Представляем вашему вниманию очередной материал любителя-эксперта аналитической группы «Истиглал» по бронетехнике Эльдара Ахундова на тему кумулятивных боеприпасов. Уверены, что читатели узнают для себе много интересного и полезного, как это часто бывает в нашем разделе появященном вооружениям.
В настоящее время почти все кто интересуется военной техникой знают о существовании так называемых кумулятивных снарядов, ракет, мин и т.д. Но мало кто вникает в принцип действия и другие подобные детали. В этой статье мы попытаемся изложить в более — менее простой и понятной форме принципы действия и факторы, которые определяют эффективность кумулятивных боеприпасов. Вся имеющаяся информация по кумулятивным снарядам заняла бы размер нескольких книг, поэтому эта статья является упрощенной.
Впервые возможность создания кумулятивного заряда предположил в 1792 году немецкий горный инженер Франц фон Баадер. Предположение было в том, что энергию взрыва можно сконцентрировать преимущественно в одном направлении и на небольшой площади при особой форме заряда с выемкой внутри. Этот потенциальный эффект планировалось использовать для пробития глубоких дыр в твердых скальных породах. Однако в своих экспериментах Баадер использовал чёрный порох, который просто не обладал необходимыми свойствами (мощность, скорость детонационной волны и т.д.). Как результат, эти эксперименты не увенчались успехом.
Продемонстрировать эффект применения кумулятивного заряда удалось только после изобретения т.н. высокобризантных взрывчатых веществ, таких как тротил или гексоген, у которых высокая скорость детонационной волны. На Западе это впервые сделал в 1883 году немецкий военный инженер, изобретатель и предприниматель Макс фон Фёрстер. По некоторым данным русский военный инженер генерал Михаил Матвеевич Боресков открыл кумулятивный эффект раньше, и еще в 1864 году впервые применил заряд с выемкой для проведения саперных работ.
Повторно кумулятивный эффект был открыт, исследован и достаточно подробно описан в 1888 году американцем Чарльзом Монро, и с тех пор кумулятивный эффект так и прозвали в научных кругах — эффектом Монро.
Первые патенты на бронебойные кумулятивные боеприпасы были выданы в 1910 году в Германии и в 1911 году в Англии.
Вторая Мировая Война положила начало широкому применению различных видов нового и до тех пор неизвестного смертоносного вооружения. Кумулятивные боеприпасы не стали исключением. И хотя, как мы уже знаем, они и были созданы задолго до Второй Мировой, именно в ней они начали широко применяться на полях сражений — вполне логиччно ввиду роли и места бронетехники на полях сражений от Сталинграда до Арденн.
Первое и весьма успешное применение кумулятивного заряда состоялось в мае 1940 года при штурме немецкими десантниками бельгийского укрепленного форта Эбен-Эмаэль. Мощные бетонные огневые точки форта уничтожались специальными саперными кумулятивными зарядами. Фактор внезапности, отлично проведенная разведка, превосходная подготовка немецких парашютистов, и конечно же новые кумулятивные заряды (как и применение воздушных планеров для высадки десанта) привели к тому что, гарнизон крепости капитулировал через сутки после начала штурма. Кстати несмотря на численное превосходство в несколько раз.
Слева: Бетонный купол разрушенный взрывом кумулятивного заряда. Форт Эбен-Эмаэль. В центре взрывной воронки виден пролом, пробитый кумулятивной струей. Точная масса примененного заряда неизвестна. Источник (Википедия). Справа: С аперный кумулятивный заряд весом 13.5 кг. Существовали как легкие, так и более тяжелые версии этого заряда в 50 кг. Видны складывающиеся ножки для установки. Так же ножки нужны для выдерживания расстояния от заряда до пробиваемой преграды (т.н. фокусное расстояние). Подробнее об этом позже. Источники: Википедия, Handbook of German Military Forces.
