Ще один кумулятивний міф - военное обозрение

На зорі практичного використання кумулятивних боєприпасів, в роки Другої світової війни, їх цілком офіційно іменували «бронепрожігающімі». оскільки в ті часи фізика кумулятивного ефекту була неясна. І хоча в післявоєнний період було точно встановлено, що кумулятивний ефект ніякого відношення до «пропалювання» не має, відгомони цього міфу зустрічаються досі в обивательському середовищі. Але в цілому можна вважати, що «бронепрожігающій міф» благополучно помер. Однак «святе місце порожнім не буває» і на зміну одному міфу щодо кумулятивних боєприпасів негайно з'явився інший ...

«- Питання знавцям. При ураженні танка кумулятивним боєприпасом, які вражають чинники діють на екіпаж?
- Надмірний тиск в першу чергу. Всі інші фактори супутні »;

«Вважаючи, що сама по собі кумулятивний струмінь і фрагменти пробитою броні, рідко вражають більш ніж одного члена екіпажу, я б сказав, що основним вражаючим фактором було надлишковий тиск ..., викликане кумулятивної струменем ...»;

«Так само слід зауважити, що висока вражаюча міць кумулятивних зарядів пояснюється тим, що при прожигании струменем корпусу, танка чи іншої машини, струмінь спрямовується всередину, де вона заповнює весь простір (на приклад в танку) і викликає найсильніші ураження людей ...»;
«Командир танка сержант В.Руснак згадував:« Це дуже страшно, коли кумулятивний снаряд потрапляє в танк. «Пропалює» броню в будь-якому місці. Якщо люки в башті відкриті, то величезна сила тиску викидає людей з танка ... »

«... менший обсяг наших танків не дозволяє мінімізувати можливі перешкоди ПІДВИЩЕННЯ ТИСКУ (фактор ударної хвилі не розглядається) на екіпаж, і що саме підвищення тиску його вбиває ...»

«На що розрахунок зделан, через що фактична смерть повинна настати, якщо краплями губімо душі допустимо, пожежа не виник, а тиск надлишкове або ж рве просто на шматки в замкнутому просторі, або черепушка зсередини лопне. Там ось щось хитре саме з цим надлишковим тиском пов'язане. Через що і люк відкритим тримали »;

«Люк відкритий іноді рятує тим що через нього може викинути танкіста вибухова хвиля. Кумулятивний струмінь може просто пролетіти крізь тіло людини це по-перше, а по-друге коли за дуже короткий час тиск дуже сильно зростає + нагрівається все навколо вижити дуже малоймовірно. З розповідей очевидців у танкістів рве вежу, очі вилітають з очниць »;

«При ураженні бронеоб'ектов кумулятивної гранатою вражаючими екіпаж факторами є надлишковий тиск, оскільки броні і кумулятивний струмінь. Але з урахуванням прийняття екіпажами заходів, що виключають утворення надлишкового тиску всередині машини, таких, як часткове відкриття люків і бійниць, вражаючими особовий склад факторами залишаються осколки броні і кумулятивний струмінь ».

Напевно, досить «жахів війни» у викладі як громадян, які цікавляться військовою справою, так і самих військовослужбовців. Переходимо до справи - до спростування цих помилок. Спочатку розглянемо, чи можливо в принципі поява нібито «забійного тиску» всередині бронеоб'ектов від впливу кумулятивних боєприпасів. Прошу вибачення у знаючих Новомосковсктелей за теоретичну частину, вони можуть її пропустити.

ФІЗИКА кумулятивний ефект

Мал. 1. Тандемний кумулятивний боєприпас німецького РПГ «Panzerfaust» 3-IT600. 1 - наконечник; 2 - предзаряда; 3 - головний підривник; 4 - телескопічна штанга; 5 - основний заряд з котра фокусує лінзою; 6 - донний детонатор.

Мал. 2. Імпульсний рентгенівський знімок детонації кумулятивного заряду. 1 - броньовий перешкода; 2 - кумулятивний заряд; 3 - кумулятивна виїмка (воронка) з металевим облицюванням; 4 - продукти детонації заряду; 5 - товкач; 6 - головна частина струменя; 7 - винос матеріалу перепони.

