] и для растачивания отверстий.[34] В сталеплавильное производство, небольшие кумулятивные заряды часто используются для пробивания краны забитые шлаком.[34] Они также используются при разработке карьеров, вскрытии льда, разбивании заторов бревен, валке деревьев и сверлении ям для столбов.[34]

Кумулятивные заряды наиболее широко используются в нефть и натуральный газ промышленности, в частности в заканчивание нефтяных и газовых скважин, в котором они взрываются до перфорировать металлический корпус скважины с интервалами, чтобы допустить приток нефти и газа.[35]

4,5 кг (9,9 фунта) кумулятивного взрывчатого вещества использовалось на Хаябуса2 миссия на астероид 162173 Рюгу. Устройство было сброшено на астероид, где космический корабль затем переместился за укрытие и взорвался, оставив кратер шириной около 10 метров, где он мог бы предоставить образец нетронутого астероида. [36]

Функция

40 фунтов (18 кг) Состав B «сформированный снаряд», используемый саперами. Кумулятивный заряд используется для просверливания отверстия для кратерного заряда.

Типичное устройство представляет собой сплошной баллон взрывчатого вещества с металлической футеровкой. конический полый на одном конце и центральный детонатор, набор детонаторов, или детонация волновод на другом конце. Взрывная энергия высвобождается непосредственно от (нормально к) поверхность взрывчатого вещества, поэтому формирование взрывчатого вещества сконцентрирует взрывную энергию в пустоте. Если выемка имеет правильную форму (обычно коническую), огромная давление генерируемый детонацией взрывчатого вещества, заставляет гильзу в полой полости внутрь разрушаться относительно 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 лайнера образует медленно движущийся кусок материала, который из-за своего внешнего вида иногда называют «морковкой».

Из-за изменения вдоль лайнера скорости его схлопывания скорость струи также меняется по ее длине, уменьшаясь спереди. Это 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 длительных зазорах.

Кроме того, на вершине конуса, который образует самый передний край струи, лайнер не успевает полностью разогнаться, прежде чем он сформирует свою часть струи. Это приводит к тому, что небольшая часть струи выбрасывается с меньшей скоростью, чем струя, образующаяся позже за ней. В результате начальные части струи сливаются, образуя ярко выраженную более широкую вершину.

Большая часть самолетов летит в гиперзвуковой скорость. Острие движется со скоростью от 7 до 14 км / с, хвостовая часть реактивной струи - с меньшей скоростью (от 1 до 3 км / с), а снаряд - с еще меньшей скоростью (менее 1 км / с). Точные скорости зависят от конфигурации и удержания заряда, типа взрывчатого вещества, используемых материалов и режима инициирования взрывчатого вещества. При типичных скоростях процесс проникновения создает такое огромное давление, что его можно считать гидродинамический; в хорошем приближении реактивный самолет и броню можно рассматривать как невязкий, сжимаемый жидкости (см., например,[37]) без учета прочности материала.

Недавний метод, использующий магнитодиффузионный анализ, показал, что температура внешних 50% по объему наконечника медной струи во время полета составляла от 1100K до 1200K,[38] намного ближе к температуре плавления меди (1358 К), чем предполагалось ранее.[39] Эта температура согласуется с гидродинамическим расчетом, который моделировал весь эксперимент.[40] Для сравнения, двухцветные радиометрические измерения конца 1970-х годов показывают более низкие температуры для различных материалов гильзы кумулятивного заряда, конструкции конуса и типа взрывчатого наполнителя.[41] Кумулятивный заряд Comp-B с медной гильзой и заостренным конусом на вершине имел температуру наконечника струи от 668 К до 863 К при отборе проб из пяти выстрелов. Заряды с октолом с закругленным конусом на вершине обычно имели более высокую температуру поверхности, в среднем 810 К, а температура оловянно-свинцовой гильзы с наполнителем из Comp-B составляла в среднем 842 К. В то время как струя оловянно-свинцовая была определена как жидкость , струи меди значительно ниже точки плавления меди. Однако эти температуры не полностью согласуются с доказательствами того, что частицы мягкой извлеченной струи меди показывают признаки плавления в ядре, в то время как внешняя часть остается твердой и не может быть приравнена к температуре в объеме.[42]

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 менее двух метров. При таких зазорах он распадается на частицы, которые имеют тенденцию кувыркаться и уноситься от оси проникновения, так что следующие друг за другом частицы имеют тенденцию расширяться, а не углублять отверстие. При очень длительных зазорах скорость теряется до сопротивление воздуха, дальнейшее ухудшение проникновения.

Залог эффективности полого заряда - его диаметр. По мере того, как проникновение продолжается через цель, ширина отверстия уменьшается, что приводит к характерному действию «кулак к пальцу», когда размер конечного «пальца» основан на размере исходного «кулака». Как правило, кумулятивные заряды могут пробивать стальную пластину толщиной от 150% до 700%.[43] их диаметра в зависимости от качества заряда. Цифра для основной стальной пластины, а не для композитная броня, реактивная броня, или другие виды современной брони.

