3.2 Вимоги до розривних зарядів

Для забезпечення необхідних властивостей і дії розривного за­ряду до нього пред'являється ряд вимог, головними з який є наступ­ні:

- висока ефективність;

- безвідмовність дії;

- стабільність при збереженні й експлуатації;

- стійкість при пострілі і зустрічі з перешкодою;

- відсутність шкідливого впливу на балістику боєприпасів.

Усі ці вимоги зв'язані між собою, і відхилення від них веде до неможливості обмеження практичного використання заряду даної якості.

Висока ефективність заряду необхідна для одержання бажаних результатів (для рішення тієї або іншої задачі) у можливо більш коро­ткі терміни при найменшій витраті боєприпасів або підривних засобів.

Відомо, що фактор часу у військовій справі відіграє величезну роль, а руйнування сучасних зміцнень і споруджень, знищення живої сили і техніки вимагають великої кількості боєприпасів і підривних засобів. Застосування найбільш ефективних зарядів скорочує їхні ви­трати і час на виконання бойових задач.

Ефективність заряду залежить від властивостей вибухової речо­вини, її кількості і щільності.

Чим вище вибухово-енергетичні характеристики вибухової ре­човини, чим менше в ньому інертних домішок, тим ефективніше за­ряд. Тому для виготовлення зарядів вибирають вибухову речовину з кращими вибухово-енергетичними характеристиками, причому вибір робиться з урахуванням призначення, пристрою й умов застосування боєприпасів або підривного засобу.

Наприклад, для забезпечення місцевого дроблення (бризантної) дії необхідно застосовувати вибухові речовини, що володіють біль­шою швидкістю детонації, тому що відомо, що бризантність сильно залежить від швидкості детонації, збільшення якої приводить до росту детонаційного тиску й імпульсу продуктів вибуху, що обумовлюють бризантність вибухових речовин.

Для одержання гарної загальної (фугасної) дії необхідно засто­совувати бризантні вибухові речовини, що утворять при вибуху вели­ку кількість високотемпературних газоподібних продуктів вибуху, ці характеристики і визначають працездатність вибухових речовин.

Треба, однак, мати на увазі, що ефективність дії залежить не тільки від властивостей заряду, але і від властивостей металу і товщи­ни оболонки корпуса боєприпасів. Наприклад, розривні заряди для осколкових боєприпасів зі сталистого чавуна повинні мати знижену бризантність, у противному випадку корпус боєприпасів буде дроби­тися на дуже дрібні осколки, що володіють малою вбивчою силою.

Основним шляхом підвищення ефективності зарядів, за інших рівних умов, є збільшення щільності. Щільність впливає на ефектив­ність заряду по двох напрямках. По-перше, підвищення щільності за­ряду збільшує кількість вибухової речовини у даному об'ємі, що, при­родно, приводить до збільшення загальної кількості енергії, що звіль­няється при вибуху, і, отже, до підвищення ефективності боєприпасівабо підривного засобу. По-друге, при збільшенні щільності заряду відбувається, як відомо, збільшення швидкості детонації, а це у свою чергу сильно позначається на бризантності розривного заряду.

Однак при виготовленні зарядів з бризантних вибухових сумі­шей, вчасності амонітів, необхідно дотримуватись оптимальної щіль­ності, тому що зі збільшенням щільності різко знижується сприйнят­ливість амонітів до детонації.

Ефективність дії до деякої міри залежить від способу ініціюван­ня розривного заряду. В існуючих боєприпасах вибухові пристрої міс­тять бризантні вибухові речовини, що мають швидкість детонації бі­льше швидкості детонації бризантної вибухової речовини розривного заряду. Однак це може позначитися на збільшенні швидкості детонації заряду лише на невеликій ділянці довжини останнього.

Тому практично заміна детонатора на більш могутній не викли­кає скільки-небудь істотного підвищення ефективності дії даних боє­припасів. В осколкових же боєприпасах застосування стрижневого і кумулятивного ініціювання трохи підвищує осколкову дію.

Вимога безвідмовності дії випливає з необхідності надійності дії й економічності витрати боєприпасів. Безвідмовність дії має, крім цього, і моральне значення. Вона забезпечується застосуванням дето­наторів з високою ініціюючою здатністю, тобто створенням умов для нормальної детонації заряду.

Безвідмовна дія або достатня чутливість розривного заряду іні-ціюючого імпульсу детонатора залежить від властивостей вибухової речовини і характеристик заряду.

