Кумулятивные заряды – Кумулятивный заряд — это… Что такое Кумулятивный заряд?

Кумулятивный заряд — это… Что такое Кумулятивный заряд?



Кумулятивный заряд

        заряд взрывчатого вещества с конической, сферической или клинообразной выемкой, действие которого основано на кумулятивном эффекте (См. Кумулятивный эффект). Назначение К. з. — направленное разрушение прочных материалов (рис. 1). К. з. с конической выемкой, высота которой равна диаметру отверстия выемки, имеющей металлическую облицовку (толщиной около ¹/₃₀ диаметра отверстия выемки). пробивает стальную броню толщиной, примерно в 4 раза превосходящей диаметр отверстия выемки. К. з. применяются в бронебойных снарядах, в капсюлях-детонаторах и в зарядах, предназначенных для дробления негабаритных камней на карьерах и др. объектах. Характерный пример использования К. з. в военном деле — реактивные противотанковые снаряды ( рис. 2). В этих снарядах имеется значительная по размеру полая головная часть, обеспечивающая взрыв снаряда на таком расстоянии от преграды, при котором бронебойное действие является максимальным. Другой пример — линейные К. з., имеющие удлинённую форму и клинообразную выемку в виде жёлоба, облицованного металлом. Такие заряды применяются для перерезывания металлических листов, стержней и конструкций, в частности при разборке наземных и подводных сооружений.

         Г. И. Покровский.

        

        Рис. 1. Этапы взрыва кумулятивного заряда: 1 — заряд; 2 — детонатор; 3 — облицовка; 4 — пробиваемая преграда; 5 — фронт детонационной волны; 6 — продукты детонации; 7 — начало формирования кумулятивной струи; 8 — струя пробивает преграду; 9 — струя оторвалась и пробила преграду.

        

        Рис. 2. Поперечное сечение головной части реактивного противотанкового снаряда «базука» (США): 1 — взрыватель; 2 — коническая стальная оболочка; 3 — оживальная часть; 4 — взрывчатое вещество.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

• Кумулятивные боеприпасы
• Кумулятивный эффект

Смотреть что такое «Кумулятивный заряд» в других словарях:

• Кумулятивный заряд — Кумулятивный эффект Удлиненный кумулятивный заряд …   Википедия

• Кумулятивный заряд —         (a. shaped charge; н. Kumulativladung, Ladung mit gerichteter Sprengwirkung; ф. charge creuse; и. carga cumulative) заряд BB c конич. или сферич. выемкой на одном конце, действие к рого основано на Кумулятивном эффекте. K. з.… …   Геологическая энциклопедия

• КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД — заряд взрывчатого вещества с конической, сферической или конусообразной выемкой, действие которого основано на кумулятивном эффекте. Применяется в капсюлях детонаторах, кумулятивных боеприпасах, а также для вторичного дробления кусков в карьерах …   Большой Энциклопедический словарь

• кумулятивный заряд — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN shaped changeshaped charge …   Справочник технического переводчика

• кумулятивный заряд — заряд ВВ с конической, сферической или конусообразной выемкой, действие которого основано на кумулятивном эффекте. Применяется в капсюлях детонаторах, кумулятивных боеприпасах, а также для вторичного дробления кусков в карьерах, резки металла и т …   Энциклопедический словарь

• кумулятивный заряд — kumuliacinis užtaisas statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Kryptingo veikimo užtaisas; jo energija nukreipiama viena kryptimi. atitikmenys: angl. shaped charge rus. кумулятивный заряд …   Artilerijos terminų žodynas

• кумулятивный заряд — kumuliacinis užtaisas statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Kryptingo veikimo užtaisas; jo energija nukreipiama viena kryptimi. atitikmenys: angl. shaped charge rus. кумулятивный заряд …   Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas

• кумулятивный заряд в стеклянной оболочке — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN jet charge in glass capsule …   Справочник технического переводчика

• кумулятивный заряд, не закупоривающий перфорационное отверстие — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN no plug jet charge …   Справочник технического переводчика

• групповой кумулятивный заряд

  — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN group jet charge …   Справочник технического переводчика

dic.academic.ru

Кумулятивные боеприпасы — часть первая

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.

Перед тем как вы начнете читать статью рекомендуем просмотреть это наглядное видео:

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: Саперный 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: Popmech.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. Источник: Muctr.ru. 

Свойства материала облицовки (плотность, твердость, механическая прочность, тип материала и т.д.). 

Кумулятивную облицовку стараются делать из плотного и одновременно пластичного (мягкого) металла. Большая плотность металла нужна для увеличения кинетической энергии кумулятивной струи. Пластичность и низкая прочность нужна для облегчения деформации металлической облицовки взрывом (и меньших затрат энергии). В качестве материалов для воронки обычно применяют сплавы на основе меди. Есть даже образцы с более плотными, но редкими и дорогими материалами, как тантал или даже обедненный уран.

Металлические облицовки перед их установкой в заряд. Источник: Voennoe-obozrenie.ru. 

Интересный факт. Последнее предложение про обедненный уран в качестве облицовочного материала, может вызвать у читателя вопрос — так как он применяется в качестве основного материала для бронебойных подкалиберных снарядов и композитных броневых плит (например, танк М1 Абрамс). Но надо учесть то что в качестве защитного материала обедненный уран применяется в специально обработанном закаленном, упрочненном виде. А сам по себе чистый и не обработанный обедненный уран достаточно пластичке и малопрочен, при этом обладающий очень большой плотностью среди металлов, что делает его хорошим вариантом для материала облицовок.

Конструкция и геометрия заряда (диаметр — калибр, угол при вершине облицовки (угол раскрытия конуса выемки), толщина стенок облицовки, разностеность и , наличие  специальных фокусирующих элементов  и т.д.). 

Малый угол раскрытия конуса (глубокая выемка) обеспечивает более длинную и высокоскоростную струю. Пробиваемость при этом максимальная. Но чересчур малый (острый) угол приводит к слишком тонкой струе, которая быстро рвется на части и менее стабильна. При слишком большом же угле раскрытия конуса большая часть его состава уже переходит в хвостовую часть струи которая при меньшей скорости (около 2 — 2.5 км/сек и даже выше) более стабильна на больших дистанциях от заряда до преграды (от 100 и больше  калибров) То есть фактически представляет собой заряд с дальнобойным кумулятивным эффектом. Такие кумулятивные заряды называются «ударное ядро». Но при этом значительно понижается бронепробиваемость такого заряда. Подобные заряды с эффектом «ударного ядра» применяются в противобортовых и крышебойных снарядах. К примеру — кассетные кумулятивные элементы поражающие танк сверху или противобортовые мины устанавливаемые на обочине дороги.