Лайнер

Наиболее распространенная форма лайнера коническийс внутренним углом при вершине от 40 до 90 градусов. Разные углы при вершине приводят к разному распределению массы и скорости струи. Небольшие углы при вершине могут привести к образованию струи. бифуркацияили даже в том, что струя вообще не сформировалась; это объясняется тем, что скорость схлопывания превышает определенный порог, обычно немного выше, чем объемная скорость звука материала футеровки. Другие широко используемые формы включают полусферы, тюльпаны, трубы, эллипсы, и биконики; из разных форм получаются струи с разным распределением скорости и массы.

Вкладыши изготавливаются из многих материалов, в том числе из различных металлов.[44] и стекло. Самые глубокие проникновения достигаются при плотном, пластичный металл, и очень распространенным выбором был медь. Для некоторых современных средств защиты от брони молибден и псевдосплавы вольфрамовый наполнитель и медное связующее (9: 1, таким образом, плотность ≈18 Мг / м3) были приняты. Были опробованы почти все распространенные металлические элементы, в том числе алюминий, вольфрам, тантал, обедненный уран, вести, банка, кадмий, кобальт, магний, титан, цинк, цирконий, молибден, бериллий, никель, серебро, и даже золото и платина. Выбор материала зависит от цели, которую нужно пробить; например, алюминий оказался полезным для конкретный цели.

В раннем противотанковом оружии в качестве материала гильзы использовалась медь. Позже, в 1970-х, было обнаружено тантал превосходит медь из-за ее гораздо более высокого плотность и очень высокая пластичность при высоких скоростях деформации. Другие металлы и сплавы с высокой плотностью имеют недостатки с точки зрения цены, токсичности, радиоактивности или недостаточной пластичности.[45]

Для наиболее глубокого проникновения чистые металлы дают наилучшие результаты, потому что они демонстрируют наибольшую пластичность, что замедляет распад струи на частицы при ее растяжении. В счетах за заканчивание нефтяной скважиныоднако важно, чтобы не образовывалась твердая пробка или «морковь», поскольку она закупорила бы только что проникшее отверстие и препятствовала притоку масла. Поэтому в нефтяной промышленности вкладыши обычно производятся порошковая металлургия, часто псевдосплавы который, если неспеченный, образуют струи, состоящие в основном из дисперсных мелких металлических частиц.

Неспеченный холодного отжима лайнеры, однако, не являются водонепроницаемыми и, как правило, хрупкий, что позволяет легко повредить их при обращении. Биметаллический можно использовать лайнеры, обычно из оцинкованной меди; при формировании струи слой цинка испаряется и пробка не образуется; недостатком является повышенная стоимость и зависимость образования струи от качества соединения двух слоев. Низкая температура плавления (ниже 500 ° C) припаять- или же припаять-подобные сплавы (например, Sn50Pb50, Zn97.6Pb1.6, или чистые металлы, такие как свинец, цинк или кадмий); они расплавляются, не доходя до обсадной трубы, и расплавленный металл не забивает отверстие. Другие сплавы, бинарные эвтектика (например, Pb88.8Sb11.1, Sn61.9Pd38.1, или Ag71.9Cu28.1), образуют композитный материал с металлической матрицей с пластичной матрицей с хрупкими дендриты; такие материалы уменьшают образование пробок, но им трудно придать форму.

Другой вариант - композит с металлической матрицей с дискретными включениями легкоплавкого материала; включения либо плавятся до того, как струя достигает обсадной колонны скважины, ослабляя материал, либо служат трещиной зарождение сайты, и слизняк распадается при ударе. Дисперсия второй фазы может быть достигнута также с помощью литейных сплавов (например, меди) с нерастворимым в меди металлом с низкой температурой плавления, 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 изменять свойства сплава; олово (4–8%), никель (до 30% и часто вместе с оловом), до 8% алюминия, фосфор (образуя хрупкие фосфиды) или 1–5% кремний образуют хрупкие включения, служащие очагами зарождения трещин. Можно добавить до 30% цинка, чтобы снизить стоимость материала и образовать дополнительные хрупкие фазы.[46]

Футеровки из оксидного стекла производят струи низкой плотности, что снижает глубину проникновения. Лайнеры двухслойные, с одним слоем менее плотной, но пирофорный металл (например, алюминий или же магний), может использоваться для усиления зажигательного эффекта после бронебойного действия; сварка взрывом могут быть использованы для их изготовления, так как тогда поверхность раздела металл-металл будет однородной, не будет содержать значительного количества интерметаллиды, и не оказывает отрицательного воздействия на формирование струи.[47]