Принцип дії кумулятивних боєприпасів заснований на фізичному ефекті накопичення (кумуляції) енергії в сходяться детонаційних хвилях, що утворюються при підриві заряду вибухової речовини, що має виїмку в формі воронки. В результаті в напрямку фокуса виїмки утворюється високошвидкісний потік продуктів вибуху - кумулятивний струмінь. Збільшення бронебойного дії снаряда при наявності виїмки в розривний заряд було відзначено ще в XIX столітті (ефект Монро, 1888 р.) [2], а в 1914 році отримано перший патент на бронебійний кумулятивний снаряд [3].

Металева облицювання виїмки в заряді ВВ дозволяє сформувати з матеріалу облицювання кумулятивну струмінь високої щільності. З зовнішніх шарів облицювання формується так званий товкач (хвостова частина кумулятивного струменя). Внутрішні шари облицювання утворюють головну частину струменя. Облицювання з важких пластичних металів (наприклад, міді), утворює суцільну кумулятивну струмінь з щільністю 85-90% від щільності матеріалу, здатну зберігати цілісність при великому подовженні (до 10 діаметрів воронки). Швидкість металевої кумулятивного струменя досягає в її головної частини 10-12 км / с. При цьому швидкість руху частин кумулятивного струменя уздовж осі симетрії неоднакова і становить до 2 км / с в хвостовій частині (т.зв. градієнт швидкості). Під дією градієнта швидкості струмінь у вільному польоті розтягується в осьовому напрямку з одночасним зменшенням поперечного перерізу. На видаленні більше 10-12 діаметрів воронки кумулятивного заряду струмінь починає розпадатися на фрагменти і її пробивну дію різко знижується.

Досліди з уловлювання кумулятивного струменя пористим матеріалом без її руйнування показали відсутність ефекту перекристалізації. тобто температура металу не досягає точки плавлення, вона навіть нижче точки першої перекристалізації. Таким чином, кумулятивний струмінь являє собою метал в рідкому стані, нагрітий до відносно низьких температур. Температура металу в кумулятивного струму не перевищує 200-400 ° градусів (деякі експерти верхню межу оцінюють в 600 ° [4]).

При зустрічі з перешкодою (бронею) кумулятивний струмінь гальмується і передає тиск перешкоді. Матеріал струменя розтікається в напрямку, протилежному її вектору швидкості. На кордоні матеріалів струменя і перепони виникає тиск, величина якого (до 12-15 т / кв.см) зазвичай на один-два порядки перевершує межа міцності матеріалу перепони. Тому матеріал перепони виноситься ( «вимивається») із зони високого тиску в радіальному напрямку.

Ці процеси на макрорівні описуються гідродинамічної теорією, зокрема для них справедливо рівняння Бернуллі, а також отримане Лаврентьєвим М.А. рівняння гідродинаміки для кумулятивних зарядів [5]. Разом з тим, розрахункова глибина пробиття перешкоди не завжди узгоджується з експериментальними даними. Тому в останні десятиліття фізика взаємодії кумулятивного струменя з перешкодою вивчається на субмікроуровне, на основі порівняння кінетичної енергії удару з енергією розриву міжатомних і молекулярних зв'язків речовини [6]. Отримані результати використовуються в розробці нових типів як кумулятивних боєприпасів, так і броньових перешкод.

Заброневое дію кумулятивного боєприпасу забезпечується високошвидкісний кумулятивної струменем, що проникла крізь перешкоду, і вторинними осколками броні. Температури струменя досить для займання порохових зарядів, парів ПММ і гідравлічних рідин. Вражаюча дія кумулятивного струменя, кількість вторинних осколків зменшуються зі збільшенням товщини броні.

Фугасної дії кумулятивний снаряд

Мал. 3. Вхідні (А) і вихідні (Б) отвори, пробиті кумулятивної струменем в толстобронной перешкоді. Джерело: [4]

Тепер докладніше по надлишковому тиску і ударної хвилі. Сама по собі кумулятивний струмінь ніякої значущої ударної хвилі не створює в силу своєї невеликої маси. Ударну хвилю створює підрив заряду вибухової речовини боєприпасу (фугасна дія). Ударна хвиля НЕ МОЖЕ проникнути за толстобронную перешкоду через отвір, пробитий кумулятивної струменем, тому що діаметр такого отвору нікчемний, будь-якого значимого імпульсу через нього передати неможливо. Відповідно, не може створюватися надлишковий тиск усередині бронеоб'ектов.

Утворені при вибуху кумулятивного заряду газоподібні продукти знаходяться під тиском 200-250 тис. Атмосфер і нагріті до температури 3500-4000 °. Продукти вибуху, розширюючись зі швидкістю 7-9 км / с, наносять удар по навколишньому середовищу, стискаючи і середу, і знаходяться в ній об'єкти. Прилеглий до заряду шар середовища (наприклад, повітря) миттєво стискається. Прагнучи розширитися, цей стислий шар інтенсивно стискає наступний шар, і так далі. Процес цей поширюється по пружною середовищі у вигляді так званої ударної хвилі.

Межа, що відокремлює останній стислий шар від звичайного середовища, називається фронтом ударної хвилі. На фронті ударної хвилі відбувається різке підвищення тиску. У початковий момент формування ударної хвилі тиск на її фронті досягає 800-900 атмосфер. Коли ударна хвиля відривається від втрачають здатність до розширення продуктів детонації, вона продовжує самостійне розповсюдження по середовищі. Зазвичай відрив відбувається на видаленні 10-12 наведених радіусів заряду [7].

Фугасна дія заряду по людині забезпечується тиском у фронті ударної хвилі і питомим імпульсом. Питома імпульс дорівнює кількості руху, яке несе в собі ударна хвиля, віднесені до одиниці площі фронту хвилі. Людське тіло за короткий час дії ударної хвилі уражається тиском в її фронті і отримує імпульс руху, що призводить до контузія, пошкоджень зовнішніх покривів, внутрішніх органів і скелета [8].

Механізм формування ударної хвилі при підриві заряду вибухової речовини на поверхнях відрізняється тим, що додатково до основної ударної хвилі формується відбита від поверхні ударна хвиля, поєднувати з основною. При цьому тиск в суміщеному фронті ударної хвилі в деяких випадках майже подвоюється. Наприклад, при підриві на сталевий поверхні тиск на фронті ударної хвилі складе 1,8-1,9 в порівнянні з детонацією такого ж заряду в повітрі [9]. Саме такий ефект відбувається при детонації кумулятивних зарядів протитанкових засобів на броні танків та іншої техніки.

Мал. 4. Приклад зони ураження фугасним дією кумулятивного боєприпасу наведеної масою 2 кг при попаданні в центр правої бічної проекції вежі. Червоним кольором показана зона летального ураження, жовтим - зона травматичного ураження. Розрахунок проведений відповідно до загальноприйнятої методикою [11] (без урахування ефектів затікання ударної хвилі в отвори люків)

Мал. 5. Показано взаємодію фронту ударної хвилі з манекеном в касці при підриві 1,5 кг заряду С4 на видаленні трьох метрів. Червоним кольором відзначені зони з надлишковим тиском понад 3,5 атмосфер. Джерело: NRL's Laboratory for Computational Physics and Fluid Dynamics

В силу невеликих габаритів танків і інших бронеоб'ектов, а також детонації кумулятивних зарядів на поверхні броні, фугасна дія на екіпаж у разі ВІДКРИТИХ люків машини забезпечується порівняно невеликими зарядами кумулятивних боєприпасів. Наприклад, при попаданні в центр бортовий проекції вежі танка шлях ударної хвилі від точки детонації до отвору люка складе близько метра, при попаданні в лобову частину вежі менше 2 м, в кормову частину - менше метра. У разі потрапляння кумулятивного струменя в елементи динамічного захисту виникають вторинні детонаційні та ударні хвилі, здатні завдати додаткові пошкодження екіпажу через отвори відкритих люків.

Мал. 6. Вражаюча дія кумулятивного боєприпасу РПГ «Panzerfaust» 3-IT600 в багатоцільовий варіанті при стрільбі по будівель (споруд). Джерело: Dynamit Nobel GmbH

Мал. 7. БТР М113, знищений попаданням ПТУР «Хеллфайр»

Тиск на фронті ударної хвилі в локальних точках може як знижуватися, так і збільшуватися при взаємодії з різними об'єктами. Взаємодія ударної хвилі навіть з об'єктами невеликих розмірів, наприклад з головою людини в касці, призводить до кратних локальних змін тиску [12]. Зазвичай таке явище відзначається при наявності перешкоди на шляху ударної хвилі і проникненні (як кажуть - «затікання») ударної хвилі всередину об'єктів через відкриті прорізи.