Процесс формирования элемента «ударное ядро». Обратите внимание на большой угол раскрытия кумулятивной облицовки. Источник: Studopedia.ru. 

Слишком тонкая облицовка дает тонкую струю которая быстро распадается. Слишком толстая мешает формированию кумулятивной струи вплоть до невозможности создания кумулятивного эффекта. Оптимальное соотношение толщины облицовки к ее диаметру рассчитывается индивидуально в зависимости от конструкции.

Фокусное расстояние.

Фокусное расстояние — это расстояние от основания воронки до пробиваемой преграды, на котором кумулятивная струя является полностью сформированной, обладает максимальной длинной (вытянута), и еще не начала распадаться на отдельные компоненты. То есть и у нее максимальная эффективность и пробивная способность. Поэтому используются разные типы геометрии снаряда и разные наконечники, которые вызывают детонацию заряда на определенном фокусном расстоянии от брони. При слишком близком взрыве к броне кумулятивная струя просто не успеет сформироваться и как результат пробиваемость ее значительно снижается. При слишком дальнем подрыве от брони струя уменьшает свою эффективность. В видео вначале статьи это хорошо показано. В этом и состоит эффект установки экранов или преград на определенном расстоянии от брони. Заряд подрывается на расстоянии далеким от фокусного и тем самым его эффективность падает. Тут результат зависит от расстояния экрана от брони, а также параметров самого заряда. Фокусное расстояние отличается у разных типов кумулятивных боеприпасов и рассчитывается индивидуально исходя из параметров заряда.

Слева направо: а — сплошной заряд без выемки и глубина пробитой преграды. б — тот же заряд на расстоянии (пробития нет). в — заряд с кумулятивной выемкой без металлической облицовки и пробитое им отверстие. г — тот же заряд на расстоянии (пробития нет так как газовая кумулятивная струя быстро рассеивается). д — тот же заряд только с металлической облицовкой. е — тот же заряд на фокусном расстоянии, пробитая преграда. Источник: Studopedia.ru. 

Производственные погрешности. Это могут быть дефекты конуса/облицовки, дефекты в материалах, неровности, кривизна облицовки, разница по массе и толщине взрывчатого вещества вокруг конуса и т.д.

Вращение.

Вращение снаряда с высокой частотой негативно влияет на формирование кумулятивной струи и в разы уменьшает эффект по сравнению с неподвижным зарядом. При быстром вращении большая угловая скорость стремится развести части струи в стороны в процессе ее формирования. Для каждого снаряда в зависимости от конструктивных особенностей существует определенная угловая скорость вращения, превышение которой ведет к существенному негативному эффекту.  Это относится к снарядам стабилизируемым в полете вращением — как например при выстреле из нарезных пушек. Одна из главных причин перехода на гладкоствольные танковые пушки была слабая эффективность кумулятивных снарядов нарезных орудий. Были разработаны и запущены с серийное производство 105 и 120 мм снаряды для нарезных орудий стандарта НАТО, которые отличаются установкой внутреннего заряда на специальных подшипниках. Таким образом кумулятивная облицовка внутри снаряда находится в относительном покое или вращается слабо, что не влияет на пробивные характеристики снаряда. Но такие снаряды обладают усложненной конструкцией и ценой.

Пример французского снаряда «Obus G» для нарезного орудия калибра 105 мм. Виден двойной корпус. Внутренний корпус установлен на двух подшипниках (выделены красным). Источник: Forum.worldoftanks.com.

Продолжение следует.

Эльдар Ахундов

Аналитическая группа «Истиглал»

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

istiglal.com

Кумулятивный заряд — это… Что такое Кумулятивный заряд?



Кумулятивный заряд

        (a. shaped charge; н. Kumulativladung, Ladung mit gerichteter Sprengwirkung; ф. charge creuse; и. carga cumulative) — заряд BB c конич. или сферич. выемкой на одном конце, действие к-рого основано на Кумулятивном эффекте. K. з. изготавливают из высокобризантных BB (гексогена, тротила или их смеси), облицовку заряда — из мягкой стали, алюминия, меди, латуни и др. пластичных металлов (рис.).
волны; 6 — продукты детонации; 7 — начало формирования кумулятивной струи; 8 — струя перебивает преграду; 9 — струя оторвалась и перебивает преграду»>
Этапы взрыва кумулятивного заряда: 1 — заряд; 2 — детонатор; 3 — облицовка; 4 — пробиваемая преграда; 5 — фронт детонационной волны; 6 — продукты детонации; 7 — начало формирования кумулятивной струи; 8 — струя перебивает преграду; 9 — струя оторвалась и перебивает преграду.
        Форма зарядов цилиндрическая и полусферическая, соответственно c конич. и полусферич. выемкой. Для увеличения местного действия K. з. в направлении оси выемки её поверхность покрывают тонким (1-2 мм) слоем металла. B горн. деле применяют в осн. K. з. полусферич. формы массой 0,4 кг c полусферич. стальной оболочкой толщиной ок. 1 мм. B. M. Кузнецов.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

• Кумулятивные месторождения
• Кумулятивный перфоратор

Смотреть что такое «Кумулятивный заряд» в других словарях:

• Кумулятивный заряд — Кумулятивный эффект Удлиненный кумулятивный заряд …   Википедия

• КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД — заряд взрывчатого вещества с конической, сферической или конусообразной выемкой, действие которого основано на кумулятивном эффекте. Применяется в капсюлях детонаторах, кумулятивных боеприпасах, а также для вторичного дробления кусков в карьерах …   Большой Энциклопедический словарь

• кумулятивный заряд — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN shaped changeshaped charge …   Справочник технического переводчика

• кумулятивный заряд — заряд ВВ с конической, сферической или конусообразной выемкой, действие которого основано на кумулятивном эффекте. Применяется в капсюлях детонаторах, кумулятивных боеприпасах, а также для вторичного дробления кусков в карьерах, резки металла и т …   Энциклопедический словарь

• кумулятивный заряд — kumuliacinis užtaisas statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Kryptingo veikimo užtaisas; jo energija nukreipiama viena kryptimi. atitikmenys: angl. shaped charge rus. кумулятивный заряд …   Artilerijos terminų žodynas

• кумулятивный заряд — kumuliacinis užtaisas statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Kryptingo veikimo užtaisas; jo energija nukreipiama viena kryptimi. atitikmenys: angl. shaped charge rus. кумулятивный заряд …   Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas

• Кумулятивный заряд —         заряд взрывчатого вещества с конической, сферической или клинообразной выемкой, действие которого основано на кумулятивном эффекте (См. Кумулятивный эффект). Назначение К. з. направленное разрушение прочных материалов (рис. 1). К. з. с… …   Большая советская энциклопедия

