Инженерные боеприпасы

Еще один кумулятивный миф.

Предисловие Веремеева Ю.Г.
Текст этой статьи целиком взят из статьи В.И.Мураховского, опубликованной в сайте "Отвага", которого к великому сожалению больше не существует и читатели потеряли к нему доступ. Я также не смог связаться с автором статьи и испросить у него разрешения на перепечатку этого очень интересного материала. Поэтому я взял на себя смелость сделать это без ведома автора. Надеюсь, он не будет на меня в обиде за самовольство, тем более, что я указываю его авторство. Впрочем, если В.И. потребует, я немедленно удалю эту статью из сайта.

Я позволил себе лишь некоторые комментарии и некоторые несущественные сокращения поскольку  автор ориентируется больше на специалистов, а для обычного читателя приводимые им таблицы и данные мало понятны и неинтересны.

Конец предисловия.

Итак.

На заре практического использования кумулятивных боеприпасов, в годы Второй мировой войны, их вполне официально именовали "бронепрожигающими", поскольку в те времена физика кумулятивного эффекта была неясна. И хотя в послевоенный период было точно установлено, что кумулятивный эффект никакого отношения к "прожиганию" не имеет, отголоски этого мифа встречаются до сих пор в обывательской среде.

Комментарий Веремеева Ю.Г. Думается появление термина "бронепрожигающий" было связано с тем, что пробоина после воздействия кумулятивного снаряда значительно меньше калибра снаряда, края  входа струи в броню явно оплавлены, в месте выхода струи внутрь танка нет отколов брони столь характерных для обычных бронебойных снарядов (калиберных и подкалиберных). Плюс, как правило, после поражения внутри танка начинался пожар.

Но в целом можно считать, что бронепрожигающий миф благополучно скончался. Однако свято место пусто не бывает и на смену одному мифу в отношении кумулятивных боеприпасов немедленно явился другой… На этот раз на поток было поставлено производство фантазий о действии кумулятивных боеприпасов по экипажам бронеобъектов.

Основные постулаты фантазёров таковы:
* экипажи танков якобы убивает избыточным давлением, создаваемым внутри бронеобъекта кумулятивным боеприпасом после пробития брони;
*экипажи, которые держат люки открытыми, якобы остаются в живых благодаря "свободному выходу" для избыточного давления.

Вот образчики таких высказываний с разных форумов, сайтов "знатоков" и печатных изданий (орфография оригиналов сохранена, среди цитируемых есть весьма авторитетные печатные издания):

Наверное, достаточно "ужасов войны" в изложении как граждан, интересующихся военным делом, так и самих военнослужащих. Переходим к делу – к опровержению этих заблуждений. Сначала рассмотрим, возможно ли в принципе появление якобы "убойного давления" внутри бронеобъектов от воздействия кумулятивных боеприпасов. Прошу извинения у знающих читателей за теоретическую часть, они могут её пропустить.

ФИЗИКА КУМУЛЯТИВНОГО ЭФФЕКТА

Принцип действия кумулятивных боеприпасов основан на физическом эффекте накопления (кумуляции) энергии в сходящихся детонационных волнах, образующихся при подрыве заряда ВВ, имеющего выемку в форме воронки. В результате в направлении фокуса выемки образуется высокоскоростной поток продуктов взрыва – кумулятивная струя. Увеличение бронебойного действия снаряда при наличии выемки в разрывном заряде было отмечено ещё в XIX веке (эффект Монро, 1888 г.), а в 1914 году получен первый патент на бронебойный кумулятивный снаряд.

Металлическая облицовка выемки в заряде ВВ позволяет сформировать из материала облицовки кумулятивную струю высокой плотности. Из наружных слоёв облицовки формируется так называемый пест (хвостовая часть кумулятивной струи). Внутренние слои облицовки образуют головную часть струи. Облицовка из тяжелых пластичных металлов (например, меди), образует сплошную кумулятивную струю с плотностью 85-90% от плотности материала, способную сохранять целостность при большом удлинении (до 10 диаметров воронки). Скорость металлической кумулятивной струи достигает в её головной части 10-12 км/с. При этом скорость движения частей кумулятивной струи вдоль оси симметрии неодинакова и составляет до 2 км/с в хвостовой части (т.н. градиент скорости). Под действием градиента скорости струя в свободном полете растягивается в осевом направлении с одновременным уменьшением поперечного сечения. На удалении более 10-12 диаметров воронки кумулятивного заряда струя начинает распадаться на фрагменты и её пробивное действие резко снижается.