Наиболее важное значение кумулятивный заряд приобрел с разработкой легкого переносного противотанкового гранатомета. И если раньше кумулятивный заряд применялся лишь в саперных и артиллерийских снарядах, а также в авиабомбах, то его переработка в пехотный вариант открыла новую эру в развитии противотанкового оружия. Это значительно сместило баланс борьбы «броня — снаряд» в сторону снаряда так как практически любой обученный мальчишка, вооруженный простым и неприхотливым гранатометом уже представлял собой серьезную опасность для танка.
Первым таким серийным ручным противотанковым гранатометом был американский многоразовый гранатомет Базука (Bazooka). Базука являлся результатом работ по созданию противотанкового ракетного оружия в США, которые начались еще в 1930-х годах. Он начал применяться армией США против немецких танков с 1942 года в боях в Северной Африке.
М1 Базука (США). Рядом два типа боеприпасов: кумулятивный и осколочно-фугасный. Источник: Википедия.
Германия разработала свой гранатомет под названием Фаустпатрон (Faustpatron) в 1942 году, и впервые применила его в 1943 году на Восточном фронте. По некоторым данным, немцы остались под впечатлением от американских Базук и решили разработать свой гранатомет. По другим данным, что более вероятно, гранатомет был создан независимо от американской разработки так как в Германии уже долгое время шли работы над противотанковым пехотным вооружением, и к началу войны уже были определенные теоретические и практические наработки. В пользу этого говорит еще то что в отличие от Базуки, Фаустпатрон одноразовый и имеет другую и значительно более простую конструкцию. Он был проще в применении, не требовал специально обученного расчета. За время Второй Мировой войны Германия выпустила больше 8 миллионов одноразовых гранатометов всех моделей.
Семейство одноразовых противотанковых гранатометов производства Германии в годы Второй Мировой войны. Panzerfaust Klein изначально и назывался Фаустпатроном. Одним из его недостатков была возможность рикошета от наклонной брони. В следующих моделях этот недостаток был устранен благодаря тупоголовой форме головной части. Цифровой номер показывал прицельную дистанцию. Панцерфауст 150 представлял собой опытную версию гранатомета и не производился серийно. Кстати советские солдаты, не разбираясь в тонкостях моделей, называли все подобные гранатометы просто Фаустпатронами.
Противотанковая авиационная бомба ПТАБ, 1942 год (СССР).
1 – взрывчатое вещество; 2 – кумулятивная облицовка. Истоник: Topwar.ru.
Дальнейшее развитие подобного оружия привело к созданию противотанковых управляемых ракет (ПТУР) выстреливаемых из противотанковых ракетных комплексов (ПТРК). Первые эксперементы в этом направлении были проведены опять же немцами в 1943 — 1944 годах. После Второй Мировой войны подобные ракеты появились практически на всех возможных носителях вооружений, начиная от бронемашин и заканчивая современными легкими ударными беспилотниками и вертолетами. В наше время кумулятивные боеприпасы являются основным средством борьбы с бронетехникой.
Каков принцип действия кумулятивного снаряда? В кумулятивном снаряде взрывчатое вещество размещено вокруг пустого металлического конуса, называемого так же воронкой или облицовкой.
Устройство кумулятивного снаряда: 1 - аэродинамический обтекатель. 2 - воздушная полость. 3 - облицовка. 4 - детонатор. 5 - заряд взрывчатого вещество (залитый расплав или пластичный). 6 - взрыватель. Источник: Википедия.
Детонация начинается от вершины конуса к его основанию. Огромное давление взрыва начинает деформировать (обжимать ) металлическую облицовку с большой скоростью по направлению к центральной оси заряда. Части металлической облицовки конуса сталкиваются в центре конуса. Из-за огромного давления, в разы превышающего все возможные пределы прочности и текучести металла облицовки, он теряет свои прочностные связи в структуре и просто «течет» как жидкость в виде длинной и тонкой струи, которая и называется кумулятивной струей. Т.е., фактически материал облицовки в этот момент ведет себя как жидкость, при этом сам по себе жидкостью не являясь. Называется такое состояние вещества квазижидкостью.
Металл облицовки, кстати, при этом не плавится, ибо в среднем температура кумулятивной металлической струи около 300-500 градусов. Струя растягивается в полете с дальнейшим уменьшением ее диаметра. Происходит это потому что головная часть струи имеет скорость около 8 — 12 км/сек, а хвостовая около 2 км/сек и соответственно отстает при полете. Большая часть масссы облицовки переходит в хвостовую часть (пест).
В пробитии участвует головная часть, а низкоскоростной пест этом случае практически не оказывает влияние. При длине струи больше чем 5 — 8 диаметров воронки (в зависимости от характеристик и конструкции заряда) струя теряет стабильность и начинает распадаться на отдельные фрагменты.
Схематическое изображение процесса образования кумулятивной струи. Подрыв - начало обжатия воронки — образование струи (выдавливание материала воронки наружу) — растягивание струи - головная тонкая высокоскоростная часть отделилась от хвостовой части и ушла вперед (10 — 12 км/сек) - видна хвостовая более толстая часть (пест), но двигается она с низкой скоростью (около 2 км/сек). Источник: P opmech. ru.
Кумулятивная струя обладает огромной кинетической энергией, и большая ее часть расходуется на пробитие брони. Контактное давление в точке ударения струи по броне огромно и создает нагрузки во много раз выше чем все возможные пределы прочности в металле брони. Металл брони в точке попадания ведет себя так же, как и металл облицовки, о чем уже написано выше. Он «течет« . Привычные характеристики металлов известные нам в статическом (спокойном) состоянии, такие как твердость, гибкость или механическая прочность просто перестают иметь значение в подобных условиях. Металл брони не прожигается и не плавится, как ошибочно кажется, а просто «вымывается» («расплескивается») в стороны от точки попадания. По этой причине края отверстия в броне имеют оплавленный внешний вид.
Кстати, по этой же причине одно из старых и ошибочных названий кумулятивного снаряда «бронепрожигающий».
Импульсный рентгеновский снимок момента подрыва кумулятивного заряда.
Слева — до подрыва. Справа — момент подрыва. 1 – броня. 2 – кумулятивный заряд. 3 – кумулятивная выемка (воронка) с металлической облицовкой. 4 – газообразные продукты детонации заряда и ударная волна. 5 – хвостовая низкоскоростная часть- пест. 6 – головная высокоскоростная часть струи, пробившая броню. 7 – вынос материала брони в стороны из точки попадания струи.
Схематичное изображение момента попадания и пробития металлической преграды кумулятивной струей. 1 — Струя в полете и броня до контакта. 2 — попадание струи в броню, видно, как бы «расплескивание» материала струи и брони в стороны и наружу. 3 — процесс продолжается, струя уже короче по длине так как расходуется на преодоление сопротивления преграды, то есть передают часть своей энергии броне. 4 — видно отверстие, пробитое струей. Мощности заряда в этом примере недостаточно для сквозного пробития преграды, поэтому вся струя просто израсходовалась на пробитие углубления. Остатки материала кумулятивной струи «размазаны» на внутренней поверхности пробитого отверстия. Источник: Otvaga2004.ru.
Использование заряда с кумулятивной выемкой, но без металлической облицовки значительно снижает кумулятивный эффект и пробиваемость. Причина этого кроется в том, что вместо металлической струи высокой плотности действует струя газообразных продуктов взрыва (газовая кумулятивная струя), которая быстро рассеивается в окружающем пространстве.
Главными факторами от которых зависит эффективность кумулятивного боеприпаса являются:
Параметры взрывчатого вещества. Вот, например, данные экспериментов с черным порохом и ТНТ, о которых было написано в начале статьи:
Таблица свойств некоторых взрывчатых веществ для кумулятивных зарядов. Верхняя таблица для чистых веществ. Как видно из таблицы CL20 — самое мощное взрывчатое вещество… и самое дорогое. В кумулятивных зарядах, как правило, применяются смеси различных взрывчатых веществ с примесью других ингредиентов в разнообразных порциях.