• кумулятивный заряд в стеклянной оболочке — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN jet charge in glass capsule …   Справочник технического переводчика

• кумулятивный заряд, не закупоривающий перфорационное отверстие — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN no plug jet charge …   Справочник технического переводчика

• групповой кумулятивный заряд — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN group jet charge …   Справочник технического переводчика

dic.academic.ru

Кумулятивный эффект — Википедия. Что такое Кумулятивный эффект

Унитарный выстрел с кумулятивным снарядом в разрезе

Кумулятивный эффект

Схема образования кумулятивной струи

Кумулятивный эффект, эффект Манро (англ. Munroe effect) — усиление действия взрыва путём его концентрации в заданном направлении, достигаемое применением заряда с выемкой, противоположной местонахождению детонатора и обращённой в сторону поражаемого объекта. Кумулятивная выемка обычно конической формы, покрывается металлической облицовкой, толщина которой может варьироваться от долей миллиметра до нескольких миллиметров.

Кумулятивный эффект применяется в исследовательских целях (возможность достижения больших скоростей вещества — до 90 км/с), в горном деле, в военном деле (бронебойные снаряды).

Механизм действия кумулятивного заряда

Кумулятивная струя

После взрыва капсюля-детонатора, находящегося на противоположной по отношению к выемке стороне заряда, возникает детонационная волна, которая перемещается вдоль оси заряда.

Волна, распространяясь к боковым образующим конуса облицовки, схлопывает её стенки друг навстречу другу, при этом в результате соударения стенок облицовки давление в её материале резко возрастает. Давление продуктов взрыва, достигающее порядка 10¹⁰Па (10⁵ кгс/см²), значительно превосходит предел текучести металла, поэтому движение металлической облицовки под действием продуктов взрыва подобно течению жидкости, однако обусловлено не плавлением, а пластической деформацией.

Аналогично жидкости, металл облицовки формирует две зоны: большой по массе (порядка 70—90 %) медленно двигающийся «пест» и меньшую по массе (порядка 10—30 %) тонкую (порядка толщины облицовки) гиперзвуковую металлическую струю, перемещающуюся вдоль оси симметрии заряда, скорость которой зависит от скорости детонации взрывчатого вещества и геометрии воронки^[1]. При использовании воронок с малыми углами при вершине возможно получить крайне высокие скорости, но при этом возрастают требования к качеству изготовления облицовки, так как повышается вероятность преждевременного разрушения струи. В современных боеприпасах используются воронки со сложной геометрией (экспоненциальные, ступенчатые и др.) с углами в диапазоне от 30 до 60°; скорость кумулятивной струи при этом достигает 10 км/с.

Процесс запрессовки медной облицовочной юбки, она же в виде готового изделия и внутри снаряженного боеприпаса в разрезе

Металлическая облицовочная юбка Манро схлопывается в диаметре как юбка платья Мэрилин Монро после порыва ветра из вентиляционного люка

Поскольку при встрече кумулятивной струи с бронёй развиваются очень высокие давления, на один-два порядка превосходящие предел прочности металлов, то струя взаимодействует с бронёй в соответствии с законами гидродинамики, то есть при соударении они ведут себя как идеальные жидкости. Прочность брони в её традиционном понимании в этом случае практически не играет роли, а на первое место выходят показатели плотности и толщины бронирования.^[2]

Теоретическая пробивная способность кумулятивных снарядов пропорциональна длине кумулятивной струи и квадратному корню отношения плотности облицовки воронки к плотности брони. Практическая глубина проникновения кумулятивной струи в монолитную броню у существующих боеприпасов варьируется в диапазоне от 1,5 до 4 калибров.

При схлопывании конической оболочки скорости отдельных частей струи оказываются различными, и струя в полёте растягивается. Поэтому небольшое увеличение промежутка между зарядом и мишенью увеличивает глубину пробивания за счёт удлинения струи. Однако при значительных расстояниях между зарядом и мишенью непрерывность струи нарушается, что снижает бронебойный эффект. Наибольший эффект достигается на так называемом «фокусном расстоянии», на котором струя максимально растянута, но ещё не разорвана на отдельные фрагменты. Для выдерживания этой дистанции используют различные типы наконечников соответствующей длины.

При перемещении в твёрдой среде градиентно разорванная кумулятивная струя самоцентрируется, а диаметр трека по мере удаления от точки фокуса уменьшается. При движении разорванной на фрагменты кумулятивной струи в жидкостях и газах каждый фрагмент перемещается по собственной траектории, а диаметр трека по мере удаления от точки фокуса увеличивается. Этим объясняется резкое снижение пробивной способности высокоградиентных кумулятивных струй при использовании противокумулятивных экранов.

Использование заряда с кумулятивной выемкой без металлической облицовки снижает кумулятивный эффект, так как вместо металлической струи действует струя газообразных продуктов взрыва; однако при этом достигается значительно более сильное заброневое действие.

Ударное ядро

Ударное ядро — компактная металлическая форма, напоминающая пест, образующаяся в результате сжатия металлической облицовки кумулятивного заряда продуктами его детонации.

Для образования ударного ядра кумулятивная выемка имеет тупой угол при вершине или форму сферического сегмента переменной толщины (у краёв толще, чем в центре). Под влиянием ударной волны происходит не схлопывание конуса, а выворачивание его «наизнанку». Полученный снаряд диаметром в четверть и длиной в один калибр (первоначальный диаметр выемки) разгоняется до скорости 2,5 км/с. Бронебойное действие ядра ниже, чем у кумулятивной струи, но зато сохраняется на расстоянии до 1000 калибров. В отличие от кумулятивной струи, состоящей лишь из 15 % массы облицовки, ударное ядро образуется из 100 % её массы.

История

Пробитый взрывом кумулятивного заряда наблюдательный купол в форте Эбен-Эмаль. В центре снимка виден пролом, образованный воздействием кумулятивной струи.

В 1792 году горный инженер Франц фон Баадер высказал предположение, что энергию взрыва можно сконцентрировать на небольшой площади, используя полый заряд. Однако в своих экспериментах фон Баадер использовал чёрный порох, который не может формировать необходимую детонационную волну. Впервые продемонстрировать эффект применения полого заряда удалось лишь с изобретением высокобризантных взрывчатых веществ. Это сделал в 1883 году изобретатель Макс фон Фёрстер (Max von Foerster)^[3].

Повторно открыл кумулятивный эффект, исследовал и подробно описал его в своих работах американец Чарльз Манро (Charles Edward Munro) в 1888 году.