Комментарий Веремеева Ю.Г. Мураховский здесь как и Орленко оперирует термином "пест", что является более точным и приемлемым термином, нежели совершенно неуклюжий и породивший множество заблуждений термин "ударное ядро".

Однако я не могу согласиться с   Мураховским относительно дальности пробивного действия кумулятивной струи. Например, советская мина ТМ-83 пробивает  100 мм. брони на дальности от 5 до 50 метров (данные из инструкции к мине). При этом диаметр кумулятивной воронки около 300мм. По Мураховскому   получается, что мина в состоянии пробить борт танка на удалении  не более 3-4 метров.

Опыты по улавливанию кумулятивной струи пористым материалом без её разрушения показали отсутствие эффекта перекристаллизации , т.е. температура металла не достигает точки плавления, она даже ниже точки первой перекристаллизации. Таким образом, кумулятивная струя представляет собой металл в жидком состоянии, нагретый до относительно низких температур. Температура металла в кумулятивной струе не превышает 200-400 градусов (некоторые эксперты верхнюю границу оценивают в 600 градусов).

Комментарий Веремеева Ю.Г.   Исследования, проводившиеся в  МВТУ  им. Баумана под руководством Л.П. Орленко показали, что температура кумулятивной струи достигает 900-1000 градусов. Орленко уточняет, что металл облицовки в кумулятивной струе не находится в жидком состоянии, но приобретает свойства квазижидкости, т.е. ведет себя как жидкость.

При встрече с преградой (бронёй) кумулятивная струя тормозится и передает давление преграде. Материал струи растекается в направлении, обратном её вектору скорости. На границе материалов струи и преграды возникает давление, величина которого (до 12-15 т/кв.см) обычно на один-два порядка превосходит предел прочности материала преграды. Поэтому материал преграды выносится ("вымывается") из зоны высокого давления в радиальном направлении.

Комментарий Веремеева Ю.Г.   Образно говоря, это напоминает проплавление льда струей воды.

На снимке справа: Разрез металлического бруса пробитого (неполное пробитие)  металлической кумулятивной струей. Из экспозиции военного музея в г.Кобленц (Германия).

Заброневое действие кумулятивного боеприпаса обеспечивается высокоскоростной кумулятивной струей, проникшей сквозь преграду, и вторичными осколками брони. Температуры струи достаточно для воспламенения пороховых зарядов, паров ГСМ и гидравлических жидкостей. Поражающее действие кумулятивной струи, количество вторичных осколков уменьшаются с увеличением толщины брони.

Комментарий Веремеева Ю.Г.   Думается не осколками брони поражается экипаж и  внутреннее оборудование танка, а каплями расплавленной брони. Об этом свидетельствуют истории болезни членов экипажей бронемашин, подвергшихся поражению кумулятивными гранатами.

ФУГАСНОЕ ДЕЙСТВИЕ КУМУЛЯТИВНОГО БОЕПРИПАСА

 Теперь подробнее по избыточному давлению и ударной волне. Сама по себе кумулятивная струя никакой значимой ударной волны не создаёт в силу своей небольшой массы. Ударную волну создаёт подрыв заряда ВВ боеприпаса (фугасное действие). Ударная волна НЕ МОЖЕТ проникнуть за толстобронную преграду через отверстие, пробитое кумулятивной струей, потому что диаметр такого отверстия ничтожен, какого-либо значимого импульса через него передать невозможно. Соответственно, не может создаваться избыточное давление внутри бронеобъекта..

Образующиеся при взрыве кумулятивного заряда газообразные продукты находятся под давлением 200-250 тыс. атмосфер и нагреты до температуры 3500-4000градусов. Продукты взрыва, расширяясь со скоростью 7-9 км/с, наносят удар по окружающей среде, сжимая и среду, и находящиеся в ней объекты. Прилегающий к заряду слой среды (например, воздух) мгновенно сжимается. Стремясь расшириться, этот сжатый слой интенсивно сжимает следующий слой, и так далее. Процесс этот распространяется по упругой среде в виде так называемой УДАРНОЙ ВОЛНЫ.

Граница, отделяющая последний сжатый слой от обычной среды, называется фронтом ударной волны. На фронте ударной волны происходит резкое повышение давления. В начальный момент формирования ударной волны давление на её фронте достигает 800-900 атмосфер. Когда ударная волна отрывается от теряющих способность к расширению продуктов детонации, она продолжает самостоятельное распространение по среде. Обычно отрыв происходит на удалении 10-12 приведённых радиусов заряд.

