ОСНОВИ БУДОВИ АРТИЛЕРІЙСЬКИХ

до осі заглиблення у момент їх зустрічі виникає тиск близько 1 млн атм.

Унаслідок велетенського тиску внутрішні шари металевого покриття (це близько 10% від загальної маси покриття) витісняються і утворюють металевий кумулятивний струмінь, при цьому основна маса металу покриття стискається в компактне тіло – пест. Пест рухається зі швидкістю 1,2 - 1,5 км/с і не впливає на глибину проникнення струменя в перешкоду.

Металевий кумулятивний струмінь, що рухається зі швидкістю 8 - 10 км/с, в польоті розтягується, оскільки задні частинки рухаються набагато повільніше за передні (1,2 - 1,5 км/с). Чим сильніше розтягується струмінь без розривів, тим сильніша його дія на перешкоду і більша глибина пробоїни. Але за межами фокусної відстані струмінь починає розриватися на окремі частини, через що найбільша пробивна дія струменя спостерігається у фокусі (тобто при найбільшій довжині струменя).

Теоретично боєприпаси з кумулятивним зарядом здатні пробивати броню, товщина якої у 5,5 раза перевищує калібр снаряда.

Дія кумулятивного струменя по броні ґрунтується на тому, що під високим тиском (близько 1 млн атм.) метал броні перетікає як рідина.

Це зумовлено тим, що тиск кумулятивного струменя в десятки разів перевищує межу текучості металу. Матеріал броні витискається в напрямку вільної поверхні, утворюючи канал.

Використовуючи закони гідравліки, можна визначити

глибину пробоїни:

61

– кут зустрічі із перешкодою (від норма-

лі);

стр – густина кумулятивного струменя, г/см3;

пер – густина матеріалу перешкоди, г/см3.

Експериментально встановлено, що максимально можлива довжина струменя в 2 - 3 рази перевищує довжину твірної кумулятивного заглиблення. З урахуванням цього

де l0 – довжина твірної заглиблення.

Однак глибина бронепробивання залежить не тільки від довжини струменя та співвідношення густини струменя і перешкоди, а і від характеристик міцності перешкоди, її твердості, пластичності, можливого стиснення.

Багатошарова броня у такому випадку, коли кут зустрічі снаряда з перешкодою прямий, практично не впливає на пробивну здатність кумулятивного струменя. Але якщо кут зустрічі перевищує величину 450 від нормалі, пробивна здатність зменшується. Внаслідок цього основна маса струменя взаємодіє зі стінками отвору, а в пробиванні наступного листа бере участь набагато менша частина струменя.

Обертання снаряда з високою кутовою швидкістю зменшує бронепробивну здатність за рахунок розриву монолітності струменя під впливом відцентрових сил. Через це сучасні кумулятивні снаряди стабілізуються в польоті не за рахунок обертання, а хвостовим аеродинамічним стабілізатором.

62

2.1.4. Чутливість вибухових речовин

Однією з вимог до ВР є чутливість до зовнішніх збуджень, що забезпечує безвідмовність у бойовому застосуванні та визначає безпеку при виготовленні та повсякденному поводженні.

Чутливістю ВР називають її здатність реагувати на зовнішню дію виникненням процесу горіння або вибуху.

Характеризується чутливість мінімальною величиною початкового імпульсу (енергії), необхідного для ініціювання вибухового перетворення. Вона є однією з основних характеристик ВР, яка визначає можливість практичного застосування останньої. Досить важливим фактором є інтенсивність (швидкість) надання енергії.

Так, ініціюючі ВР досить чутливі до механічної дії, не вибухають при їх пресуванні (енергія надається повільно), але безвідмовно вибухають, якщо на них впаде вантаж масою декілька сотень грамів з висоти, меншої за один метр.

Ініціюючі імпульси для виникнення детонації і горіння нерівноцінні між собою навіть для однієї ВР. Наприклад, для збудження горіння тротилу досить енергії полум’я сірника, а для збудження детонації тротилу необхідна енергія вибуху іншої ВР.

Найбільш поширеними видами енергії початкового імпульсу є: теплова енергія – нагрівання, полум’я; механічна енергія – удар, тертя, наколювання; вибухова та хімічна енергія.

2.1.4.1. Тепловий імпульс

Чутливість вибухової речовини до теплового імпульсу характеризується температурою спалаху.

Температура спалаху – це найменша температура, до якої слід нагріти ВР, щоб збудити в ній вибухове перетво-

63

рення зі швидкістю його перебігу, достатньою для отримання звукового ефекту або полум’я.

Найбільш чутливим для нагрівання є гримуча ртуть, піроксилін, тетрил. Найменш чутливими – азид свинцю, димний порох і тротил.

2.1.4.2. Механічний імпульс

Збудження вибухового перетворення механічним імпульсом базується на тому, що механічна енергія імпульсу при певних умовах переходить у теплову енергію. Внаслідок цього у масі ВР виникають гарячі точки – локальне розігрівання речовини, яке спричиняє горіння ВР і яке залежно від природи ВР і зовнішніх умов або переходить у вибух, або затухає.

