Что такое ударное ядро и кумулятивная струя. Принцип действия, виды и характеристики снарядоформирующих зарядов
1. Различия между поражением кумулятивной струей и ударным ядром
Средства поражения с использованием ударного ядра являются одним из видов кумулятивных боеприпасов. Термин «кумуляция» происходит от латинского «cumulo» — накапливаю, и в данном случае, заключается в сосредоточении энергии взрыва в заданном направлении.
Кумулятивные боеприпасы классического типа и снарядоформирующие заряды (СФЗ) имеют общие основные признаки: форма заряда ВВ с кумулятивной выемкой, тонкостенная металлическая кумулятивная облицовка и т.п.
Однако, в силу конструктивных параметров, поражающие элементы (ПЭ) формируемые СФЗ принципиально отличаются от кумулятивной струи (КС), создаваемой классическим кумулятивным зарядом.
При взрыве обычного КЗ образуется высокоградиентная кумулятивная струя, масса которой, в головной части, может составлять 20-30% от массы облицовки и до 50% в хвостовой.
На расстоянии 15-20 калибров от места подрыва заряда, струя распадается на несколько десятков элементов, которые движутся как недеформируемые тела.
Тут проявляется еще одно из достоинств танковых гладкоствольных пушек. Чем больше скорость вращения снаряда тем раньше происходит "разрыв струи" и сильнее падает бронепробиваемость.
Ввиду технологических погрешностей производства и отсутствия аэродинамической устойчивости происходит потеря их ориентации. В результате, боеприпас не может поразить даже легкобронированную технику, если цель находится в нескольких десятках калибров от места подрыва.
Снарядоформирующие заряды обеспечивают формирование поражающих элементов компактных (КПЭ) или удлиненных (УПЭ) сохраняющих свою сплошность на траектории и обладающих запасом аэродинамической устойчивости
В этом случае, при взрыве формируется не высокоградиентная растягивающаяся кумулятивная струя, а безградиентный поражающий элемент — ударное ядро.
Скорость такого ПЭ достигает 2-3 км/с, а масса до 90% от массы кумулятивной облицовки. При калибре 100-200 мм такие ПЭ по кинетической энергии сопоставимы с бронебойными артиллерийскими снарядами
Такой эффект достигается за счет использования в кумулятивном заряде, КО малого прогиба, ограниченных сферическими плоскостями с радиусами кривизны, существенно превышающими калибр заряда.
Характер действия по бронепреграде классического кумулятивного заряда (КЗ) и ударного ядра (СФЗ) показан на схеме ниже
Главным недостатком «ударного ядра» по сравнению с «кумулятивной струей» является значительно меньшее (до 10 раз) бронепробитие.
Однако у СФЗ имеются и существенные преимущества:
- сохранение указанного уровня бронепробития (0,4-1,1 dз) на дальности до 1000 калибров
- мощное запреградное действие, так масса образующихся осколков преграды может быть до 7 раз больше, чем масса ПЭ
- для угла встречи, в промежутке от 0 до 30 градусов, бронепробиваемость практически не меняется
Именно эти особенности определили выбор СФЗ в качестве основы для конструкции боеприпасов, реализующих концепцию атаки сверху или сбоку.
2. Виды поражающих элементов типа ударное ядро
Поражающие элементы типа «ударное ядро» условно делятся на два вида:
- компактные (КПЭ)
- удлиненные (УПЭ), с относительным удлинение 3-4 и выше
Эффективность ударного действия определяется их массой и скоростью (для КПЭ) а также длиной (для УПЭ).
Типичные размеры компактного поражающего элемента полученного из медной КО с углом раствора 160 градусов составляют
Длина Lпэ= (0,4…0,6)dз
Диаметр dпэ=(0,5-0,6)dз
Расстояние, на котором формируется КПЭ составляет (3-8)dз
Глубина бронепробития такого ПЭ, движущегося со скоростью 2000 м/с составляет 0,4-0,6dз.
Толщина броне наиболее защищенных бронецелей — танков, в верхней проекции составляет 20-80 мм. Современные СФЗ, калибром 100 мм и более обеспечивают сквозное пробитие таких преград.
Однако это может оказаться недостаточным для поражения современных и модернизированных машин. Это объясняется более продуманным расположением уязвимых агрегатов в запреградном пространстве и значительным улучшением их защищенности.
Согласно экспертным оценкам, гарантированное поражение сверху современных танков могут обеспечить снарядоформирующие заряды с бронепробиваемость свыше 100 мм. В реальных калибрах СФЗ это возможно при достижении бронепробития равного или превышающего диаметр заряда
Данную задачу можно решить путем формирования более удлиненных (относительное удлинение 4 и более) высокоплотных (сплавы тантала и обедненного урана) поражающих элементов с высокой начальной скоростью.
Обязательным условием является наличие у поражающего элемента хороших аэродинамических и баллистических характеристик, обеспечивающих его ориентированное движение по траектории с малыми потерями скорости.
Одним из способов придания аэродинамической устойчивости УПЭ является придание им стабилизирующего вращения вокруг продольной оси за счет создания наклонных складок на юбке в процессе взрывного формирования.
Этот способ успешно реализован в СФЗ SADRAM, где вращение сформированного поражающего элемента с частотой 20 Гц позволило скомпенсировать влияние асимметрии хвостовых складок ПЭ и повысить точность попадания в цель с 1,5 до 0,3 м на дальности 200 м
В данном боеприпасе применяется биметаллическая кумулятивная облицовка, состоящая из обедненного урана и сплава тантала с вольфрамом (97,5 и 2,5%) что обеспечивает и высокое зажигательное действие
Экспериментально установлено, что гарантированное возгорание дизельного топлива пораженной цели происходит только при использовании в ПЭ обедненного урана. При применении тантала возгорание возможно только при соблюдении некоторых условий. Медные ПЭ зажигательного действия по дизтопливу, как правило, не имеют.
К сожалению, если судить по опубликованным данным, ТТХ отечественных СФЗ находятся на уровне окончания холодной войны. Формируются медные, компактные поражающие элементы, с бронепробитием 70-80 мм, что для гарантированного поражения современных танков явно недостаточно.
В тоже время немецкий СПБЭ (снаряд DM 702) с танталовой КО, калибра 140 мм, высотой 200 мм и массой 12 кг, обеспечивает бронепробитие 150 мм (т.е. 1,1dз)
Такое положение можно объяснить нашей бедностью и развалом фундаментальной (да и прикладной) науки
Согласно некоторым сообщениям, стоимость тантала превышает стоимость меди примерно в 45 раз. В результате, там, где все «развитые страны» используют тантал, наши специалисты вынуждены придумывать разнообразные эрзац-варианты.
Ведущим российским разработчиком СФЗ с середины 80-х годов является Всероссийского научно-исследовательского институт экспериментальной физики (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ").
Начав с изучения кумулятивных облицовок снарядов и головных частей ПТУР, специалисты предприятия, перешли к исследованию компактных поражающих элементов с сегментными и полусферическими облицовками.
Сегодня изучаются вопросы использования в качестве материала КО циркония, биметалла н основе меди и боргидрида никеля. Считается, что в последнем случае, удастся повысить зажигательные возможности ПЭ.
Надеюсь, что события последних лет, «предметно показали» руководству страны, что наука и оснащение ВС, не менее важны чем банковский сектор и экспорт сырья.