Таким чином, теорія не підтверджує гіпотезу про нищівній дії надлишкового тиску кумулятивного боєприпасу всередині танка. Ударна хвиля кумулятивного боєприпасу утворюється при вибуху заряду ВР і може проникнути всередину танка тільки через отвори люків. Тому люки СЛІД ТРИМАТИ ЗАПЛЮЩЕНИМИ. Хто цього не робить, ризикує отримати сильну контузію, а то й загинути від фугасної дії при підриві кумулятивного заряду.

В яких обставин можливо небезпечне підвищення тиску всередині закритих об'єктів? Тільки в тих випадках, коли кумулятивним і фугасним дією заряду вибухової речовини в перешкоді пробивається отвір, достатню для затікання продуктів вибуху і створення всередині ударної хвилі. Синергетичний ефект досягається поєднанням кумулятивного струменя і фугасної дії заряду на тонкобронних і нетривких перешкодах, що призводить до конструкционному руйнування матеріалу, забезпечуючи затікання продуктів вибуху за перешкоду. Наприклад, боєприпас німецького гранатомета «Panzerfaust» 3-IT600 в багатоцільовий варіанті при пробитті залізобетонної стіни створює в приміщенні надлишковий тиск 2-3 бар.

Важкі ПТУР (типу 9М120, «Хеллфайр») при попаданні в ББМ легкого класу з противопульной захистом своїх синергетическим дією можуть знищити не тільки екіпаж, а й частково або повністю зруйнувати машини. З іншого боку, вплив більшості носяться ПТС на ББМ не настільки сумно - тут спостерігається звичайний ефект заброневого дії кумулятивного струменя, а ураження екіпажу надлишковим тиском не відбувається.

Мал. 8. Три попадання кумулятивних пострілів РПГ в БМП. Незважаючи на щільну угруповання пробоїн, проломів не спостерігається. Джерело: [13]

Доводилося стріляти з 115-мм і 125-мм танкових гармат кумулятивним снарядом, з РПГ-7 кумулятивної гранатою по різним цілям, в тому числі кам'яно-бетонного доту, самохідної установки ІСУ-152 і бронетранспортерів БТР-152. Старенький бронетранспортер, дірявий як решето, був зруйнований фугасним дією снаряда, в інших випадках ніякого нібито «нищівного впливу ударної хвилі» всередині цілей не виявлено. Кілька разів оглядав підбиті танки і БМП, в основному уражені з РПГ і СПГ. Якщо немає підриву палива або боєприпасів, впливу ударної хвилі так само непомітно. Крім того, не відзначалося контузії у тих, що вижили екіпажів, машини яких постраждали від РПГ. Були поранення осколками, глибокі опіки бризками металу, але контузій від надлишкового тиску - не було.

Численні свідчення та факти періоду кампаній в Чеченській республіці про поразку танків, БТР і БМП кумулятивними боєприпасами РПГ і ПТУР не виявили впливу надлишкового тиску: всі випадки загибелі, поранень і контузій екіпажів пояснюються або поразкою кумулятивної струменем і фрагментами броні, або фугасним дією кумулятивних боєприпасів [ 13].

Мал. 9. Ступінь небезпеки вражаючих факторів кумулятивного боєприпасу

Нарешті - останній цвях у кришку труни обговорюваного міфу. Незаперечні факти, отримані експериментальним шляхом.

Оборонна дослідницька служба збройних сил Данії провела випробування ефективності кумулятивних суббоєприпасів для 155-мм снарядів, вибравши в якості об'єкта танк «Центуріон». Данці використовували методику статичних випробувань, розмістивши суббоєприпаси на вежі і корпусі машини під різними кутами. Всередині машини, на місцях екіпажу в жилому відділенні, і по всьому танку помістили датчики тиску, температури, прискорень. В процесі досліджень на танку провели 32 підриву суббоєприпасів. Потужність кумулятивних боєприпасів була така, що кумулятивний струмінь часто пробивала танк від верху до низу, та ще залишала під днищем воронку в грунті. При цьому встановлені в танку датчики НЕ ЗАФІКСУВАЛИ ПІДВИЩЕННЯ ТИСКУ І ТЕМПЕРАТУРИ [15].

Якщо кумулятивний струмінь і осколки броні не дивує людей і пожежо / вибухонебезпечне обладнання танка, то екіпаж благополучно виживає: за умови знаходження всередині бронетехніки і закритих люках!