Сучасні вибухові речовини застосовувані для виготовлення роз­ривних зарядів, досить сприйнятливі до детонації і безвідмовно спра­цьовують від існуючих вибухових пристроїв. Однак сприйнятливість розривного заряду до детонації залежить також від структури і щіль­ності заряду. Сприйнятливість до детонації підвищується зі збільшен­ням ступеня дисперсності вибухової речовини. Тому литі заряди міл-кокристалічної будови і заряди сумішевих бризантних вибухових ре­човин, виготовлені з ретельно здрібнених компонентів, більш сприй­нятливі до детонації. Сприйнятливість розривного заряду до детонації залежить від методу формування заряду. Як правило, найбільш сприйнятливі до детонації пресовані, менш - шнековані і ще менш -литі розривні заряди. Для надійного порушення детонації, наприклад, литих тротилових зарядів необхідний додатковий детонатор. Зі збіль­шенням щільності сприйнятливість зарядів до детонації зменшується, що особливо помітно у амонітів.

На безвідмовності дії позначається і потужність початкового ім­пульсу, що залежить від потужності капсуля-детонатора, наявності детонатора і додаткового детонатора, тобто від конструкції ланцюга ініціювання. У більшості боєприпасів для підвищення вибухового ім­пульсу звичайно використовуються додаткові детонатори, вага і чис­ло яких визначаються калібром і призначенням виробу.

Безвідмовність дії у цілі залежить від якості виготовлення і збо­рки розривного заряду. Так, повітряний зазор між елементами детона­ційного ланцюга, зокрема, між детонатором і розривним зарядом, а також застосування зайвих товстих прокладок для вибору зазору між зарядом і корпусом боєприпасів негативно позначаються на порушен­ні вибуху в заряді і можуть привести до відмовлень в дії боєприпасів у цілі.

Вимога стабільності при збереженні пред'являється внаслідок того, що боєприпаси, виготовлені в мирний час, звичайно довго збері­гаються.

Зміна фізико-хімічних і вибухових властивостей розривних за­рядів приводить до зниження потужності боєприпасів, і навіть до по­вної непридатності останніх.

З метою забезпечення довгострокової стійкості зарядів для спо­рядження боєприпасів вибираються вибухові речовини, що володіють високою фізико-хімічною стійкістю і не взаємодіючі з металами. Стійкість заряду при збереженні багато в чому залежить від ступеня очищення вибухової речовини. Наприклад, заряди, виготовленні з не­достатньо очищеного тротилу при збереженні, особливо в жарких умовах, виділяють легкоплавкі домішки (тротилова олія).

Вплив зовнішніх факторів (атмосферна волога, вода) усувається герметизацією заряду в корпусі боєприпасів шляхом застосування за­мазок у нарізних сполученнях, лакировкою зрізу заряду і застосуван­ням так званих «пробок» з вибухових речовин, менш чуттєвих до зов­нішніх впливів. Підривні заряди, використовуємі в жорстких умовах (під водою, у болотах), утримуються в гідроізоляційну (вологонепро-никну) оболонку. У такій оболонці, наприклад, заряд амоніта може знаходитися під водою протягом декількох годин, не втрачаючи вибу­хових властивостей і сприйнятливості до детонації.

Вимога стійкості при пострілі і зустрічі з перешкодою є ви­значальною при оцінці придатності вибухової речовини для споря­дження боєприпасів, і в першу чергу артилерійських снарядів.

Досвід показує, що при стрільбі з артилерійських гармат бува­ють випадки передчасних розривів снарядів у каналі ствола і при зу­стрічі з міцними перешкодами (бронею, бетоном).Однією з можливих причин передчасних розривів є недостатня стійкість розривного заря­ду до напруг, що виникають у ньому від дії сил інерції. Ці напруги досить великі і досягають 1000 кг/см.кв. і більш.

Безпека при пострілі може бути забезпечена в тому випадку, якщо напруги, що виникають у заряді, не перевищують деякі припус­тимі значення. Допустимі напруження повинні бути менше критичних напружень, тобто таких напруг при яких ще гарантується стовідсотко­ва відсутність спалахів і вибухів, настільки менше, щоб була врахова­на можливість, появи „піків" напруг внаслідок дефектів розривного заряду.

Допустимі напруження повинні бути порядку 1000 кг/см.кв. і в 2-3 рази менше критичних.

Цим вимогам задовольняють застосовуємі для виготовлення розривних зарядів як індивідуальні (наприклад, тротил), так і сумішеві вибухові речовини (наприклад, амотоли й ін.).

