Кумулятивное действие взрыва
Особенности действия взрыва, обусловленные формой заряда и местом расположения детонатора в заряде, называются направленным действием взрыва. Действие, обусловленное выемкой в заряде и являющееся наиболее разрушительным по сравнению с другими видами направленного действия, называют кумуляцией.
Схема действия кумулятивного заряда показана на рис. 2. Детонатор помещают в противоположной от кумулятивной выемки стороне для создания направленного действия в сторону выемки. Поток продуктов взрыва сжимается в месте выемки в весьма плотную струю.
Кумулятивный эффект - существенное повышение направленного бризантного действия и является характерной формой действия взрыва зарядов ВВ. Как показывают результаты исследований, максимальная скорость кумулятивной струи (скорость ее головной части) для зарядов из выЛ
сокобризантных ВВ достигает (12...15)х10 м/с, плотность кумулятивной
-5 "5
струи более 1 000 кг/м , давление порядка 50х10 МПа.
Фокусное расстояние f, на котором достигается наибольшая плотность продуктов взрыва в кумулятивной струе, зависит от формы выемки и свойств ВВ, главным образом, от скорости детонации. Чем меньше кривизна кумулятивной выемки и меньше скорость детонации ВВ, тем больше фокусное расстояние. Как правило, размеры кумулятивной струи имеют следующую взаимосвязь с диаметром заряда:
При заданном профиле выемки и выбранном ВВ фокусное расстояние может быть изменено путем введения внутрь заряда, специально подобранных линз из инертного материала или другого ВВ.
Существенная особенность взрыва кумулятивного заряда состоит в том, что в создании кумулятивной струи участвует лишь небольшая часть массы, непосредственно примыкающая к поверхности кумулятивной выемки.
Эта часть заряда называется непосредственно кумулятивной частью (НКЧ).Масса НКЧ зависит от формы и размеров заряда и выемки плотности ВВ и заключается в тонком поверхностном слое, толщина которого уменьшается в направлении от вершины к основанию выемки. Для цилиндрического заряда с конической выемкой масса НКЧ определяется по формуле.
где h - глубина выемки; г - полукалибр заряда, равный радиусу основания конуса выемки.
НКЧ в этом случае составляет не более 7% массы всего заряда.
Кумулятивное действие проявляется наиболее сильно, если на внутренней поверхности конической выемки поместить тонкий слой металла. На рисунке показаны последовательные стадии процесса обжатия детонационной волной металлической облицовки конической кумулятивной выемки. Детонационная волна распространяется слева направо (рис. 3).
Под действием давления детонационной волны облицовка начинает двигаться к центру, как бы обжимаясь и смыкаясь. После смыкания вещество облицовки делится на две части, роль которых существенно различна. Слева от точки смыкания («узла») из наружных слоев облицовки образуется "пест" (или стержень), в который переходит большая часть массы облицовки. Пест не играет какой-либо роли в пробивающем действии. Справа от точки смыкания из внутренних слоев облицовки образуется кумулятивная струя - струя металла, движущегося с большой скоростью направо. Именно эта струя обеспечивает пробивание преград значительной толщины.
Кумулятивный эффект используется в артиллерийских и реактивных боеприпасах не только для бронепробивания, но и для инициирования разрывных зарядов обычных ВВ и возбуждения термоядерных цепных реакций. Широкое применение кумулятивные заряды нашли в подрывных работах для пробивания больших толщ, прочных сооружений и перерезания толстых металлических листов.