Вопрос 8 Кумулятивное действие авиационных средств поражения – (20минут)

Кумуляция (кумулятивный эффект) - явление концентрации энергии взрыва в направлении специальной (кумулятивной) выемки в заряде.

Явление кумуляции было впервые открыто русским артиллеристом М.М. Боресковым в 1864 г. Серьезные экспериментальные и теоретические исследования кумуляции начали проводиться в годы ВОВ. Наиболее выдающиеся работы в этой области принадлежат советским ученым - академику М.А. Лаврентьеву и профессору Г.И. Покровскому.

Рассмотрим физическую сущность явления кумуляции на примере взрыва цилиндрического заряда с конической выемкой (рис.3.1).

Проводя из точки инициирования взрывные лучи ОА к точкам поверхности выемки, легко установить, что продукты взрыва со всех точек этой поверхности разлетаются в направлении к оси заряда.

Газовая кумулятивная струя – мощный газовый поток, направленный вдоль оси цилиндрического заряда с кумулятивной выемкой. Она образуется уплотнением продуктов взрыва при их соударениях возле оси заряда.

Кумулятивным фокусом называется наименьшее сечение струи.

Фокусным расстоянием F называется расстояние от основания кумулятивной выемки до фокуса.

В фокусе имеет место наибольшее уплотнение продуктов взрыва, давление которых достигает миллиона атмосфер, температура - 6-7 тысяч градусов, а скорость - 12-15 км/с. На расстояниях, больших фокусного, кумулятивная струя рассеивается вследствие расширения сжатых до большого давления продуктов взрыва. Фокусное расстояние, прежде всего, зависит от формы и глубины выемки.

Эффективность действия кумулятивного заряда сильно возрастает, если кумулятивная выемка имеет металлическую оболочку - облицовку. Пробивное действие кумулятивного заряда с облицовкой превосходит действие аналогичного заряда без облицовки в 5-6 раз. Усилие кумулятивного эффекта при наличии облицовки связано с перераспределением энергии между продуктами взрыва и металлом облицовки и переходом части металла в кумулятивную струю.

Теория бронепробивного действия кумулятивной струи впервые была разработана М.А. Лаврентьевым, который исходил из предположения, что при соударении струи с броней развиваются высокие давления, при которых можно пренебречь прочностным сопротивлением металла и рассматривать броню и струю как идеальные несжимаемые жидкости. При таком предположении процесс внедрения струи в броню не отличается от процесса движения жидкой струи в жидкой среде и состоит в вымывании определенного объема брони кумулятивной струей.

На рис.3.2 показано положение проникающей в броню кумулятивной струи в произвольный момент времени t. При внедрении струи в броню металл брони выжимается и в ней образуется выемка. Линия АВС является следом поверхности раздела металла струи и брони. При внедрении струи в броню со скоростью с линия раздела будет перемещаться в глубь брони со скоростью р<с.
Рис.3.2	Скорость линии раздела (скорость образования выемки): . где р - скорость образования пробоины в стальной броне; с- скорость кумулятивной струи. Т.о, в случае стальной облицовки скорость образования пробоины в стальной броне в два раза меньше скорости кумулятивной струи.
Глубина выемки, создаваемой в броне кумулятивной струей: где: с - плотность металла струи; б - плотность металла брони; l - длина кумулятивной струи. Из формулы следует, что глубина пробоины в броне, при заданных плотностях металла облицовки и брони, зависти только от длины кумулятивной струи и не зависит от скорости струи. Следовательно, для повышения бронепробивного действия кумулятивных зарядов нужно стремиться к увеличению длины кумулятивной струи. Длина кумулятивной струи l при подходе к преграде определяется конструктивными характеристиками кумулятивного заряда, точностью его изготовления, свойствами материала облицовки. При прочих равных условиях длина струи пропорциональна длине образующей облицовки. Поэтому при равных высотах облицовка гиперболической формы является более выгодной, чем коническая. На практике, при расчете бронебойного действия кумулятивной струи, влияние металлических свойств материалов облицовки и брони учитывается использованием т.н. эффективной длины кумулятивной струи , где l0 – длина образующей кумулятивной выемки.