Комментарий Веремеева Ю.Г.   Прошу обратить внимание на этот аспект, понятный даже дилетанту. Поясняю на предельно простом уровне то, что Мураховский объяснил научно точно:

Взрыв-то боеприпаса происходит снаружи (на броне), а не внутри танка!  Следовательно, ударная волна, сиречь огромное давление воздуха возникает снаружи, а не внутри машины. И распространяется ударная волна со сверхзвуковой скоростью. У нее просто нет времени, чтобы через отверстие диаметром в несколько миллиметров  или десятков миллиметров (до 80мм.) проникнуть внутрь машины.

Фугасное действие заряда по человеку обеспечивается давлением во фронте ударной волны и удельным импульсом. Удельный импульс равен количеству движения, которое несёт в себе ударная волна, отнесённому к единице площади фронта волны. Человеческое тело за краткое время действия ударной волны поражается давлением в её фронте и получает импульс движения, что приводит к контузиям, повреждениям наружных покровов, внутренних органов и скелета.

Комментарий Веремеева Ю.Г.   Вот с этого места стоит читать особенно тщательно. Ниже Мураховский собственно и разоблачает миф о том, что при открытых люках танка шансов у экипажа выжить больше, чем при закрытых.

Механизм формирования ударной волны при подрыве заряда ВВ на поверхностях отличается тем, что дополнительно к основной ударной волне формируется отражённая от поверхности ударная волна, совмещающаяся с основной. При этом давление в совмещённом фронте ударной волны в некоторых случаях почти удваивается. Например, при подрыве на стальной поверхности давление на фронте ударной волны составит 1,8-1,9 по сравнению с детонацией такого же заряда в воздухе. Именно такой эффект происходит при детонации кумулятивных зарядов противотанковых средств на броне танков и другой техники.

Комментарий Веремеева Ю.Г.  Т.е. если кумулятивный снаряд (граната) взорвался непосредственно на броне, то ударная волна взрыва удваивается (прямая ударная волна + ударная волна отраженная от брони). И заметьте - это снаружи на броне, а не в заброневом пространстве.

В силу небольших габаритов танков и других бронеобъектов, а также детонации кумулятивных зарядов на поверхности брони, фугасное действие на экипаж в случае ОТКРЫТЫХ ЛЮКОВ машины обеспечивается сравнительно небольшими зарядами кумулятивных боеприпасов. Например, при попадании в центр бортовой проекции башни танка путь ударной волны от точки детонации до проёма люка составит около метра, при попадании в лобовую часть башни менее 2 м, в кормовую часть – менее метра.

Давление на фронте ударной волны в локальных точках может как снижаться, так и увеличиваться при взаимодействии с различными объектами. Взаимодействие ударной волны даже с объектами небольших размеров, например с головой человека в каске, приводит к кратным локальным изменениям давления. Обычно такое явление отмечается при наличии преграды на пути ударной волны и проникновении (как говорят – "затекании") ударной волны внутрь объектов через открытые проёмы.

Комментарий Веремеева Ю.Г.    Мураховский здесь объясняет, что ударная волна от взрыва снаружи на броне хоть обычного снаряда, хоть кумулятивного   наиболее опасна для экипажа  именно  при открытых люках. Через маленькую пробоину, проделанную кумулятивной струей ударная волна затечь в танк не поспевает, а вот через достаточно большие проемы открытых люков запросто.

Таким образом, теория не подтверждает гипотезу об уничтожающем действии избыточного давления кумулятивного боеприпаса внутри танка. Ударная волна кумулятивного боеприпаса образуется при взрыве заряда ВВ и может проникнуть внутрь танка только через отверстия люков.

Поэтому люки СЛЕДУЕТ ДЕРЖАТЬ ЗАКРЫТЫМИ. Кто этого не делает, рискует получить сильную контузию, а то и погибнуть от фугасного действия при подрыве кумулятивного заряда.(В. Ю.Г.  ...который всегда происходит снаружи танка, а не внутри него).

В каких обстоятельствах возможно опасное повышение давления внутри закрытых объектов?