2.1.4.3. Чутливість бризантних вибухових речовин до удару

Чутливість БВР до удару характеризується часткою вибухів (табл. 2.1), що сталися під час певного числа випробовувань (50 або 100) при падінні на них вантажу масою 10 кг з висоти 25 см при масі ВР 0,05 г та площі ВР

0,5 см2.

Таблиця 2.1 - Чутливість до удару деяких БВР

2.1.4.4. Чутливість ініціюючих вибухових речовин до удару

Чутливість ІВР до удару характеризується нижньою та верхньою межею чутливості (табл. 2.2).

Нижня межа чутливості – максимальна висота падіння вантажу, при якій не відбувається жодного вибуху. Це міра безпечного поводження з ІВР при виробництві та бойовому застосуванні.

Верхня межа чутливості – мінімальна висота падіння того ж вантажу, при якій досягається 100% вибухів. Це міра безвідмовної дії ІВР, від якої залежить надійність дії ІВР. Маса ІВР при випробуванні 0,02 г.

Таблиця 2.2 - Чутливість до удару деяких ІВР

2.1.4.5. Чутливість вибухових речовин до наколу

Чутливість до наколу оцінюється найменшою висотою падіння вантажу певної маси на голку, що встановлена на ВР, при якій відбувається вибухове перетворення ВР. Випробування проводиться з визначенням верхньої та нижньої межі чутливості, як і для випробувань на удар.

2.1.4.6. Чутливість вибухових речовин до тертя

Чутливість до тертя визначається на спеціальних приладах шляхом розтирання ВР між двома роликами і характеризуються з одного боку масою вантажу, що стискає

65

ролики, а з іншого - часом від початку випробування до моменту вибуху ВР.

2.1.4.7. Чутливість вибухових речовин до струшування

Чутливість ВР до струшування під час пострілу та при зустрічі снаряду з перешкодою є дуже важливою з практичної точки зору. Під час руху снаряду у каналі ствола після пострілу, коли діють великі прискорення, внаслідок інерції виникають високі навантаження на шари ВР, що знаходяться біля дна снаряду. Внаслідок напружень, що виникають у цих шарах, може статися передчасний вибух. Крім того, вибух може статися при зміщенні (зсуві) шарів ВР за наявності в заряді ВР дефектів структури (порожнин, тріщин та ін.). Це буде важливим, якщо питомий тиск пресування ВР менший,ніж тиск, що виникає у шарах ВР під час пострілу або під час зустрічі з перешкодою.

Передчасна детонація ВР різко знижує ефективність уражаючої дії снарядів; тому практикою встановлені величини критичного напруження кр (тобто найбільше на-

пруження, яке може витримати ВР у зарядах снарядів при струшуванні без вибухів) та напруження, що допускаєтьсядоп (тобто таке, що забезпечує безпечність стрільби). Ві-

домо, що доп повинне бути меншим, ніж кр за величи-

ною.

Оцінка стійкості ВР до струшування проводиться як дослідним шляхом, так і розрахунковим.

66

2.1.4.8. Чутливість вибухових речовин до детонації

Чутливість БВР до детонації характеризується мінімальною масою заряду ініціюючих ВР, що забезпечують повну та незагасаючу детонацію певної ВР (табл. 2.3).

Таблиця 2.3 - Чутливість до детонації

Чутливість до детонації БВР використовують для виготовлення вторинних зарядів капсулів-детонаторів, підривачів.

Заряд ІВР, що служить для збудження детонації БВР, називають ініціатором, а виріб, що складається зі стакана із запресованим до нього зарядом ІВР і БВР, – капсулемдетонатором.

Заряди можуть вибухати не тільки при безпосередньому контакті, але й на деякій відстані один від одного. Передача детонації на відстані називається детонацією через вплив.

Відстань, на яку передається детонація, залежить від природи ВР, величини, форми, розміщення і середовища, в якому передається детонація. Так, ТЕН і гексоген передають детонацію краще, ніж тротил; повітря передає детонацію краще, ніж вода і метал.

Чутливість ВР залежить від багатьох факторів і перш за все від природи ВР і визначається ступенем міцності хімічних зв’язків у молекулах ВР. Чим міцніший зв’язок, тим менша чутливість ВР.

На чутливість ВР впливають і фізична структура та густина заряду ВР. Рідкі ВР більш чутливі, ніж тверді; зі

67

збільшенням розмірів кристалів твердих ВР зростає їх чутливість, яка залежить також від форми кристалів.

Підвищення температури збільшує чутливість ВР, а наявність домішок збільшує або зменшує чутливість. Речовини, що підвищують чутливість ВР, називаються сенсибілізаторами (скло, пісок), а речовини, що знижують чутливість, називаються флегматизаторами (парафін, стеарин, алюмінієва пудра).

Процес флегматизації – досить поширений і використовується при виробництві ВР, особливо чутливих, таких, наприклад, як гексоген.