При пострілі, внаслідок швидкого наростання тиску порохових газів, снаряд рухається по каналу ствола з великим прискоренням. Під дією сили інерції від лінійного прискорення відбувається осадка заря­ду, при якій передні шари вибухової речовини діють на наступні, си­льно стискаючи їх. У результаті цього в кожнім перетині заряду вини­кають напруги, тим більші, чим ближче перетин знаходиться до дна снаряда і чим більше тиск порохових газів.

Якщо снаряд вагою д з зарядом вибухової речовини вагою мі ру­хається в каналі ствола під дією тиску р порохових газів, то в дні сна­ряда буде максимальна напруга при цьому не враховується тертя між розірвавшимся зарядом і стінкою корпуса, пружно-пластичні власти­вості вибухової речовини, реакцію стінок і форму камери. Це приво­дить до того, що дійсні напруги, що виникають у заряді, виявляються менше розрахованих. Помилку в розрахунок вносить також допущен­ня, відповідно до якого напруги в заряді обумовлюються тиском цилі­ндричного стовпа вибухової речовини у той час як заряд не має по всій довжині циліндричної форми. Досвід показує, що дійсні напруги, що виникають у заряді, близькі до розрахункової тільки в тому випад­ку, коли заряд має форму циліндра і не скріплений зі стінками корпу­са. У випадку міцного скріплення заряду зі стінкою напруги в ньому зменшуються.

При сучасному стані технології виготовлення зарядів цілком можливе забезпечення повної безпеки при стрільбі, якщо виготовляти заряди мілкокристалічної структури і без дефектів спорядження (по­рожнечі, раковини, пузирчатості, тріщин, різнощільностій, нерівномі­рність флегматизації, великокристалічні ділянки, зазор між дном кор­пуса і зарядом, і деякі інші).

Так, якщо розривний заряд має в перетині, перпендикулярному осі снаряда, нерівномірну щільність, то в місцях з більшою щільністю виникнуть великі напруги, тому що, чим більше модуль пружності Е, тим більше і напруга а, що випливає з закону Гука а=Ее ( е - відносна деформація ). Для вибухових речовин опірність і, отже, модуль пруж­ності зростають з підвищенням щільності.

При наявності в заряді порожнеч, раковин, пузирчатості в мо­мент пострілу в місцях перетинів, що проходять через порожнечі, ви­никають підвищені напруги, що є наслідком зменшення площі попе­речного перерізу заряду по місцевій наявності в ньому подібного де­фекту.

Порожнечі таять у собі і інші небезпеки. У заряді, що не має по­рожнеч, сили інерції кожного, попереду розташованого шару вибухо­вої речовини, (вважаючи, що перший шар знаходиться у дна снаряда та рахуючи в напрямку руху снаряда) переборюються тиском наступ­них шарів. Якщо ж маються порожнечі, то сила інерції частини вибу­хової речовини, що знаходиться попереду, не зустрічає протидії, унас­лідок чого по поверхні заряду, що відокремлює цю частину від зага­льної маси заряду, виникають напруги зрізу, і частина вибухової речо­вини, що знаходиться перед раковиною, може обрушитися і нанести по дну раковини удар, який у свою чергу може привести до вибуху.

Передчасні розриви, що відбуваються внаслідок нерівномірної або недостатньої флегматизації вибухової речовини, припускаються підвищенням або загальної, або локальної чутливості вибухової речо­вини.

При наявності зазору між зарядом і дном камори в момент пост­рілу скріплення заряду з корпусом не витримує, і розривний заряд під впливом сил інерції вдаряється об дно корпуса. Енергія удару може виявитися достатньої для порушення вибуху. Крім того, при різкомурусі заряду до дна відбувається швидкий стиск повітря, що знаходить­ся в зазорі, що приводить до підвищення температури. Остання обста­вина також може бути причиною вибуху. Зазор може бути в головній частині боєприпасів. У цьому випадку передчасні розриви можливі при ударі снаряда в перешкоду (тобто при різкій його зупинці).

Вимога відсутності шкідливого впливу на балістику боєпри­пасів відноситься, головним чином, до розривних зарядів артилерій­ських снарядів. Якщо розривний заряд під час польоту снаряда вільно переміщається всередині камори, то відбувається зміна положення центра ваги снаряда, унаслідок чого його траєкторія відхиляється від нормальної.

Отже, доброякісний розривний заряд повинен бути виготовле­ний з гарної вибухової речовини з можливо оптимальною щільністю, без дефектів, що знижують його фізико-механічні якості.

Під гарними вибуховими речовинами варто розуміти такі, яки малочутливі до механічних впливів, але досить сприйнятливі до детонації, фізико-хімічно стійкі і не взаємодіючі з оболонкою, що ма­ють високі вибухово-енергетичні характеристики.