В Советском Союзе в 1925—1926 годах изучением зарядов взрывчатых веществ с выемкой занимался профессор М. Я. Сухаревский^[4].

В 1938 году Франц Томанэк (Franz Rudolf Thomanek) в Германии и Генри Мохоупт (Henry Hans Mohaupt) в Швейцарии независимо друг от друга открыли эффект увеличения пробивной способности при применении металлической облицовки конуса.

Рентгено-импульсная съемка процесса, осуществленная в 1939 — начале 1940-х годов в лабораториях Германии, США и Великобритании, позволила существенно уточнить принципы действия кумулятивного заряда (традиционная фотосъёмка невозможна из-за вспышек пламени и большого количества дыма при детонации).

Кумулятивные боеприпасы впервые были применены в боевых условиях 10 мая 1940 г. при штурме форта Эбен-Эмаль (Бельгия). Тогда для подрыва укреплений диверсионным отрядом использовались переносные заряды в виде полусфер весом 12,5 и 50 кг^[5].

Одним из неприятных сюрпризов лета 1941 года для танкистов РККА стало применение войсками Германии кумулятивных снарядов и гранат.^[6] На подбитых танках обнаруживались пробоины с оплавленными краями, поэтому снаряды получили название «бронепрожигающих». 23 мая 1942 года на Софринском полигоне были проведены испытания снаряда к 76-мм полковой пушке, разработанного НИИ-6 на основе трофейного немецкого снаряда. По результатам испытаний 27 мая 1942 года первый советский кумулятивный снаряд БП-353А принят на вооружение.^[7]

В 1949 году Михаил Алексеевич Лаврентьев становится лауреатом Сталинской премии за создание теории кумулятивных струй.

В 1950-е годы был достигнут огромный прогресс в понимании принципов формирования кумулятивной струи. Предложены методы усовершенствования кумулятивных зарядов пассивными вкладышами (линзами), определены оптимальные формы кумулятивных воронок, применена ступенчатая облицовка конуса для компенсации вращения снаряда, разработаны специальные составы взрывчатых веществ. Многие из обнаруженных в те далекие годы явлений изучаются и до настоящего времени.

Кумулятивные боеприпасы и их поражающие факторы

H 50 (Hohlladung 50 kg) — один из первых серийных кумулятивных зарядов. Применялся для разрушения оборонительных укреплений во время Второй мировой войны.

Несмотря на относительно слабое заброневое действие, кумулятивная граната при попадании в башню, как правило, убивает одного или более членов экипажа бронемашины, может вывести из строя вооружение, подорвать боекомплект. Попадание в моторное отделение делало машину неподвижной мишенью, а если на пути кумулятивной струи встречались топливопроводы, происходило воспламенение.

Виктор Мураховский отмечает, что широко распространен миф об том, что кумулятивные заряды поражают избыточным давлением и температурой, но это не соответствует действительности. Поражение защищённой цели достигается действием короткой кумулятивной струи небольшого диаметра, создающей давление в несколько тонн на квадратный сантиметр (что превышает предел текучести металлов) и пробивающей небольшое отверстие около 80 мм в броне. Весь наблюдаемый визуально взрыв кумулятивного заряда происходит до брони и избыточное давление и температура не могут проникнуть через небольшое отверстие и не являются основными поражающими факторами. Устанавливаемые внутри танков датчики давления и температуры не фиксируют существенного фугасного или термического воздействия после пробивания брони кумулятивной струей.^[8] Основной поражающий фактор кумулятивного заряда — это отрываемые осколки и капли брони. При попадании на боекомплект танка осколков и капель от пробитой брони возможно его воспламенение и детонация с разрушением бронемашины. Если кумулятивная струя и  капли   брони не поражают людей и пожаро-/взрывоопасное оборудование танка, то в целом прямое попадание даже мощного кумулятивного заряда может не вывести из строя танк.^[8]

Тяжёлые ПТУР (типа 9М120 «Атака», «Хеллфайр») при попадании в бронированные машины лёгкого класса с противопульной защитой своим синергетическим действием могут уничтожить не только экипаж, но и частично или полностью разрушить машины. С другой стороны, воздействие большинства носимых ПТС на ББМ (при отсутствии детонации боеприпасов ББМ) не столь критично — здесь наблюдается обычный эффект заброневого действия кумулятивной струи, а поражения экипажа избыточным давлением не происходит.

См. также Кумулятивно-осколочный снаряд

Интересные факты

• Первоначально кумулятивные снаряды назывались бронепрожигающими, так как считалось (исходя из формы пробитой воронки), что они именно прожигают броню. В реальности же при подрыве заряда температура облицовки достигает всего лишь 200—600 °C, что значительно ниже температуры её плавления.
• Распространено мнение, что при попадании кумулятивной струи в танк или иную броневую цель находящиеся внутри погибают от баротравмы при резком повышении давления в замкнутом объеме после пробития брони, и это одна из причин, почему десант БМП предпочитает ездить снаружи, на верхнем листе, а не внутри машины, а также поэтому некоторые танкисты предпочитают езду с открытыми люками, для сброса давления. В реальности же всё наоборот: расширяющиеся газы сдетонировавшего кумулятивного заряда не могут проникнуть за пробитую броню в образовавшееся небольшое отверстие, а вот открытые люки приводят к «затеканию» ударной волны и поражению экипажа^[9].

См. также

Примечания

1. ↑ Слободецкий И. Ш., Асламазов И. Г. Задачи по физике. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. — С. 55—59. — 176 с. — (Библиотечка «Квант»). — 150 000 экз. — ISBN нет, УДК С48 530.1, ББК 22.3 53.
2. ↑ Виктор Мураховский, полковник запаса. Ещё один кумулятивный миф. Проверено 9 сентября 2011. Архивировано 3 июня 2012 года.
3. ↑ Walters W. P., Zukas J. A. Fundamentals of Shaped Charges. — John Wiley & Sons Inc., 1989. — ISBN 0-471-62172-2.
4. ↑ Hubert Schardin. Über die Entwicklung der Hohlladung, in: Wehrtechnische Hefte. — 1954.
5. ↑ James E Mrazek. The fall of Eben Emael: prelude to Dunkerque. — Luce, 1971.
6. ↑ German GG/P 40 H.E.A.T. Rifle Grenade — Inert-Ord.net (англ.). Проверено 5 декабря 2009. Архивировано 16 февраля 2012 года.
7. ↑ Драбкин А. Я дрался с Панцерваффе. «Двойной оклад — тройная смерть!». — М.: Яуза, Эксмо, 2007. — (Война и мы). — 10 000 экз. — ISBN 978-5-699-20524-0.
8. ↑ ^{1 2} Кумулятивный эффект и ударное ядро. — kumul-effekt-2.html, archive.is (13 мая 2015). Проверено 7 ноября 2016.
9. ↑ ЕЩЁ ОДИН КУМУЛЯТИВНЫЙ МИФ. Военно-патриотический сайт «Отвага». Проверено 29 февраля 2016.