2.1.5. Фізична та хімічна стійкість вибухових речовин

Стійкість (стабільність) – це здатність ВР зберігати майже незмінними свої фізичні та хімічні властивості, а отже, і вибухово-енергетичні характеристики в умовах довгочасного зберігання.

Мірою стійкості ВР є швидкість зміни фізичних та хімічних властивостей впродовж певного часу. Стійкість є дуже важливою характеристикою при зберіганні великої кількості боєприпасів (мобілізаційних запасів) і визначає термін безпечного їх зберігання та службової придатності ВР. Розрізняють фізичну та хімічну стійкість ВР.

Фізична стійкість – здатність ВР зберігати незмінними фізичні якості (густину, міцність, гігроскопічність та ін.) в умовах зберігання ВР, що залежить від природи ВР і різних факторів, як фізичних (випаровування, поглинання вологи), так і фізико-хімічних (рекристалізація). Так, димний порох містить калійну селітру (KNO3), не стійку до дії вологи; розривні заряди, що виготовлені за технологією військового часу з технічного недостатньо очищеного тро- тилу-сирцю з низькою температурою плавлення, при зберіганні можуть виділяти легкоплавку (евтектичний сплав) маслоподібну рідину («тротилове масло»), що призводить до розрихлення заряду ВР, утворення порожнин. Внаслі-

68

док цього зменшується стійкість до струшування під час пострілу, а це може призвести до передчасних розривів снарядів в каналі ствола гармати.

Хімічна стійкість – це здатність ВР в умовах практичного зберігання не змінювати своїх хімічних властивостей, не розкладатися, не вступати в хімічні реакції з оболонкою, в якій міститься заряд ВР та з домішками, що знаходяться в заряді ВР.

Хімічна стійкість характеризується в основному первинним розпадом ВР, а також самоприскореним (автокаталітичним) розкладанням, викликаним продуктами первинного розпаду.

Основними факторами, що визначають як хімічну, так і фізичну стійкість ВР, є хімічна будова, умови та температура зберігання ВР. Найменш стійкими є нітроефіри (нітрогліцерин), найбільш стійкими – нітроаміни (тротил).

Домішки, що виконують роль каталізатора (це залишки кислот, оксиди азоту, луги) знижують хімічну стійкість ВР. Домішки – стабілізатори (дифеніламін, ацетон, централіт) підвищують хімічну стійкість ВР. Боєприпаси, споряджені стабілізованими ВР, можуть зберігатися десятиріччями без зміни хімічного складу та фізичних якостей.

2.1.6. Ініціюючі вибухові речовини

Серед різних вибухових речовин особливе місце посідають ініціюючі вибухові речовини (ІВР). Основні характерні властивості ІВР:

висока чутливість до простих зовнішніх дій, тобто здатність до вибуху від простих початкових імпульсів: удару, наколу, форсу вогню та ін.;

висока ініціююча здатність в незначній мірі збуджувати вибухові перетворення інших ВР.

ІВР мають високу чутливість до зовнішніх дій і призначені для ініціювання (збудження) вибуху в зарядах ін-

69

ших ВР або процесу горіння у порохових та реактивних зарядах.

ІВР мають більш низькі вибухово-енергетичні характеристики, ніж бризантні ВР. Наприклад, теплота вибуху ІВР лежить у межах 1,5 - 2,1 МДж/кг, а швидкість детонації становить 4500 - 5500 м/с; у той час як ці характеристики для бризантних ВР відповідно дорівнюють 4,2 - 6,7 МДж/кг і

7000 - 9000 м/с.

Спеціальні вимоги до ІВР: висока ініціююча здатність, що має забезпечити безвідмовне збудження вибухового перетворення у заряді ВР; достатня безпека в застосуванні; висока стійкість; гарна сипучість і здатність до пресування.

Застосовуються як індивідуальні ініціюючі речовини, так і суміші.

З індивідуальних ІВР найчастіше застосовуються: гримуча ртуть Hg(ONC)2; азид свинцю Pb(N3)3; тринітрорезорцинат свинцю (тенерс, ТНРС) C5H(NO2)3O2, Pb2H2O – стифнат свинцю; тетразен C2H8N10O.

Основною формою вибухового перетворення однорідних ІВР є детонація. Процес горіння для цих ІВР миттєво завершується детонацією.

Ініціюючі суміші – це механічні суміші, що складаються з ІВР – ініціатора вибуху, окиснювача і пального. Окиснювачами є нітрати солей Ba(NO3)8 – бертолетова сіль та деякі інші. Як пальне використовуються речовини, що утворюють при згорянні велику кількість твердих розжарених частинок і тим самим збільшують запалювальну здатність капсулів-запалювачів. Наприклад, капсульзапалювач для артилерійських капсульних втулок вміщує гримучу ртуть Hg(ONC)2 – 25% (як ініціатор вибуху), хлорат калію KClO3 – 37,5% (як окиснювач), антимоніт Pb2S3 –

37,5% (як пальне).

У продуктах перетворення ударного складу є речовини, що викликають прискорення зносу каналу ствола. Для

70