Только в тех случаях, когда кумулятивным и фугасным действием заряда ВВ в преграде пробивается отверстие, достаточное для затекания продуктов взрыва и создания внутри ударной волны. Синергетический эффект достигается сочетанием кумулятивной струи и фугасного действия заряда на тонкобронных и непрочных преградах, что приводит к конструкционному разрушению материала, обеспечивая затекание продуктов взрыва за преграду.

Комментарий Веремеева Ю.Г.  Проще говоря, если по БТР, БМП  или БМД с их   тонкой броней стрелять достаточно мощным кумулятивным снарядом (более сильным чем   граната ПГ-7В гранатомета РПГ-7), то здесь он выступает скорее, как обычный фугасный снаряд и просто силой взрыва (ударной волной) проламывает броню. Кстати, аналогичный эффект дает термобарическая граната огнемета РПО-А.

ПРАКТИКА

 Приходилось стрелять из 115-мм и 125-мм танковых пушек кумулятивным снарядом, из РПГ-7 кумулятивной гранатой по разным целям, в том числе каменно-бетонному ДОТу, самоходной установке ИСУ-152 и бронетранспортёру БТР-152.
Старенький бронетранспортёр, дырявый как решето, был разрушен фугасным действием снаряда, в остальных случаях никакого якобы "сокрушающего действия ударной волны" внутри целей не обнаружено.

Несколько раз осматривал подбитые танки и БМП, в основном поражённые из РПГ и СПГ. Если нет подрыва топлива или боеприпасов, воздействия ударной волны также незаметно. Кроме того, не отмечалось контузии у выживших экипажей, машины которых пострадали от РПГ. Были глубокие ожоги брызгами металла, но контузий от избыточного давления – не было.

Многочисленные свидетельства и факты периода кампаний в Чеченской республике о поражении танков, БТР и БМП кумулятивными боеприпасами РПГ и ПТУР не выявили влияния избыточного давления. Все случаи гибели, ранений и контузий экипажей объясняются либо поражением кумулятивной струёй и фрагментами брони, либо фугасным действием кумулятивных боеприпасов.

Существуют официальные документы, описывающие характер повреждений танков и экипажей кумулятивными боеприпасами:

"Танк Т-72Б1 … изготовлен ПО "Уралвагонзавод" (г. Нижний Тагил) в декабре 1985 г. Участвовал в действиях по наведению конституционного порядка в ЧР в 1996 году и получил боевые повреждения, приведшие к гибели командира танка…
При осмотре объекта специалистами было выявлено 8 боевых повреждений. Из них:
* на корпусе – 5 повреждений (3 попадания кумулятивной гранатой в участки борта, защищенные ДЗ, 1 попадание кумулятивной гранатой в резинотканевый экран, не защищенный ДЗ, 1 попадание осколочной гранатой в кормовой лист);
* на башне – 3 повреждения (по 1 попаданию кумулятивной гранатой в лобовую, бортовую и кормовую части башни).
Обстрел танка велся кумулятивными гранатами из ручных гранатометов типа РПГ-7 (бронепробиваемость до 650 мм) или РПГ-26 "Муха" (бронепробиваемость до 450 мм) и осколочными гранатами типа ВОГ-17М из подствольных гранатометов или АГС-17 "Пламя".
Анализ характера поражений и их взаимное расположение с достаточно большой долей вероятности позволяет сделать вывод, что в момент начала обстрела танка башня и пушка его находились в положении "по-походному", зенитная установка "Утес" была отвернута назад, а крышка люка командира была приоткрыта или открыта полностью.
Последнее могло привести к поражению командира танка продуктами взрыва кумулятивной гранаты и ДЗ при попадании в правый борт башни без пробития брони.
После полученных повреждений машина сохранила способность к передвижению своим ходом…
Корпус машины, узлы ходовой части, моторно-трансмиссионная установка, боекомплект и внутренние топливные баки, в целом оборудование корпуса сохранили работоспособность. Несмотря на сквозное пробитие брони башни и некоторые повреждения элементов A3 и СТВ, пожар внутри машины не возник, сохранена возможность ведения огня в ручном режиме, а механик-водитель и наводчик остались живы."

ЭКСПЕРИМЕНТ

Наконец – последний гвоздь в крышку гроба обсуждаемого мифа. Неопровержимые факты, полученные экспериментальным путём.