Глубина проникновения пропорциональна максимальной длине струи, которая является произведением скорости конца струи и времени до образования частиц. Скорость наконечника струи зависит от объемной скорости звука в материале гильзы, время образования частиц зависит от пластичности материала. Максимально достижимая скорость струи примерно в 2,34 раза превышает скорость звука в материале.[48] Скорость может достигать 10 км / с, достигая максимума примерно через 40 микросекунд после взрыва; острие конуса подвергается ускорению около 25 миллионов g. Хвостовая часть реактивной струи достигает около 2–5 км / с. Давление между наконечником форсунки и целью может достигать одного терапевпаскаля. Огромное давление заставляет металл течь как жидкость, хотя дифракция рентгеновских лучей показала, что металл остается твердым; одна из теорий, объясняющих такое поведение, предполагает расплавленное ядро ​​и твердую оболочку струи. Лучшие материалы гранецентрированная кубическая металлы, так как они самые пластичные, но даже графит и нулевой пластичности керамика шишки показывают значительное проникновение.[49]

Взрывной заряд

Для оптимального проникновения обычно выбирают фугасное взрывчатое вещество с высокой скоростью детонации и давлением. Наиболее распространенным взрывчатым веществом, используемым в высокопроизводительных противотанковых боеголовках, является HMX (октоген), хотя никогда в чистом виде, так как он был бы слишком чувствительным. Обычно в него добавляют несколько процентов какого-либо пластикового связующего, например, в полимерно-связанном взрывчатом веществе (PBX) LX-14, или с другим менее чувствительным взрывчатым веществом, таким как TNT, с которой он образует Октол. Другие распространенные высокоэффективные взрывчатые вещества: Гексогенкомпозиции на основе, опять же либо в виде PBX, либо в смеси с TNT (для образования Состав B и Циклотолы) или воск (Циклониты). Некоторые взрывчатые вещества содержат порошкообразные алюминий для повышения их температуры взрыва и детонации, но это добавление обычно приводит к снижению характеристик кумулятивного заряда. Было проведено исследование использования очень мощного, но чувствительного взрывчатого вещества. CL-20 в боеголовках с кумулятивным зарядом, но в настоящее время из-за его чувствительности используется в виде композитной АТС LX-19 (CL-20 и связка Estane).

Другие свойства

«Формирователь волны» - это тело (обычно диск или цилиндрический блок) из инертного материала (обычно твердого или вспененного пластика, но иногда металла, возможно, полого), вставленного во взрывчатое вещество с целью изменения траектории детонационной волны. Эффект заключается в изменении схлопывания конуса и возникающего в результате образования струи с целью повышения производительности проникновения. Waveshapers часто используются для экономии места; более короткий заряд с формирователем волны может достичь тех же характеристик, что и более длинный заряд без формирователя волны.

Еще одна полезная особенность дизайна: субкалибровка, использование гильзы, имеющей меньший диаметр (калибр), чем заряд ВВ. В обычном заряде взрывчатое вещество у основания конуса настолько тонкое, что оно не может разогнать соседний лайнер до скорости, достаточной для образования эффективной струи. При подкалиброванном заряде эта часть устройства фактически отключена, что приводит к более короткому заряду с той же производительностью.

Защиты

В течение Вторая Мировая Войнаи точность конструкции заряда, и режим его детонации уступали современным боевым частям. Из-за этой более низкой точности струя изгибалась и разбивалась раньше и, следовательно, на меньшем расстоянии. Полученная дисперсия уменьшила глубину проникновения для данного диаметра конуса, а также сократила оптимальное расстояние зазора. Поскольку заряды были менее эффективны при больших противостояниях, боковые и башенные юбки (известный как Schürzen) установлен на некоторых немецких танках для защиты от обычных противотанковые ружья[50] были случайно обнаружены, чтобы дать струе пространство для рассеивания и, следовательно, также уменьшить проникновение ТЕПЛА.[нужна цитата]

Использование надстройки разнесенная броня юбки на бронетехнике могут иметь обратный эффект и фактически увеличивать пробитие некоторых кумулятивных боеголовок. Из-за ограничений по длине снаряда / ракеты встроенная дистанция защиты многих боеголовок меньше оптимальной. В таких случаях плинтус эффективно увеличивает расстояние между броней и целью, и боеголовка детонирует ближе к своему оптимальному противостоянию.[51] Плинтус не следует путать с клетка броня который используется для повреждения системы термозакрепления РПГ-7 снаряды. Броня работает, деформируя внутреннее и внешнее оживляет и короткое замыкание цепи зажигания между ракетами пьезоэлектрический носовой зонд и задний предохранитель сборка. Броня клетки также может вызывать наклон снаряда вверх или вниз при ударе, удлиняя путь проникновения для потока проникновения кумулятивного заряда. Если носовой зонд задевает одну из планок брони клетки, боеголовка будет работать в обычном режиме.

Варианты

Есть несколько форм кумулятивных зарядов.