Кумулятивные артиллерийские боеприпасы предназначены, в основном, для стрельбы по бронированным целям и вертикальным стенам оборонительных сооружений. Действие кумулятивных снарядов основано на кумулятивном эффекте - концентрации действия взрыва в одном направлении. При этом преграда пробивается не за счёт кинетической энергии снаряда, а за счёт энергии кумулятивной струи, образующейся при разрыве снаряда.
Пробивное действие кумулятивного снаряда не зависит от его скорости у цели и является постоянным для всех дистанций стрельбы. Бронепробиваемость кумулятивных снарядов танковых пушек калибра 100..125 мм по стальной гомогенной броне составляет порядка 350..500 мм при попадании по нормали.
Помимо кумулятивного действия, такие снаряды обладают осколочным действием и в случае необходимости могут быть использованы для уничтожения и подавления живой силы и огневых средств противника, расположенных открыто или в укрытиях полевого типа. Существуют также универсальные кумулятивно-осколочные снаряды.
Первоначально (в годы Великой Отечественной войны и ранее) кумулятивные снаряды для нарезных орудий выполнялись без оперения, со стабилизацией за счёт гироскопического эффекта, традиционной для ствольной артиллерии того периода. Однако позднее выяснилось, что вращение кумулятивного снаряда с частотой выше 50 оборотов в секунду заметно снижает его бронепробиваемость, поскольку приводит к рассеиванию кумулятивной струи. Поэтому в послевоенные годы кумулятивные снаряды для нарезных орудий, как и для гладкоствольных, стали выполнять с аэродинамической стабилизацией - с оперением, раскрывающимся после вылета снаряда из ствола, и обеспечивающем ему устойчивость на траектории полёта. На рисунке оперение показано в раскрытом положении.
На корпусе кумулятивного снаряда выполнены два центрующих утолщения, одно ближе к головной части, другое - к донной. Центрующие утолщения предназначены для центрирования снаряда в канале ствола.
У кумулятивных снарядов, предназначенных для стрельбы из гладкоствольных орудий, вместо ведущего пояска имеется обтюрирующий поясок, неподвижно укрепленный на корпусе ближе к донной части. Необходимая скорость вращения в полете у таких снарядов обеспечивается за счет скосов на лопастях оперения.
В корпусе кумулятивного снаряда располагается его снаряжение - разрывной заряд бризантного взрывчатого вещества (гексогена, флегматизированного ТЭНа) с капсюлем-детонатором. В разрывном заряде выполнено углубление - кумулятивная воронка, направленная раструбом к головной части и покрытая металлической облицовкой (как правило, медной или стальной).Спереди к корпусу снаряда посредством кольца прикреплена головка с завернутым в нее головным взрывателем. По форме головка может выполняться оживальной, конической или стреловидной. Головка выполняет роль обтекателя при полете, а также обеспечивает срабатывание взрывателя на расчётном (фокусном) расстоянии от кумулятивной воронки. Последнее необходимо для правильного формирования кумулятивной струи. Со стороны головной части снаряжение прикрыто кольцом, защищающим кумулятивную воронку и разрывной заряд от осколков головки и взрывателя. В середине кольца имеется отверстие, предназначенное для передачи взрывного импульса от головного взрывателя к капсюлю-детонатору.
В донную часть корпуса ввёрнут стабилизатор с укреплёнными на нём лопастями оперения. Лопасти удерживаются в сложенном положении фиксатором (например, пластиковым кольцом или шёлковым шнуром). При выстреле фиксатор разрушается, лопасти освобождаются и после вылета снаряда из ствола раскрываются набегающим потоком воздуха.
В заднюю часть стабилизатора запрессован трассер, снаряженный специальным горючим составом. В момент выстрела метательный заряд воспламеняет замедлитель трассера, после выгорания замедлителя воспламеняется горючий состав, после чего снаряд летит, оставляя за собой видный наводчику яркий светящийся след (трассу), возникающий в результате инертности человеческого зрения. Замедлитель трассера необходим, чтобы след от трассера не демаскировал орудие.
