Разлет продуктов детонации с косой поверхности
При подходе детонационной волны к косому срезу заряда продукты детонации под действием градиента давления получают соответствующую скорость направленную почти по нормали к поверхности. Градиент давления возникает из-за существенной разницы между скоростью детонации и скоростью движения продуктов. Результирующая составляющая обычно на 5-15° отклоняется от нормали.
Кумулятивная выемка и природа кумуляции.
Если соединить два косых заряда, то получается кумулятивная выемка. В результате взрыва получается сходящаяся струя продуктов детонации, которая на определенном расстоянии от заряда достигает максимальной плотности. Это расстояние называется фокусным расстоянием. Важно подчеркнуть, что максимум пробивной способности кумулятивного заряда реализуется не при контактном взрыве, а при расположении его на фокусном расстоянии. Это объясняется тем, что параметры газовой кумулятивной струи в фокусе достигают очень больших значений. Плотность струи pс>1г/см3, а скорость ωс=10-12 км/с. такая струя создает динамический напор ≈500 тыс. атм., что значительно превосходит предел текучести стали, она начинает течь. Чем и объясняется бронепробивное действие.
Действие кумулятивного заряда с металлической оболочкой.
Наибольшей пробивной способностью обладают кумулятивные заряды, имеющие металлическую облицовку выемки. Под действием детонационной волны, перемещающейся вдоль поверхности выемки, металлическая облицовка, как и продукты детонации, движутся по нормали к поверхности.
Соударяясь, материал облицовки образует высоко скоростную (до 8 км/с) кумулятивную струю, куда расходуется около 10% материала оболочки.
Остальные 90% металла образуют так называемый пест. При схлопывании металлическая оболочка приобретает следующий вид:
Рисунок 6. Последовательные стадии формирования кумулятивной струи
1-положение фронта детонации; 2-пест; 3-струя.
В результате концентрации энергии взрыва и создания уплотнённой газово-металлической струи в области кумулятивной выемки, частицы наружного слоя металла воронки под действием упругого удара получают движение, отрываются от воронки и летят с большей скоростью (до 12-15 км/с), образуя иглу кумулятивной струи.
Бронепробивное действие струи тем выше, чем выше плотность облицовки (свинец, медь, железо) и чем больше длина струи.
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.
Дальность действия (то есть место наибольшей концентрации) кумулятивной струи приблизительно равно диаметру кумулятивной полости. Лишь на таком расстоянии постигается прожигание брони. Согласно формуле Покровского ее толщина в миллиметрах равна тройному корню веса ВВ (эквивалент тротила в граммах) помноженного на 20.
Это расстояние исчисляется от нескольких десятков сантиметров у ракетных снарядов до пары метров у бетонобойных тандемных БГ авиабомб и управляемых ракет.