Литература

• Андреев С. Г., Бабкин А. В., Баум Ф. А. и др. Глава 17. Кумуляция // Физика взрыва / Под редакцией Л. П. Орленко. — издание 3-е, переработанное и дополненное. — М.: Физматлит, 2004. — Т. 2. — С. 193-350. — 656 с. — ISBN 5-9221-0220-6.
• Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Глава VII. Струи. § 29. Кумулятивные струи // Проблемы гидродинамики и их математические модели. — М.: Наука, 1973. — С. 257-269. — 416 с.
• Баланкин А. С., Любомудров А. А., Севрюков И. Т. Кинетическая теория кумулятивного бронепробивания. — М.: Изд-во Министерства обороны СССР. — 271 с.

Ссылки

wiki.sc

Кумулятивный снаряд — это… Что такое Кумулятивный снаряд?

Кумулятивный эффект, эффект Монро (англ. Munroe effect) — усиление действия взрыва путем его концентрации в заданном направлении. Кумулятивный эффект достигается применением заряда с кумулятивной выемкой, обращенной в сторону поражаемого объекта. Кумулятивная выемка, обычно конической формы, покрыта металлической облицовкой, её толщина в зависимости от диаметра заряда варьируется от долей миллиметра до нескольких миллиметров.

Механизм действия кумулятивного заряда

Кумулятивная струя

Кумулятивный эффект

схема образования кумулятивной струи

После взрыва капсюля-детонатора, находящегося на противоположной по отношению к выемке стороне заряда, возникает детонационная волна, которая перемещается вдоль оси заряда.

Волна, распространяясь к боковым образующим конуса облицовки, схлопывает её стенки друг навстречу другу, при этом в результате соударения стенок облицовки давление в материале облицовки резко возрастает. Давление продуктов взрыва, достигающее ~10¹⁰ Н/м² (10⁵ кгс/см²), значительно превосходит предел текучести металла. Поэтому движение металлической облицовки под действием продуктов взрыва подобно течению жидкости и связано не с плавлением, а с пластической деформацией.

Аналогично жидкости металл облицовки формирует две зоны — большой по массе (порядка 70-90 %), медленно двигающийся «пест» и меньшую по массе (порядка 10-30 %), тонкую (порядка толщины облицовки) гиперзвуковую металлическую струю, перемещающуюся вдоль оси. При этом скорость струи является функцией от скорости детонации взрычатого вещества и геометрии воронки. При использовании воронок с малыми углами при вершине, возможно получить крайне высокие скорости, но при этом возрастают требования по качеству изготовления облицовки, так как повышается вероятность преждевременного разрушения струи. В современных боеприпасах используются воронки со сложной геометрией (экспоненциальные, ступенчатые и др.), с углами в диапазоне 30 — 60 градусов, а скорость кумулятивной струи при этом достигает 10 км/сек.

Так как скорость кумулятивной струи превышает скорость звука в металле, то струя взаимодействует с бронёй по гидродинамическим законам, то есть они ведут себя как при соударении идеальных жидкостей. Прочность брони в её традиционном понимании в этом случае практически не играет роли, а на первое место выходят показатели плотности и толщины бронирования. Теоретическая пробивная способность кумулятивных снарядов пропорциональна длине кумулятивной струи и квадратному корню отношений плотности облицовки воронки к плотности брони. Практическая глубина проникновения кумулятивной струи в монолитную броню у существующих боеприпасов варьируется в диапазоне от 1,5 до 4 калибров.

При схлопывании конической оболочки скорости отдельных частей струи оказываются различными и струя в полёте растягивается. Поэтому небольшое увеличение промежутка между зарядом и мишенью увеличивает глубину пробивания из-за удлинения струи. При значительных расстояниях между зарядом и мишенью струя разрывается на части, и эффект пробивания снижается. Наибольший эффект достигается на так называемом «фокусном расстоянии». Для выдерживания этой дистанции используют различные типы наконечников соответствующей длины.

Использование заряда с кумулятивной выемкой, но без металлической облицовки, снижает кумулятивный эффект, так как вместо металлической струи действует струя газообразных продуктов взрыва. Но при этом достигается значительное более разрушительное заброневое действие.

Ударное ядро

Формирование «ударного ядра»

Для образования ударного ядра кумулятивная выемка имеет тупой угол при вершине или форму сферического сегмента переменной толщины (у краёв толще, чем в центре). Под влиянием ударной волны происходит не схлопывание конуса, а выворачивание его «наизнанку». Полученный снаряд диаметром в четверть и длиной в один калибр (первоначальный диаметр выемки) разгоняется до скорости 2,5 км/с. Бронепробитие ядра меньше, чем у кумулятивной струи, но зато сохраняется на расстоянии до тысячи калибров. В отличие от кумулятивной струи, состоящей лишь из 15 % массы облицовки, ударное ядро образуется из 100 % её массы.

История

В 1792 году горный инженер Франц фон Баадер (Franz von Baader) высказал предположение, что энергию взрыва можно сконцентрировать на небольшой площади используя полый заряд. Однако в своих экспериментах фон Баадер использовал черный порох который не может взрываться и формировать необходимую детонационную волну. Впервые продемонстрировать эффект применения полого заряда удалось лишь с изобретением бризантных взрывчатых веществ. Это сделал в 1883 году изобретатель фон Фёрстер (von Foerster). ^[1]

Повторно открыл кумулятивный эффект, исследовал и подробно описал его в своих работах американец Чарльз Манро (Charles Edward Munro) в 1888 году.

В Советском Союзе 1925-1926 годах изучением зарядов взрывчатых веществ с выемкой занимался профессор М. Я. Сухаревский.

В 1938 году Франц Томанек (Franz Rudolf Thomanek) в Германии и Генри Мохоупт (Henry Hans Mohaupt) в США независимо друг от друга открыли эффект увеличения пробивной способности путем применения металлической облицовки конуса.

Впервые в боевых условиях кумулятивный заряд был применен 10 мая 1940 г. при штурме форта Эбен-Эмаль (Бельгия). Тогда для подрыва укреплений войсками германии были применены переносные заряды двух разновидностей в виде полых полусфер массами 50 и 12,5 кг.

Рентгено-импульсная съемка процесса, осуществленная в 1939 — начале 1940-х годов в лабораториях Германии, США и Великобритании позволила существенно уточнить принципы действия кумулятивного заряда (традиционная фотосъемка невозможна из-за вспышек пламени и большого количества дыма при детонации).

