Общие представление об эффекте

Кумулятивный эффект есть существенное повышение местного действия взрыва. Этот эффект получается при использовании зарядов, имеющих на одном из концов выемку. Если такой заряд подорвать со стороны противоположной выемке, то бризантный эффект в направлении оси выемки окажется значительно большим, чем при действии обычных зарядов. Экспериментально было установлено, что если поверхность кумулятивной выемки покрыть тонкой металлической облицовкой, то бронебойное действие кумулятивного заряда во много раз увеличится.

Сравним действие на стальную плиту трёх цилиндрических зарядов одинаковых размеров, один из которых не имеет выемки, второй имеет коническую выемку, а у третьего коническая выемка покрыта тонкой металлической облицовкой. Все заряды имеют непосредственный контакт основания цилиндра или конической выемки с плитой.

При инициировании взрыва со стороны свободного торца шашки, не имеющей выемки, после прохождения детонационной волны по ВВ на контакте с плитой возникнет огромное давление вследствие отражения детонационной волны и уплотняющегося потока продуктов детонации. Согласно Рюденбергу это давление равно

, (2.7)

где - количество движения продуктов детонации в зоне детонационной волны. Это давление намного превосходит предел прочности стали. Однако, импульс от взрыва передаётся плите в основном за очень короткий промежуток времени τ. Этот промежуток времени соответствует времени пробега по заряду волны разрежения. При длине заряда ВВ, равной L и скорости волны разрежения D/2

τ = 2L/D (2.8)

В случае D=8000м/с и L = 20см; τ = 5 10^-5с. В результате на плите появится вмятина.

Более значительные локальные деформации плиты возникнут при подрыве зарядов с кумулятивной выемкой как без облицовки, так и при наличии облицовки. В таблице№2.3 приведены результаты действия зарядов ВВ а стальную массивную плиту.

Таблица №2.3.

Действие зарядов ВВ на стальную массивную пластину.

Гидродинамическая теория кумуляции была разработана в 1945 г. Лаврентьевым и независимо от него Тейлором и Райхельбергером. Эта теория позволила значительно продвинуться в понимании процесса и создать основы для проектирования новых кумулятивных зарядов повышенной пробивной способности. Однако, до настоящего времени многие вопросы кумуляции остаются не решёнными. Прежде всего это касается взаимодействия в газовых струях между частицами продуктов взрыва и в металлических кумулятивных струях между частицами металла, образующегося из облицовки. При возникновении специфического взаимодействия между частицами, кумулятивная струя должна рассматриваться с квантовомеханических позиций.

Необходимость детального знакомства с теорией кумуляции диктуется широким использованием её во многих устройствах, применяемых при строительстве и заканчивании нефтяных и газовых скважин.

Действие цилиндрического заряда с кумулятивной необлицованной выемкой.

Взрыв обычных зарядов, не имеющих выемки, сопровождается распространением в окружающей среде ударных волн и расширением продуктов взрыва. При этом давление, скорость и плотность газообразных продуктов резко снижаются. Наоборот, при встречном движении продуктов взрыва или ударных волн возникают зоны, в которых параметры среды возрастают. Так при наличии выемки у заряда вдоль оси этой выемки при взрыве возникает область (струя) в которой параметры газообразных продуктов взрыва значительно возрастают. Максимальное уплотнение, определяемое как отношение диаметра выемки к диаметру струи, для зарядов без облицовки может достигать 4- 5.

При непосредственной близости этой выемки к преграде в последней возникает область повышенных деформаций.