Оборонная исследовательская служба вооружённых сил Дании провела испытания эффективности кумулятивных суббоеприпасов для 155-мм снарядов, выбрав в качестве объекта танк "Центурион".
Датчане использовали методику статических испытаний, разместив суббоеприпасы на башне и корпусе машины под различными углами. Внутри машины, на местах экипажа в обитаемом отделении, и по всему танку поместили датчики давления, температуры, ускорений. В процессе исследований на танке провели 32 подрыва суббоеприпасов.
Мощность кумулятивных боеприпасов была такова, что кумулятивная струя зачастую пробивала танк сверху донизу, да ещё оставляла под днищем воронку в грунте.

При этом установленные в танке датчики НЕ ЗАФИКСИРОВАЛИ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ.

В 2008 году на 24-м международном симпозиуме по баллистике доктор Манфред Хельд из оборонного департамента Defence and Security Systems аэрокосмической корпорации EADS представил доклад "Behind Armour Effects at Shaped Charge Attacks" (Заброневое действие кумулятивных боеприпасов).
В докладе обобщены результаты новейших экспериментов, с использованием современных измерительных средств и методик, по исследованию поражающих факторов кумулятивных боеприпасов. Здесь нет смысла приводить сотни цифр, полученных в ходе экспериментов. Достаточно общей картины заброневого действия кумулятивных боеприпасов, показанной на итоговом рисунке из доклада. Интересующий нас эффект избыточного давления (Blast) отмечен как НЕЗНАЧИТЕЛЬНЫЙ (согласно отечественной классификации – нулевая степень поражения). Что, собственно, и не подлежало сомнению в кругах специалистов.
А вот сама кумулятивная струя (Residual Jet Material) и осколки (Spalls) представляют серьёзную опасность. Отмечена также средняя степень опасности фугасного действия боеприпаса с наружной стороны брони, что лишний раз подчёркивает вредность обсуждаемого мифа.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ВЫВОД

Если кумулятивная струя и  капли   брони не поражают людей и пожаро-/взрывоопасное оборудование танка, то экипаж благополучно выживает при условии нахождения внутри бронетехники и закрытых люках!

Июль 2014г.

Источники  и литература

1. Сайт "Отвага"
2. Л.П.Орленко. Физика взрыва. Том 2. Физматлит. Москва. 2002г.
3. В.В.Майер. Кумулятивный эффект в простых опытах. Наука. Москва. 1989г.
4. Экспозиция военного музея в Кобленце.
5.М.Сухаревский. Взрывчатые вещества и взрывные работы. Том 1. Государственное техническое издательство. Москва. 1923г.
6.В.И.Мураховский, С.П.Федосеев. Оружие пехоты. АРСЕНАЛ-ПРЕСС. Москва. 1992г.
7.Курс артиллерии, книга 5. Боеприпасы. Воениздат. Москва. 1949.
8.Reactive Armor. Travis Hagan. Explosives Engineering MNGN 498; March 18, 2002.
9. Понд Р., Гласс К.  Высокоскоростные ударные явления. Мир. Москва 1973.
10.Б.А. Эпов. Основы взрывного дела.  Воениздат. Москва. 1974.
11.Противотанковая противобортовая мина ТМ-83. Инструкция по устройству и применению. Военное издательство. Москва. 1984г.

---***---

Главная страница
-инженерные боеприпасы

Заметки на полях.
Интересно, как живучи мифы. Даже среди тех, кто имел дело с явлениями  и испытал их воздействие на себе. Я имею в виду и "пули со смещенным центром тяжести", и  вот этот кумулятивный миф, и невероятную мощь "пластиковой взрывчатки".

Я нахожу этому два объяснения. Первое это то, что воюют одни, а пишут о войне и связанных с нею  явлениях другие, которые в них не смыслят "ни уха, ни рыла".
Второе это любовь военных вешать лапшу на уши доверчивым штафиркам. Для офицера, а тем паче воевавшего солдата, нет больше развлечения, чем рассказывать военные ужастики. Особенно, глядя в широко округлившиеся от сладкого ужаса  глаза и предвкушающего очередную сенсационную статью журналиста. Ну а если он при этом подливает и подливает в  твой стакан....

Думаю, что еще один ушат холодной воды, вылитой Мураховским на головы людей, далеких от военного дела, тут ничего не изменит.

Что делать, многие люди и в возрасте любят сказки, а заглянуть в реальность это так уныло и скучно.

Ведь как здорово,  страшновато и любопытно, увидев нечто необычное на небе, воскликнуть "И я видел НЛО!"

И как неприятно услышать рядом скрипучий голос, разом убивающий всякую романтику- "Да это шар-зонд в лучах солнца из-за горизонта".