После срабатывания капсюля-детонатора и взрыва разрывного заряда кумулятивная воронка сжимается, и около 10..20% ее металла переходит в кумулятивную струю толщиной несколько миллиметров, вылетающую по оси воронки со скоростью порядка 7 км/с. Кумулятивная струя за счет своей кинетической энергии пробивает преграду. Остальной металл кумулятивной воронки сминается в пест и в пробитии преграды не участвует.
Металл брони, выдавленный и вымытый кумулятивной струёй, образует валикообразные края пробоины. Кроме того, поскольку кумулятивная струя движется с высокой скоростью и выделяющаяся при пробитии брони энергия не успевает рассеяться, то материал преграды в области контакта со струей может нагреваться до высокой температуры и подвергаться термическим изменениям. По этим причинам пробоина в стальной броне может напоминать проплавленное отверстие. Такое внешнее сходство определило раннее название кумулятивных артиллерийских боеприпасов - "бронепрожигающие снаряды". Однако суть явления данное название не отражает, поскольку описанный выше внешний вид пробоины является следствием пробития преграды, а не причиной. То есть броня именно пробивается, а не проплавляется и не "прожигается".
Заброневое действие кумулятивного снаряда обеспечивается двумя факторами: за счёт поражения экипажа и внутреннего оборудования цели самой кумулятивной струёй, и за счёт резкого скачка давления, который вызывает кумулятивная струя в замкнутом заброневом объёме. Амплитуда скачка давления зависит от величины остаточной энергии кумулятивной струи и от объёма замкнутого заброневого пространства. Чем мощнее бронирование цели и чем больше энергии кумулятивной струи уйдёт на пробитие брони, тем меньший скачок давления она сможет вызвать в заброневом пространстве. Чем больше внутренний объём цели, поражённой кумулятивным боеприпасом, тем слабее будет выражен скачок давления, вызванный кумулятивной струёй.
При этом необходимо отметить, что увеличение объёма обитаемых отделений боевых машин никогда не практиковалось в качестве специальной меры по защите от кумулятивных боеприпасов, и не может быть использовано в такой роли. С другой стороны, уменьшение забронированного объёма позволяет при заданной массе поднять уровень бронирования объекта и достигнуть более высоких показателей защиты не только от кумулятивных снарядов, но и от кинетических боеприпасов (каморных и сплошных, калиберных и подкалиберных бронебойных снарядов), бризантных боеприпасов (осколочных, фугасных, осколочно-фугасных боеприпасов, бронебойных снарядов с пластическим взрывчатым веществом и сминаемой головной частью), поражающих факторов ядерного взрыва, механических воздействий.
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.
Немного истории
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.
Так как броня первых танков защищала в основном от пуль, то справиться с ней могла даже пушка небольшого калибра или противотанковое ружьё. Однако перед самой войной в разных странах начали появляться машины следующего поколения (английские «Матильды», советские Т-34 и КВ, французские S-35 и Char B1), оснащенные мощным двигателем и противоснарядной броней. Эту защиту ПТО первого поколения пробить уже не могли.
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.
Немецкие гранатометы были действительно весьма результативны в условиях городского боя, когда гранатометчик мог вести стрельбу с ближних дистанций. При других обстоятельствах подобраться к танку на расстояние эффективного выстрела у него было не так много шансов.
Также немцами были разработаны специальные противотанковые магнитные кумулятивные мины Hafthohlladung 3. 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. Сегодня гранатометы РПГ – это настоящий мировой бренд, который мало уступает по своей узнаваемости знаменитому АК.
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
Кумулятивный эффект означает усиление действия какого-либо процесса за счет сложения усилий. Это определение очень точно отображает принцип работы кумулятивного эффекта.
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.
Кумулятивное оружие - вид боеприпасов, основным назначением которых является кумулятивное действие на объект.
Что такое кумулятивное оружие
Кумулятивным эффектом (действием) является процесс усиления воздействия на объект после взрыва и высвобождение полученной мощности в заданном направлении.
Кумулятивный снаряд — способен уничтожать бронетехнику.
Чтобы понять, как работает кумулятивный снаряд, надо знать, что высвобожденная, в результате взрыва, энергия достигает скорости до 90 км/с. Используют такие снаряды для поражения бронированных целей или железобетонных конструкций.
Кумулятивные снаряды во время использования формируют направленную струю, которая обладает высокой степенью пробития. При столкновении с объектом из снаряда с помощью взрывчатого вещества выходит кумулятивная струя, которая начинает движение вдоль оси.
Соприкасаясь с объектом, создается высокое давление, которое способно пробить броню. Мощность таких снарядов напрямую зависит от формы, используемых материалов и взрывчатого вещества.
История создания
| Дата | Событие |
| 1864 г. | Открытие кумулятивного эффекта, что позволило разработать принцип кумулятивного снаряда для производства боеприпасов |
| 1910 г. – 1926 г. | Исследование кумулятивного эффекта, создание кумулятивных снарядов и их испытание |
| 1935 г. | Создание первых удачных кумулятивных снарядов немецким ученым Францем Рудольфом |
| 1940 г. | Начало работ американских ученых по созданию кумулятивных снарядов и гранат. Использование кумулятивных снарядов немецкой армией |
| 1942 г. | Создание и принятие на вооружение СССР кумулятивных снарядов. Период, когда появились кумулятивные снаряды в артиллерии |
| 1950 г. | Создание учеными США первого снаряда с высокой стабилизацией и начало работ по совершенствованию кумулятивного оружия |
| 1960 г. | Разработка и испытание советских ученых сбалансированного кумулятивного снаряда |
| 1990 г. | Советские ученые создали первые кумулятивные боеприпасы тандемного вида с пробитием брони до 800 мм |
В 1864 году военный инженер М. Бересков (он стал первым, кто придумал кумулятивный снаряд) открыл кумулятивный эффект, после чего начал испытание и применение разработок в разрушении твердых объектов. Военные были поражены, как действует кумулятивный снаряд на бронированную технику. Именно с этого момента западные ученые начали исследование данного эффекта.
С 1910 по 1926 годы продолжались исследовательские работы и создание разнотипных кумулятивных снарядов и мин. Целью этих опытов было нахождение правильной формы и материла, которые в совместном использовании могли пробивать объекты, имевшие большую толщину бронирования.
В 1935 году молодой немецкий ученый начал работы по созданию кумулятивных артиллерийских снарядов, которые активно использовались в начальном этапе Второй Мировой войны. Увидев потенциал кумулятивных снарядов, советские ученые на примере немецких боеприпасов начали разработку и производство собственного оружия. В 1942 году кумулятивные советские снаряды начали использоваться на артиллерийском оружии калибра 76 и 122 мм.
Устройство кумулятивного снаряда Второй Мировой войны
В середине 1950 года ученые США запатентовали новый тип кумулятивного снаряда, который обладал высокой стабилизацией во время полета и имел уникальную металлическую облицовку. В этом же году новый тип снарядов был принят на вооружение США.
В 1960 году создали уникальный кумулятивный снаряд имеющий новую структуру и материалы, которые во много раз превосходили кумулятивные снаряды Второй мировой войны. С этого момента были начаты упорные работы по улучшению уже имевшихся разработок.
В 1990 году был создан кумулятивный тандемный снаряд калибра 130 мм и имевший пробитие 800 мм.
Кумулятивный снаряд состоит из частей:
- взрыватель;
- головка;
- кумулятивная воронка;
- кольцо;
- разрывной заряд;
- капсюль детонатор;
- фиксатор;
- трассер;
- стабилизатор;
- корпус;
- лопасть.
Принцип работы кумулятивного снаряда
Во время Великой Отечественной войны был разработан кумулятивный снаряд, принцип действия которого основывался на направленном взрыве. В нем установлена металлическая конусная воронка, которая имеет толщину стенок до одного сантиметра. Широкий край воронки повернут напрямую к мишени. После столкновения взрывателя с объектом создается давление, которое идет по конусу в центр снаряда.