Одним из неприятных сюрпризов лета 1941 года для танкистов РККА стало применение войсками Германии кумулятивных боеприпасов. На подбитых танках обнаруживались пробоины с оплавленными краями, поэтому снаряды получили название «бронепрожигающих». 23 мая 1942 года на Софринском полигоне были проведены испытания кумулятивного снаряда к 76-мм полковой пушке, разработанного на основе трофейного немецкого снаряда. По результатам испытаний 27 мая 1942 года новый снаряд был принят на вооружение. ^[2]

В 1950-е годы был достигнут огромный прогресс в понимании принципов формирования кумулятивной струи. Предложены методы усовершенствования кумулятивных зарядов пассивными вкладышами (линзами), определены оптимальные формы кумулятивных воронок, разработаны методы компенсации вращения снаряда путем рифления конуса, применены более мощные взрывчатые вещества. Многие из обнаруженных в те далекие годы явлений изучаются до настоящего времени.

См. также

Примечания

1. ↑ W. P. Walters, J. A. Zukas, Fundamentals of Shaped Charges. John Wiley & Sons Inc., ISBN 0-471-62172-2
2. ↑ [1]Драбкин А., Я дрался с Панцерваффе. Эксмо, М., ISBN: 978-5-699-20524-0

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Кумулятивный заряд

 

Изобретение относится к взрывным устройствам, применяемым для вскрытия нефтяных и газовых скважин. Кумулятивный заряд содержит оболочку, шашку ВВ, металлическую облицовку, инициатор, крышку, которая установлена на торце заряда. Шашка ВВ выполнена в виде усеченного конуса с цилиндром у большего основания. Толщина цилиндрической части шашки ВВ у основания равна 0,2-0,3 толщины облицовки. Облицовка выполнена из материала с плотностью 7-10 г/см³, статической прочностью на растяжение не более 160 МПа и имеет толщину 1,5-3% от диаметра конической и 3-7% от диаметра цилиндрической частей шашки ВВ. Крышка выполнена в виде тела вращения с внутренним профилем в форме усеченного конуса с кольцевым буртиком на большем основании. Ширина буртика равна суммарной толщине шашки ВВ и облицовки у их основания. Изобретение позволяет повысить пробивную способность заряда. 2 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к взрывным устройствам, а конкретно к кумулятивным зарядам перфораторов, применяемых для вскрытия продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин.

