БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (КУ)

Кумуляти'вный заря'д,заряд взрывчатого вещества с конической, сферической или клинообразной выемкой, действие которого основано на кумулятивном эффекте. Назначение К. з. — направленное разрушение прочных материалов ( рис. 1 ). К. з. с конической выемкой, высота которой равна диаметру отверстия выемки, имеющей металлическую облицовку (толщиной около 1/ 30диаметра отверстия выемки). пробивает стальную броню толщиной, примерно в 4 раза превосходящей диаметр отверстия выемки. К. з. применяются в бронебойных снарядах, в капсюлях-детонаторах и в зарядах, предназначенных для дробления негабаритных камней на карьерах и др. объектах. Характерный пример использования К. з. в военном деле — реактивные противотанковые снаряды ( рис. 2 ). В этих снарядах имеется значительная по размеру полая головная часть, обеспечивающая взрыв снаряда на таком расстоянии от преграды, при котором бронебойное действие является максимальным. Другой пример — линейные К. з., имеющие удлинённую форму и клинообразную выемку в виде жёлоба, облицованного металлом. Такие заряды применяются для перерезывания металлических листов, стержней и конструкций, в частности при разборке наземных и подводных сооружений.

Г. И. Покровский.

Рис. 1. Этапы взрыва кумулятивного заряда: 1 — заряд; 2 — детонатор; 3 — облицовка; 4 — пробиваемая преграда; 5 — фронт детонационной волны; 6 — продукты детонации; 7 — начало формирования кумулятивной струи; 8 — струя пробивает преграду; 9 — струя оторвалась и пробила преграду.

Рис. 2. Поперечное сечение головной части реактивного противотанкового снаряда «базука» (США): 1 — взрыватель; 2 — коническая стальная оболочка; 3 — оживальная часть; 4 — взрывчатое вещество.

Кумуляти'вный эффе'кт,кумуляция, усиленное в определённом направлении действие взрыва. К. э. создаётся зарядом взрывчатого вещества, имеющим углубление — кумулятивную выемку, обращенную к мишени (например, к стальной броневой плите). Кумулятивная выемка, обычно конической формы, покрыта металлической оболочкой (облицовкой), её толщина в зависимости от диаметра заряда варьируется от долей мм до мм. Механизм действия кумулятивного заряда состоит в следующем. После взрыва капсюля -детонатора, находящегося на противоположной по отношению к выемке стороне заряда, возникает детонационная волна, которая перемещается вдоль оси заряда. Волна разрушает коническую оболочку, начиная от её вершины, и сообщает материалу оболочки большую скорость. Давление продуктов взрыва, достигающее ~ 10 10 н/м 2 (10 5 кгс/см 2 ) , значительно превосходит предел прочности металла. Поэтому движение металлической оболочки под действием продуктов взрыва подобно течению жидкой плёнки (подчеркнём, что течение металла не связано с его плавлением, а вызвано чрезвычайно высокой механической нагрузкой). Движущийся металл образует сходящийся под определённым углом к оси конуса поток, который переходит в тонкую (порядка толщины оболочки) металлическую струю, перемещающуюся вдоль оси с очень большой скоростью (~ 10 кмlceк ) . Действие этой струи и обусловливает высокую пробивную способность взрыва кумулятивного заряда ( рис. 1 ). Высокоскоростная струя пробивает стальную броню подобно тому, как мощная струя воды проникает в мягкую глину. Глубина проникновения (равная примерно длине струи) пропорциональна образующей конической оболочки. Давление, возникающее при столкновении струи с броневой плитой, настолько превышает напряжение разрушения стали, что прочность мишени не играет существенной роли.

При схлопывании конической оболочки скорости отдельных частей струи оказываются несколько различными, в результате струя в полёте растягивается. Поэтому небольшое увеличение промежутка между зарядом и мишенью увеличивает глубину пробивания из-за удлинения струи. При значительных расстояниях между зарядом и мишенью струя разрывается на части, и эффект пробивания снижается. Использование заряда с кумулятивной выемкой, но без металлической облицовки снижает К. э., поскольку вместо металлической струи действует струя газообразных продуктов взрыва ( рис. 2 ).

Термин «кумуляция» иногда применяется специалистами в более широком смысле — для обозначения явлений в которых течение среды приводит к концентрированию энергии в небольшом объёме, но не обязательно сопровождается образованием струй. Примерами таких явлений служат сходящиеся к центру (к оси) сферические (цилиндрические) детонационные или ударные волны, схлопывание пустой полости в жидкости под действием большого давления и т. п. К. э. используется в военном деле и в научных исследованиях для изучения свойств веществ при высоких давлениях.

Лит.: Лаврентьев М. А., Кумулятивный заряд и принципы его работы, «Успехи математических наук», 1957, т. 12, в. 4; Теоретические и экспериментальные исследования явления кумуляции, «Механика. Сборник переводов и обзоров иностранной периодической литературы», 1953, в. 4 (20); Забабахин Е. И., Явления неограниченной кумуляции, в кн.: Механика в СССР за 50 лет, т. 2, М., 1970.

М. А. Садовский, К. Е. Губкин.

Рис. 1. Последовательные стадии разрушения металлической оболочки и формирования кумулятивной струи (получены методом импульсной рентгенографии): а — коническая оболочка перед разрушением; б — начало разрушения — детонационная волна достигла вершины конуса; в — образование струи (через 4,8 мксек после окончания детонации); г — металлическая струя через 22,5 мксек после окончания детонации заряда.

Рис. 2в. Фотография разрушения, произведённого в стальной мишени действием заряда с кумулятивной выемкой (с металлической облицовкой). Поперечное сечение применяемого заряда показано над мишенью.

Рис. 2б. Фотография разрушения, произведённого в стальной мишени действием заряда с кумулятивной выемкой (без металлической облицовки). Поперечное сечение применяемого заряда показано над мишенью.