в секунду, такую скорость имеет высвобождаемая снарядом обратная струя
После чего снаряд высвобождает под огромным давлением в обратную сторону металлическую струю, которая имеет скорость до 10 км в секунду. Высвобождаемая снарядом металлическая струя начинает входить в броню или в любой другой объект на высокой скорости, при этом игнорируя толщину объекта воздействия. Именно таков принцип работы кумулятивного снаряда.
Что такое кумулятивный снаряд? Если описать все более просто, то при воздействии кумулятивного снаряда броня под давлением превращается в жидкость.
Действие кумулятивной снаряда напрямую зависит от размера, используемого материала и объекта воздействия. Пробитие таких снарядов может превышать их калибр от пяти до десяти раз.
Кумулятивные боеприпасы и гранаты
Кумулятивное оружие, так как является очень эффективным, нашло свое применение в качестве гранат, используемых на ручных и винтовочных гранатометах. Такой тип снаряда может легко использоваться пехотой для среднебронированной техники в любых условиях.
Первыми кумулятивный боеприпас в виде гранаты использовали фашисты во Второй Мировой войне, где показали превосходные результаты и значительно усложнили использование легкобронированной техники в различных условиях.
Кумулятивный снаряд - фото пробитой брони
Первые кумулятивные гранаты имели массу до 3 кг, диаметр 15 см и вес содержащегося взрывчатого вещества до 1 кг. Далее ученые всего мира вели разработку универсальных кумулятивных гранат, которые в результате получили калибры 30, 40,80 и 90 мм. Пробитие составляло в среднем 300 мм. Такой тип снарядов использовался на РПГ и Базуках.
Тактико-технические характеристики:
Принцип действия кумулятивного заряда позволил использовать гранаты против легкобронированной техники. Они показали высокую эффективность к полному выводу из строя техники и экипажа.
Немецкая кумулятивная ракета «воздух-земля»Тактико-технические характеристики ракеты «воздух-земля»:
Во время Второй Мировой войны, немецкими учеными была создана неуправляемая кумулятивная ракета типа «воздух - земля». Целью таких ракет являлось уничтожение вражеской бронированной техники с воздуха.
Кумулятивные ракеты имели высокую начальную скорость в 570 метров в секунду, калибр 130 мм и пробивную способность до 200 мм. В ходе исследовательской работы было создано три таких ракеты, после чего проект был свернут по неизвестным причинам.
Преимущества и недостатки кумулятивного оружия
Кумулятивные снаряды являются превосходным оружием, которое отлично справляется с бронированными целями. Такой тип оружия имеет как преимущества, так и недостатки.
Преимущества:
- независимость от скорости полета снаряда;
- пробитие до 1000 мм;
- направленный взрыв и прожигание брони (принцип действия кумулятивного снаряда);
- стабилизация.
Недостатки:
- сложность изготовления;
- сложное применение для разных типов орудий;
- высокая уязвимость перед динамической защитой.
- невозможность создать кумулятивный патрон.
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.
Немного истории
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.
Так как броня первых танков защищала в основном от пуль, то справиться с ней могла даже пушка небольшого калибра или противотанковое ружьё. Однако перед самой войной в разных странах начали появляться машины следующего поколения (английские «Матильды», советские Т-34 и КВ , французские S-35 и Char B1), оснащенные мощным двигателем и противоснарядной броней. Эту защиту ПТО первого поколения пробить уже не могли.
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.
Немецкие гранатометы были действительно весьма результативны в условиях городского боя, когда гранатометчик мог вести стрельбу с ближних дистанций. При других обстоятельствах подобраться к танку на расстояние эффективного выстрела у него было не так много шансов.
Также немцами были разработаны специальные противотанковые магнитные кумулятивные мины Hafthohlladung 3. 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. Сегодня гранатометы РПГ – это настоящий мировой бренд, который мало уступает по своей узнаваемости знаменитому АК-47 .
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
Кумулятивный эффект означает усиление действия какого-либо процесса за счет сложения усилий. Это определение очень точно отображает принцип работы кумулятивного эффекта.
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.
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.
Видео о кумулятивных боеприпасах
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них