Наибольшее распространение получили заряды цилиндроконической формы с конусообразной кумулятивной выемкой (Вицени Е.М. Кумулятивные перфораторы, применяемые в нефтяных и газовых скважинах. — М.: Недра, 1971). Для увеличения эффективности перфораторного заряда, его пробивной способности необходимо увеличить скорость головной части кумулятивной струи (КС), поскольку с увеличением скорости головной части КС увеличивается скоростной градиент струи, увеличивается кинетическая энергия струи, повышается ее устойчивость к преждевременному распаду, возрастает количество материала облицовки, переходящей непосредственно в КС, увеличивается эффективная длина струи, участвующая в пробивании преграды. В итоге, возрастает пробивная способность заряда. Однако с увеличением скорости головной части КС необходимо соответственно повышать скорость хвостовых участков струи, чтобы предотвратить преждевременное разрушение КС. Это можно осуществить увеличивая отбор энергии взрывчатого вещества (ВВ) в зоне основания облицовки. Известен кумулятивный заряд, описанный в патенте США N4387773, МКИ E 21 B 43/117 под названием «Скважинный перфоратор с кумулятивным зарядом». Кумулятивный заряд содержит корпус, заряд бризантного ВВ, который закреплен конической облицовкой, крышку, установленную на торце заряда, цилиндрический поясок ВВ около основания облицовки. Повышение пробивной способности осуществляется за счет введения цилиндрического пояска ВВ около основания облицовки. Недостатком известного заряда является снижение отбора энергии ВВ. Это обусловлено тем, что при ограничениях на навеску ВВ происходит перераспределение ВВ вдоль облицовки и снижение соотношения массы ВВ к массе облицовки в серединной части шашки заряда. Также к недостаткам относится то, что введение дополнительного цилиндрического пояска ВВ у основания облицовки приводит к увеличению деформации корпуса перфоратора, и то, что не учитывается воздействие крышки заряда на разгон облицовки. Наиболее близким к предлагаемому заряду является кумулятивный заряд по заявке Германии N4132676, МКИ F 42 B 1/02, который имеет оболочку, шашку ВВ с конической кумулятивной выемкой, металлическую облицовку, инициатор, крышку, установленную на торце заряда и состоящую из кольцевого защитного элемента и кольцевого тела. Недостатком такого кумулятивного заряда является то, что при разгоне кумулятивной облицовки может происходить торможение хвостовых участков облицовки на кольцевом теле и облицовка претерпевает преждевременный разрыв, что снижает эффективную длину кумулятивной струи и пробивную способность заряда. Это обусловлено тем, что при проектировании крышки заряда не учитывается соотношение масс ВВ и облицовки у основания. Это приводит к чрезмерному разгону облицовки под действием продуктов взрыва (ПВ) и нарушению режима схлопывания. Также к недостаткам относится сложность конструкции крышки и то, что движение защитного элемента, установленного на торце заряда, приводит к разгрузке продуктов взрыва, разлетающихся с торца заряда, и тем самым снижает отбор энергии элементами облицовки, прилегающими к ее основанию. Задачей предлагаемого изобретения является увеличение отбора энергии ВВ у хвостовых элементов, находящихся у основания облицовки, и повышение пробивной способности заряда. Технический результат — увеличение массы облицовки, переходящей в кумулятивную струю. Для получения такого технического результата в предлагаемом кумулятивном заряде, содержащем оболочку, шашку ВВ с конической кумулятивной выемкой, металлическую облицовку, инициатор, крышку, установленную на торце заряда, согласно изобретению шашка ВВ выполнена в виде усеченного конуса с цилиндром у большего основания, облицовка имеет толщину 1,5-3% от диаметра основания шашки ВВ для конической и 3-7% для цилиндрической частей, а толщина цилиндрической части шашки ВВ у основания равна 0,2-0,3 толщины облицовки, облицовка выполнена из материала плотностью 7- 10 г/см³ и прочностью на растяжение не более 160 МПа, крышка выполнена в виде тела вращения с внутренним профилем в форме усеченного конуса с кольцевым буртиком на большем основании, буртик выполнен шириной, равной суммарной толщине шашки ВВ и облицовки у их основания, причем облицовка выполнена из чугуна или из порошкового вольфрама. Это приводит к тому, что облицовка скользит по внутренней поверхности крышки без разрушения (взаимодействия) и без зазора между внутренней поверхностью крышки и облицовкой, в который могут прорываться ПВ (на стадии разгона облицовки), и к тому, что в цилиндрической части шашки ВВ толщина облицовки резко изменяется (увеличивается), что, в свою очередь, приводит к уменьшению соотношения массы ВВ к массе облицовки в области основания заряда. Так как в качестве материала облицовки используется материал с малым динамическим пределом прочности, то имеется возможность увеличить количество материала, переходящего в струю, без увеличения массы заряда ВВ, что ведет к увеличению эффективной длины струи и увеличению пробивной способности. На чертеже изображен кумулятивный заряд. Предлагаемый кумулятивный заряд содержит шашку ВВ 1 с кумулятивной выемкой, облицованной металлической облицовкой 2, металлическую оболочку 3, инициатор 4 и крышку 5 с кольцевым буртиком 6. Детонация к заряду передается со стороны инициатора с помощью детонирующего шнура (не показан). Кумулятивный заряд работает следующим образом. От внешнего импульса срабатывает ВВ, находящееся в инициаторе 4, детонация передается шашке ВВ основного заряда 1, кумулятивная облицовка 2 под действием продуктов взрыва заряда 1 схлопывается на оси. При выходе детонационной волны на торец шашки ВВ происходит «запирание» продуктов взрыва внутренней поверхностью крышки 5, причем кольцевой буртик 6 крышки должен закрывать слой ВВ, т.е. быть не меньше ширины слоя ВВ у основания, в противном случае произойдет прорыв ВВ. Под действием продуктов взрыва происходит разворот участков облицовки 2 близлежащих к ее основанию, причем торец основания облицовки 2 упирается в коническую внутреннюю поверхность крышки 5 и скользит по ней до полного разворота. При этом происходит схлопывание хвостовых участков облицовки 2 в нормальном режиме без преждевременного разрыва кумулятивной струи. Образованная кумулятивная струя, обладающая высокой скоростью взаимодействует с преградой (стенка корпуса перфоратора, обсадная труба, цементный камень, горная порода) и образует перфорационный канал, длина которого достаточна для осуществления гидродинамической связи между скважиной и продуктивным пластом. Если ширина кольцевого буртика 6 крышки 5 меньше толщины облицовки 2 у основания, то может произойти прорыв продуктов взрыва с торца шашки ВВ 1 во внутреннюю область кумулятивного заряда, что приведет к нарушению режима схлопывания и к уменьшению пробития. Если ширина кольцевого буртика намного больше толщины облицовки 2 у основания, то образуется выступ, который не дает облицовке скользить по внутренней поверхности крышки при схлопывании. При повороте облицовка ложится на выступ и рвется, в результате из-за уменьшения длины образующей облицовки, участвующей в струеобразовании, происходит ухудшение характеристик струи, что ведет к уменьшению пробития. Толщина цилиндрической части шашки ВВ 1 у основания составляет 0,2-0,3 толщины облицовки 2, увеличение толщины нецелесообразно из-за возможного прорыва ВВ вовнутрь кумулятивной облицовки 2 до завершения процесса струеобразования и из-за ускорения схлопывания хвостовых участков облицовки, что приведет к увеличению хвостовой части струи, т.е. к уменьшению растяжения струи и соответственно уменьшению глубины пробития. Уменьшение толщины цилиндрической части шашки ВВ нецелесообразно из-за уменьшения количества энергии продуктов взрыва участвующих в разгоне хвостовых участков облицовки, что приводит к образованию песта. Толщина кумулятивной облицовки составляет 1,5-3% от диаметра ее основания для конической части шашки ВВ 1, а для цилиндрической 3-7%. Уменьшение толщины приводит к уменьшению количества материала облицовки, уменьшению материала в струе и уменьшению пробития, также уменьшение толщины приводит к увеличению скорости схлопывания облицовки, к увеличению скорости струи и к ее преждевременному разрыву, а следовательно к уменьшению пробития. Увеличение толщины приводит к увеличению материала облицовки, к уменьшению скорости схлопывания облицовки, уменьшению градиента в струе и уменьшению скорости струи, что ведет к уменьшению пробития. Также увеличение толщины облицовки приводит к образованию пестов из-за недостатка энергии струеобразования. Для выявления предельных значений плотности материала облицовки проводились исследования на композиционных облицовках из W+Cu при постоянных геометрических размерах (плотность менялась за счет процентного соотношения входящих компонентов) (см. табл. 1). Параметры заряда: диаметр основания заряда — 34 мм; диаметр облицовки — 24 мм; разнотолщинность облицовки — 0,3/1,0. Как следует из табл. 1, максимальная глубина пробития была при плотности материала облицовки 7,1 до 10,2 г/см³. Также проводились исследования на чугунных облицовках с разной прочностью на растяжение (см. табл. 2). Прочность менялась за счет внутренней структуры чугуна. Параметры заряда те же. Как следует из табл. 2, максимальная глубина пробития была при прочности на растяжение не более 160 МПа. Для подтверждения работоспособности заявляемого технического решения были проведены испытания кумулятивных зарядов для перфораторов. Кумулятивный заряд имел облицовку диаметром у основания 39 мм, толщина стенки изменялась от 0,7 мм до 2 мм для конической части шашки ВВ (1,5-3% от диаметра шашки), для цилиндрической части шашки ВВ толщина стенки кумулятивной облицовки составляла 2-2,5 мм (3-7% от диаметра основания шашки ВВ). Шашка ВВ изготавливалась на основе октогена. Масса шашки ВВ — 23 г. Толщина ВВ у основания облицовки составляла 0,8 мм (0,2-0,3 толщины облицовки). Угол раствора конуса внутренней поверхности крышки равен 100^o. В качестве материала облицовки использовался чугун, плотность 7 г/см³, предел прочности на растяжение 150 МПа и композиционный материал на основе порошкового вольфрама, плотность 10 г/см³, предел прочности на сжатие 20 МПа. Масса чугунной облицовки 23 г, соотношение массы облицовки к массе шашки ВВ равно 1. Масса композиционной облицовки 30 г, соотношение массы облицовки к массе шашки ВВ равно 1,3. Для сравнения были использованы заряды без крышки с чугунной облицовкой (толщиной от 0,7 мм в вершинной части до 1,5 мм у ее основания, массой 18 г, соотношение массы облицовки к массе шашки ВВ равно 0,78), с композиционной облицовкой той же геометрии (масса 25 г, соотношение массы облицовки к массе шашки ВВ равно 1,09). Оценка пробивной способности зарядов проводилась путем отстрела кумулятивных зарядов по комбинированным мишеням (сталь Ст.3 10 мм + цементно-песчаный раствор _сж =35 МПа). Заряд с чугунной облицовкой имел пробивную способность 440 мм, а с облицовкой из композитного материала на основе вольфрама — 550 мм. Заряд без крышки с чугунной облицовкой имел пробивную способность 370 мм, а с композиционной облицовкой — 460 мм. Во всех случаях перфорационные каналы были свободны от пестов. Таким образом, испытания показали, что заявляемый кумулятивный заряд обеспечивает увеличение массы облицовки, переходящей в кумулятивную струю без увеличения массы ВВ, увеличивает кинетическую энергию кумулятивной струи, что обеспечивает повышение пробивной способности заряда и исключает засорение перфорационного канала пестом, улучшение фильтрационных свойств и повышение продуктивности канала.