Линейные кумулятивные заряды

Линейный кумулятивный заряд

Линейный кумулятивный заряд (ЛКЗ) имеет футеровку с V-образным профилем и переменной длиной. Облицовка окружена взрывчатым веществом, а затем взрывчатое вещество заключено в подходящий материал, который служит для защиты взрывчатого вещества и удержания (уплотнения) его при детонации. «При взрыве фокусировка взрывной волны высокого давления, когда она падает на боковую стенку, приводит к разрушению металлической облицовки LSC, создавая силу резания».[52] Детонация проникает в футеровку, образуя сплошную ножевую (плоскую) струю. Струя режет любой материал на своем пути на глубину, зависящую от размера и материалов, используемых в заряде. Как правило, струя проникает от 1 до 1,2 раза[53] ширина заряда. Для резки сложной геометрии существуют также гибкие версии линейного кумулятивного заряда, которые имеют оболочку из свинца или пенопласта высокой плотности и пластичный / гибкий материал футеровки, который также часто бывает свинцом. LSC обычно используются при резке рулонных стальных балок (RSJ) и других структурных объектов, например, при резке контролируемый снос зданий. LSC также используются для разделения стадий многоступенчатые ракеты.

Пенетратор взрывной формы

Основная статья: Пенетратор взрывной формы
Формирование боевой части EFP. ВВС США Исследовательская лаборатория

Пенетратор, образующийся взрывным способом (EFP), также известен как самокковывающийся фрагмент (SFF), сформированный взрывчатым веществом снаряд (EFP), самовоспламеняющийся снаряд (SEFOP), пластинчатый заряд и Misznay-Schardin (MS) заряд. EFP использует действие волны детонации взрывчатого вещества (и, в меньшей степени, движущее действие продуктов его детонации), чтобы выдвигать и деформировать пластину или тарелку из пластичного металла (такого как медь, железо или тантал) в компактный высокопрочный металл. скоростной снаряд, обычно называемый пулей. Этот снаряд направляется к цели со скоростью около двух километров в секунду. Основным преимуществом EFP перед обычным (например, коническим) кумулятивным зарядом является его эффективность при очень больших зазорах, в сотни раз превышающих диаметр заряда (возможно, сотню метров для практического устройства).

EFP относительно не подвержен влиянию первого поколения реактивная броня и может преодолевать расстояние до 1000 диаметров заряда (CD) с, прежде чем его скорость станет неэффективной при пробитии брони из-за аэродинамического сопротивления, или успешное поражение цели станет проблемой. Удар шара или пули EFP обычно вызывает образование отверстия большого диаметра, но относительно неглубокого, в лучшем случае пары компакт-дисков. Если EFP пробивает броню, скалывание и обширные эффекты позади брони (BAE, также называемые повреждением позади брони, BAD). БАЭ в основном вызывается попаданием высокотемпературных и высокоскоростных осколков брони и снарядов во внутреннее пространство и взрывом. избыточное давление вызванный этим мусором. Более современные версии боеголовок EFP за счет использования расширенных режимов инициирования также могут производить снаряды с удлиненными стержнями (удлиненные пули), многослойные пули и снаряды с оребренными стержнями и пули. Длинные стержни способны пробивать гораздо большую глубину брони, с некоторыми потерями для BAE, многослойные пули лучше поражают легкие или площадные цели, а оребренные снаряды намного точнее.

Использование этого типа боеголовки в основном ограничивается легкобронированными областями основных боевых танков (ОБТ), такими как верхняя, нижняя и задняя бронированные области. Он хорошо подходит для атаки других менее защищенных боевых бронированных машин (ББМ) и для прорыва материальных целей (здания, бункеры, опоры мостов и т. Д.). Новые стержневые снаряды могут быть эффективны против более бронированных участков ОБТ. Оружие, использующее принцип EFP, уже использовалось в бою; "умная"суббоеприпасы в CBU-97 кассетная бомба Этот принцип использовался ВВС и ВМС США в войне в Ираке 2003 г., и армия США, как сообщается, экспериментирует с высокоточным наведением. артиллерийские снаряды в рамках проекта САДАРМ (Искать и уничтожать броню). Существуют также различные другие снаряды (BONUS, DM 642) и ракетные суббоеприпасы (Motiv-3M, DM 642) и мины (MIFF, TMRP-6), использующие принцип EFP. Примеры боеголовок EFP - патенты США 5038683.[54] и US6606951.[55]

Тандемная боеголовка

Некоторые современные противотанковые ракеты (РПГ-27, РПГ-29) и ракеты (БУКСИРОВКА 2B, ERYX, ГОРЯЧЕЙ, МИЛАН) использовать тандемная боеголовка кумулятивный заряд, состоящий из двух отдельных кумулятивных зарядов, расположенных один перед другим, обычно с некоторым расстоянием между ними. TOW-2A был первым, кто использовал тандемные боеголовки в середине 1980-х годов - аспект оружия, который армия США должна была раскрыть под давлением средств массовой информации и под давлением Конгресса из-за опасений, что противотанковые ракеты НАТО неэффективны против советских танков, которые были установлены. с новым Ящики ERA. Армия выяснила, что 40-миллиметровая боевая часть с кумулятивным зарядом была установлена ​​на конце разборного зонда TOW-2B.[56] Обычно передний заряд несколько меньше заднего, так как он предназначен в первую очередь для разрушения ящиков или плиток ERA. Примеры тандемных боеголовок - патенты США 7363862.[57] и США 5561261.[58] Соединенные штаты Огонь ада Противотанковая ракета - одна из немногих, в которых реализован сложный инженерный подвиг, заключающийся в наличии двух кумулятивных зарядов одинакового диаметра в одной боеголовке. Недавно российская оружейная фирма обнаружила 125-миллиметровый снаряд для танковой пушки с двумя кумулятивными зарядами одинакового диаметра, расположенными один за другим, но со смещением заднего одного из них, поэтому его проникающий поток не будет мешать проникновению переднего кумулятивного заряда. Причина, по которой и у Hellfire, и у российских 125-миллиметровых боеприпасов с тандемными боеголовками одинакового диаметра, заключается не в увеличении бронепробиваемости, а в увеличении эффект за пределами брони.

Компрессор Войтенко

Основная статья: Компрессор Войтенко

В 1964 году русский ученый предложил адаптировать кумулятивный заряд, первоначально разработанный для пробивания толстой стальной брони, для ускорения ударных волн.[59] Получившееся устройство, немного напоминающее аэродинамическую трубу, получило название компрессор Войтенко.[60] Компрессор Войтенко сначала отделяет пробный газ от кумулятивного заряда с помощью пластичного стали пластина. Когда кумулятивный заряд взрывается, большая часть его энергии сосредотачивается на стальной пластине, продвигая ее вперед и выталкивая перед собой тестовый газ. Эймс воплотил эту идею в самоуничтожающейся ударной трубе. 66-фунтовый кумулятивный заряд ускорял газ в 3-сантиметровой стеклянной трубе длиной 2 метра. Скорость образовавшейся ударной волны составила 220 000 футов в секунду (67 км / с). Аппарат, подвергшийся взрыву, был полностью разрушен, но не раньше, чем были извлечены полезные данные.[61] В типичном компрессоре Войтенко кумулятивный заряд ускоряет водород газ, который, в свою очередь, разгоняет тонкий диск примерно до 40 км / с.[62][63] Небольшая модификация концепции компрессора Войтенко - это сверхсжатая детонация,[64][65] устройство, использующее сжимаемое жидкое или твердое топливо в стальной камере сжатия вместо традиционной газовой смеси.[66][67] Дальнейшее развитие этой технологии - взрывчатые вещества. ячейка с алмазной наковальней,[68][69][70][71] с использованием множества противостоящих кумулятивных струй, проецируемых на единое топливо в стальной капсуле,[72] например водород. Топливо, используемое в этих устройствах, наряду с вторичными реакциями горения и длительным импульсным ударом, создает условия, аналогичные тем, которые встречаются в топливе-воздухе и термобарический взрывчатые вещества.[73][74][75][76]

Ядерные кумулятивные заряды

Предлагаемый Ядерная двигательная установка проекта Орион система потребовала бы разработки ядерные кумулятивные заряды для ускорения реакции космических аппаратов. Эффекты формованного заряда, вызванные ядерными взрывами, обсуждались спекулятивно, но, как известно, не были произведены на самом деле.[77][78][79] Например, один из первых конструкторов ядерного оружия Тед Тейлор цитируется, что в контексте кумулятивных зарядов «Устройство деления на килотонну, имеющее правильную форму, могло бы проделать в твердой скале дыру диаметром десять футов и тысячу футов».[80] Кроме того, ядерный пенетратор взрывной формы был предложен для терминальной противоракетной обороны в 1960-х годах.[81][82]

Примеры в СМИ

Система заряда Krakatoa Shaped от Alford Technologies Ltd.
  • В программе Future Weapons канала Discovery были представлены Кракатау,[83] простая система кумулятивного оружия, разработанная Alford Technologies для развертывания специальных операций.[84] Оружие состояло из простой пластиковой внешней оболочки, медного конуса и объема пластической взрывчатки. Это устройство было эффективным при пробивании стального листа толщиной 1 дюйм (25 мм) на расстоянии нескольких метров.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-10-10. Получено 2013-12-21.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  2. ^ Пост, Ричард (1 июня 1998 г.). «Фигурные заряды пробивают самые сложные цели» (PDF). Обзор науки и технологий. Архивировано из оригинал (PDF) 17 сентября 2016 г.
  3. ^ "Введение в Shaped Charges, Walters, Army Research Laboratory, 2007" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-12-23. Получено 2017-03-23.
  4. ^ Франц Баадер (март 1792 г.) "Versuch einer Theorie der Sprengarbeit" (Исследование теории взрыва), Bergmännisches Journal (Шахтерский журнал), т. 1, вып. 3. С. 193–212. Перепечатано в: Franz Hoffmann et al. изд., Sämtliche Werke Франца фон Баадера… [Полное собрание сочинений Франца фон Баадера…] (Лейпциг (Германия): Herrmann Bethmann, 1854), Часть I, том. 7, С. 153–166.
  5. ^ Дональд Р. Кеннеди, История эффекта форменного заряда: первые 100 лет (Лос-Аламос, Нью-Мексико: Национальная лаборатория Лос-Аламоса, 1990 г.), стр. 3–5.
  6. ^ Для краткой биографии Макс фон ФерстерСм. статью о нем в немецкой Википедии.
  7. ^ Кеннеди (1990), стр. 5 и 66.
  8. ^ Видеть:
    • Макс фон Ферстер (1883) Versuche mit Komprimierter Schiessbaumwolle [Эксперименты с прессованным пушечным хлопком] (Берлин, Германия: Mittler und Sohn, 1883).
    • Макс фон Ферстер (1884) «Эксперименты со сжатым пушечным хлопком», Инженерный журнал Nostrand, т. 31. С. 113–119.
  9. ^ Патент США 342423, Густав Блум, "Снаряд для детонирующих капсюлей", выпущенный 1886-05-25 
  10. ^ Видеть:
  11. ^ К.Э. Манро (1894 г.) Исполнительный документ № 20, 53-й Конгресс [США], 1-я сессия, Вашингтон, округ Колумбия.
  12. ^ Чарльз Э. Манро (1900) «Применение взрывчатых веществ», Appleton's Ежемесячный научно-популярный журнал, т. 56, стр. 300–312, 444–455. Описание первого эксперимента Манро с кумулятивным зарядом появляется на п. 453.
  13. ^ Манро (1900), стр. 453.
  14. ^ Кеннеди (1990), стр. 6.
  15. ^ «Он заставляет сталь течь, как грязь» Популярная наука, Февраль 1945 г., стр. 65–69.
  16. ^ Г.И. Браун (1998). Большой взрыв: история взрывчатки. Страуд, Глостершир: Sutton Publishing Limited. п.166. ISBN 0-7509-1878-0.
  17. ^ W.P. Уолтерс; J.A. Зукас (1989). Основы фигурных зарядов. Нью-Йорк: John Wiley & Sons inc. С. 12–13. ISBN 0-471-62172-2.
  18. ^ М. Сухаревский [М. Сухаревский] (1925). Техника и Снабжение Красной Армии (Техника и техника Красной Армии), вып. 170, стр. 13–18; (1926) Война и Техника (Война и технологии), нет. 253, стр. 18–24.
  19. ^ Уильям Пэйман; Дональд Уитли Вудхед и Гарольд Титман (15 февраля 1935 г.). «Взрывные волны и ударные волны, часть II - Ударные волны и продукты взрыва, исходящие от подрывных детонаторов». Труды Лондонского королевского общества. 148 (865): 604–622. Дои:10.1098 / RSPA.1935.0036. Смотрите также: У. Пэйман и Д. У. Вудхед (22 декабря 1937 г.). «Взрывные волны и ударные волны, V - Ударная волна и продукты взрыва от детонации взрывчатых веществ». Труды Лондонского королевского общества A. 163 (915): 575–592. Дои:10.1098 / rspa.1937.0246.
  20. ^ Р. В. Вуд (2 ноября 1936 г.). «Оптические и физические эффекты взрывчатых веществ». Труды Лондонского королевского общества. 157A (891): 249–261.
  21. ^ Биографию Карла Юлиуса Кранца (1858–1945) см .:
  22. ^ Хельмут В. Малниг (2006) «Профессор Томанек унд ди Энтвиклунг дер Präzisions-Hohlladung» (профессор Томанек и разработка полого прецизионного заряда), Truppendienst, нет. 289. Доступно в Интернете по адресу: Bundesheer (Федеральная армия (Австрии))
  23. ^ Кеннеди (1990), стр. 9.
  24. ^ Видеть:
    • Кеннеди (1990), стр. 63.
    • Крел (2009), стр. 513.
  25. ^ Видеть:
    • Х. Мохаупт, "Глава 11: Формованные заряды и боеголовки", в: Ф. Б. Поллад и Дж. А. Арнольд, ред. Справочник по аэрокосмической артиллерии (Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл, 1966).
    • Кеннеди (1990), стр. 10–11.
    • Уильям П. Уолтерс (сентябрь 1990 г.) «Концепция фигурных зарядов. Часть 2. История фигурных зарядов», Технический отчет BRL-TR-3158, Лаборатория командования армии США, Лаборатория баллистических исследований (Абердинский испытательный полигон, Мэриленд), стр. 7. Доступно в Интернете по адресу: Центр оборонной технической информации
  26. ^ Дональд Р. Кеннеди "История эффекта форменного заряда: первые 100 лет", D.R. Kennedy and Associates, Inc., Маунтин-Вью, Калифорния, 1983 г.
  27. ^ Джон Пайк. «Формованный заряд». globalsecurity.org.
  28. ^ Полковник Джеймс Э. Мразек (в отставке) (1970). Падение Эбена Эмаэля. Люси. КАК В B000IFGOVG.
  29. ^ Томанек, Рудольф (1960). «Разработка футерованного полого заряда» (PDF). Explosivstoffe. 8 (8). Получено 28 апреля 2015.
  30. ^ Лукас, Джеймс (1988). Storming eagles: немецкие воздушно-десантные войска во Второй мировой войне. Лондон: оружие и доспехи. п. 23. ISBN 9780853688792.
  31. ^ «Мост Паркерсбург-Бельпре». Controlled Demolition, Inc. Получено 2011-04-24.
  32. ^ «500 Вуд Стрит Билдинг». Controlled Demolition, Inc. Получено 2011-04-24.
  33. ^ «Семтекс БРИТВА». Mondial Defense Systems. Получено 2011-04-24.
  34. ^ а б c Уолтерс, Уильям. «Обзор концепции сформированного заряда» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-08-19. Получено 2011-08-27.
  35. ^ «Формованный заряд». globalsecurity.org.
  36. ^ видео на YouTube
  37. ^ Г. Биркгоф, Д. Макдугалл, Э.М. Пью и Г.И. Тейлор, "[1]," J. Appl. Phys., т. 19. С. 563–582, 1948.
  38. ^ Улиг, У. Кейси; Хаммер, Чарльз (2013). «Измерение проводимости и температуры сверхскоростных снарядов в полете». Разработка процедур. 58: 48–57. Дои:10.1016 / j.proeng.2013.05.008.
  39. ^ Уолтерс, Уильям (1998). Основы фигурных зарядов (издание в мягкой обложке с исправлениями под ред.). Балтимор Мэриленд: CMCPress. п. 192. ISBN 0-471-62172-2.
  40. ^ Соболь, П. (2017). «Определение температуры в полете для формованных проникающих зарядов в CTH». Разработка процедур. 204: 375–382. Дои:10.1016 / j.proeng.2017.09.782.
  41. ^ Von Holle, W.G .; Тримбл, Дж. Дж. (1977). «Измерение температуры струй заряда из меди и эвтектического металла». Лаборатория баллистических исследований армии США (BRL-R-2004).
  42. ^ Lassila, D. H .; Nikkel, D. J. Jr .; Kershaw, R.P .; Уолтерс, В. П. (1996). Анализ «мягких» восстановленных частиц форменной струи заряда. (Отчет). Библиотеки Университета Северного Техаса, Электронная библиотека, Департамент правительственных документов. Дои:10.2172/251380. UCRL-JC-123850.
  43. ^ Справочник Джейн по боеприпасам 1994, pp. 140–141, касается сообщаемой бронепробиваемости ≈700 мм шведских 106 3A-HEAT-T и австрийских RAT 700 HEAT снарядов для 106-мм безоткатной винтовки M40A1.
  44. ^ «Формованные материалы вкладыша заряда: ресурсы, процессы, свойства, стоимость и применение, 1991» (PDF). dtic.mil. Получено 31 марта 2018.
  45. ^ Алан М. Рассел и Кок Лунг Ли, Структурно-имущественные отношения в цветных металлах (Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, 2005), п. 218.
  46. ^ «Медные сплавы для гильз кумулятивного заряда - Корпорация Олин». freepatentsonline.com.
  47. ^ «Способ изготовления биметаллической гильзы кумулятивного заряда» Патент США 4807795
  48. ^ Манфред Хельд. "Вкладыши для кумулятивных зарядов В архиве 2011-07-07 на Wayback Machine", Журнал Battlefield Technology, т. 4, вып. 3 ноября 2001 г.
  49. ^ Дойг, Алистер (март 1998 г.). «Некоторые металлургические аспекты гильз кумулятивного заряда» (PDF). Журнал Battlefield Technology. 1 (1). Архивировано из оригинал (PDF) на 24.07.2011.
  50. ^ Хилари Л. Дойл; Томас Л. Джентц и Тони Брайан (25 ноября 2001 г.). Panzerkampfwagen IV Ausf.G, H и J 1942–45. ISBN 9781841761831.
  51. ^ WILEY-VCH Verlag GmbH, D-69451 Weinheim (1999) - Горючее, взрывчатые вещества, пиротехника 24 - Коэффициенты эффективности для систем реактивной брони со взрывчатыми веществами - стр. 71
  52. ^ ООО Точные Энергетические Системы [2]"Заряд линейной формы
  53. ^ «Заряд линейной формы» (PDF). aesys.biz. ООО "Точные Энергетические Системы".
  54. ^ Эрнест Бейкер, Пай-Льен Лу, Брайан Фукс и Барри Фишберн (1991) "Фугасный агрегат для проецирования длинных стержней с высокой скоростью"
  55. ^ Арнольд Кляйн (2003) "Ограничивающее противотанковое / противотанковое оружие"
  56. ^ Гудман А. "АРМИЯ АНТИТАНКОВ КАНДИДАТОВ РАЗМНОЖАЕТСЯ" Armed Forces Journal International / декабрь 1987, с. 23
  57. ^ Джейсон Гиллиам и Дарин Л. Кильсмайер (2008) "Многоцелевая тандемная боевая часть с одиночным инициированием"
  58. ^ Клаус Линдштадт и Манфред Клар (1996) "Тандемная боевая часть со вторичным снарядом"
  59. ^ Войтенко (Войтенко), А.Е. (1964) "Получение газовых струй большой скорости" (Получение высокоскоростных газовых струй), Доклады Академии Наук СССР (Доклады АН СССР), 158: 1278-1280.
  60. ^ НАСА "Самоубийственная аэродинамическая труба"
  61. ^ GlobalSecurity »Формованная история заряда"
  62. ^ Взрывные ускорители »Имплозионная пушка Войтенко"
  63. ^ И. Гласс и Дж. К. Пуансо "УДАРНАЯ ТРУБКА С ПРИВОДОМ ИМПЛОЗИИ"
  64. ^ Сюдзо Фудзивара (1992) "Взрывная техника для создания высокого динамического давления"
  65. ^ З.Я. Лю "Повышенная детонация взрывчатых веществ из-за высокоскоростного удара плиты В архиве 2009-03-27 на Wayback Machine"
  66. ^ Чжан, Фан (Medicine Hat, Альберта) Мюррей, Стивен Берк (Medicine Hat, Альберта), Хиггинс, Эндрю (Монреаль, Квебек) (2005) "Метод сверхсжатой детонации и устройство для осуществления такой детонации[постоянная мертвая ссылка]"
  67. ^ Джерри Пентел и Гэри Г. Фэрбенкс (1992) "Многоступенчатый боеприпас"
  68. ^ Джон М. Хеберлин (2006) "Улучшение твердых взрывоопасных боеприпасов с помощью светоотражающих кожухов"
  69. ^ Фредерик Дж. Майер (1988) "Обработка материалов с использованием сферически-симметричных имплозий с химическим приводом"
  70. ^ Дональд Р. Гарретт (1972) "Аппарат алмазной имплозии"
  71. ^ Л.В. Альтшулер, К. Крупников, В. Панов и Р.Ф. Трунин (1996) "Лабораторные взрывные устройства для исследования сжатия ударных волн"
  72. ^ А. А. Джардини и Дж. Э. Тайдингс (1962) "Синтез алмазов: наблюдения за механизмом образования"
  73. ^ Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса (2004 г.) »Впадая в крайности В архиве 2007-12-07 на Wayback Machine"
  74. ^ Раймонд Жанло, Питер М. Селлерс, Гилберт Коллинз, Джон Х. Эггерт, Канани К.М. Ли, Р. Стюарт МакВильямс, Стефани Брюгу и Пол Лубейр (2007) Достижение состояний с высокой плотностью за счет ударно-волнового нагружения предварительно сжатых образцов"
  75. ^ Ф. Винтерберг »Предполагаемые метастабильные сверхвзрывчатые вещества, образующиеся под высоким давлением для термоядерного зажигания"
  76. ^ Молодой К. Бэ (2008) " Метастабильное молекулярное состояние внутренней оболочки (MIMS)"
  77. ^ Андре Гспонер (2008) "Ядерное оружие четвертого поколения: военная эффективность и побочные эффекты"
  78. ^ Дайсон, Джордж, Проект Орион: атомный космический корабль 1957–1965 гг., п. 113. ISBN 0-14-027732-3.
  79. ^ Дайсон, Проект Орион, п. 220.
  80. ^ Макфи, Джон, Кривая связывающей энергии, стр.159 ISBN 0-374-51598-0
  81. ^ Флешеты взрывного действия; Отчет JASON 66-121, Институт оборонного анализа, 1966 г.
  82. ^ Интервью с доктором Ричардом Бланкенбеклером http://www.aip.org/history/ohilist/5196.html
  83. ^ "YouTube - Оружие будущего: Кракатау". DiscoveryNetworks.
  84. ^ "Explosives.net - Товары". Alford Technologies.

дальнейшее чтение

  • Основы фигурных зарядов, W.P. Уолтерс, Дж. Зукас, John Wiley & Sons Inc., июнь 1989 г., ISBN 0-471-62172-2.
  • Тактические ракетные боеголовки, Джозеф Карлеоне (редактор), Progress in Astronautics and Aeronautics Series (V-155), опубликованный AIAA, 1993, ISBN 1-56347-067-5.

внешняя ссылка