Формула изобретения

1. Кумулятивный заряд, содержащий оболочку, шашку ВВ с конической кумулятивной выемкой, металлическую облицовку, инициатор, крышку, установленную на торце заряда, отличающийся тем, что шашка ВВ выполнена в виде усеченного конуса с цилиндром у большего основания, облицовка имеет толщину 1,5 — 3% от диаметра конической и 3 — 7% цилиндрической частей шашки ВВ, а толщина цилиндрической части шашки ВВ у основания равна 0,2 — 0,3 толщины облицовки, облицовка выполнена из материала с плотностью 7 — 10 г/см³ и статической прочностью на растяжение не более 160 МПа, крышка выполнена в виде тела вращения с внутренним профилем в форме усеченного конуса с кольцевым буртиком на большем основании, при этом буртик выполнен шириной, равной суммарной толщине шашки ВВ и облицовки у их основания. 2. Кумулятивный заряд по п.1, отличающийся тем, что облицовка выполнена из чугуна. 3. Кумулятивный заряд по п.1, отличающийся тем, что облицовка выполнена из порошкового вольфрама.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

findpatent.ru

Кумулятивный заряд — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Кумулятивный заряд

Cтраница 1

Кумулятивные заряды ЗПКО89 и ЗПК073 ( табл. 2.12) в бумажно-литых оболочках смонтированы в перфораторах типа ПКО на металлической ленте и закреплены пружинными фиксаторами. В перфораторах типа ПКОТ кумулятивные заряды установлены в отверстиях опорной трубы и закреплены также пружинными фиксаторами.  [1]

Кумулятивные заряды с цилиндрическими облицовками ( а) формируют высокоскоростные безградиентные диспергированные струи, имеющие максимальные скорости головной части КС, но, в силу малой плотности, не обладающие достаточной пробивной способностью, а потому и не имеющие широкого практического применения.  [3]

Кумулятивные заряды, в зависимости от их назначения и конструктивных особенностей, могут быть выполнены без ограничительных оболочек ( корпусов), или лее в оболочках из различных материалов.  [4]

Кумулятивные заряды, изготовленные с такими и еще меньшими погрешностями, часто называют прецизионными. Как видно, наименьший допуск задается на разностенность КО, допуск на разностенность заряда ВВ может быть в 5.5 — 6 раз больше, а на разностенность корпуса в 10 — 12 раз больше, чем на разностенность кумулятивной облицовки.  [6]

Кумулятивные заряды, используемые для перфорации скважин, являются частью конструкции — кумулятивного перфоратора.  [8]

Кумулятивный заряд является взрывным устройством, которое приобрело большое значение в практике применения ВВ как для военных, так и промышленных целей. Суть кумулятивного эффекта иллюстрирует фиг.  [9]

Кумулятивный заряд представляет собой прессованную шашку флегматизированного или пластифицированного ВВ с конической медной облицовкой и промежуточные детонаторы, закрепленные в бумажнолитой оболочке с помощью вклеенной пресс-шпановой манжеты. ДШ, установлен в углублении на внутренней поверхности корпуса и зафиксирован картонной втулкой, которая одним концом входит в кумулятивную выемку заряда, а вторым — в окно, имеющееся в стенке корпуса. Окна закрыты металлическими дисками и резиновыми уплотнительными пробками.  [10]

Кумулятивный заряд помещен в стеклянную или ситал-ловую оболочку, состоящую из двух частей и загерметизированную путем склеивания шлифованных торцов или с помощью резинового бандажа и прессшпановой прокладки. На внешней поверхности оболочки имеется седловидная. ДШ, которая улучшает условия возбуждения детонации заряда и предохраняет шнур от повреждения при спуске перфоратора в скважину. Заряды направлены кумулятивными выемками поочередно в противоположные стороны.  [11]

Кумулятивный заряд представляет собой порошкообразное ВВ, помещенное в специальный патрон с кумулятивной выемкой, или сплошной прессованный заряд тротила. Торцевая часть заряда имеет углубление для детонатора зажигательной трубки, электродетонатора или отрезка детонирующего шнура.  [12]

Кумулятивные заряды к перфораторам ПКОС собраны в металлических оболочках и имеют термостойкость 250 и 200 С. Заряды с термостойкостью 200 С предназначены для работы в скважинах при высоком давлении, но умеренной температуре. Из-за отсутствия гибкого детонирующего шнура, термостойкого до 250 С, использован шнур в алюминиевой оболочке, инициируемый взрывным патроном ЭДПВ-250. Для надежного возбуждения детонации кумулятивных зарядов шнуром в алюминиевой оболочке они снабжены высокочувствительным промежуточным детонатором, содержащим небольшую навеску инициирующего ВВ и поэтому устанавливаемым в заряд непосредственно при заряжании перфоратора у устья скважины.  [13]

Кумулятивные заряды в оболочках из бумажного литья, используемые в перфораторах типов ПК и ПК-ДУ, дешевле и меньше деформируют корпус, чем заряды в металлических или пластмассовых оболочках. Замена пластмассовых оболочек бумажнолиты-ми, произведенная на основании исследований, выполненных Н. Г. Григоряном, позволила вдвое повысить долговечность корпуса перфоратора, изготовляемого из дорогостоящей дефицитной хромоникелемолибденовой стали. Однако бумажнолитая оболочка исключает возможность применения более прогрессивной технологии изготовления кумулятивных зарядов путем совместного прессования шашки ВВ и кумулятивной облицовки непосредственно в оболочку для повышения стабильности и эффективности действия заряда.  [14]

Кумулятивные заряды торпед отличаются от кумулятивных зарядов перфораторов меньшим ( 30 — 35) углом раствора конуса металлической воронки, значительными размерами и более высоким бризантным ( дробящим) эффектом.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru