Определение противокумулятивной стойкости комбинированных преград

Московский государственный технический университет 
имени Н. Э. Баумана 

С.В. Ладов 
 
 
Определение противокумулятивной стойкости 
комбинированных преград 

 
Методические указания  
к выполнению лабораторной работы по дисциплине  
«Действие боеприпасов»  
 
 
 
 
 
 
 

 

УДК 532.5:623.541 
ББК 68.8 
         Л15 
 
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/169/book1409.html 

Факультет «Специальное машиностроение» 
Кафедра «Высокоточные летательные аппараты» 

Рекомендовано Редакционно-издательским советом 
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указаний 
 
Рецензент  
канд. техн. наук, доцент Н.А. Гладков 
 
Ладов, С. В. 
 Определение противокумулятивной стойкости комбинированных 
преград : методические указания к выполнению лабораторной 
работы по дисциплине «Действие боеприпасов» /  С. В. Ладов. — 
Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. — 17, [3] с. :  
ил. 
 
ISBN 978-5-7038-4370-3 
 
Описана лабораторная работа, посвященная исследованию действия 
кумулятивных зарядов по различным броневым преградам: гомогенной 
стальной броне; многослойной броне с сочетанием металлических и неметаллических 
материалов; «ячеистой» броне с инертным наполнителем; 
динамической защите. В процессе выполнения работы изучаются физические 
особенности действия кумулятивной струи по таким преградам, 
проводится сравнение их противокумулятивной стойкости, формируются 
навыки проведения экспериментов и обработки полученных данных. 
Для студентов 4-го курса МГТУ им. Н. Э. Баумана, обучающихся по 
специальности «Боеприпасы и взрыватели» и изучающих дисциплину 
«Действие боеприпасов». 
 
УДК 532.5:623.541 
ББК 68.8 
 
 
 
 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016 
 Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4370-3                              
 
      МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016 

Л15 

Предисловие 

Дисциплина «Действие боеприпасов» посвящена анализу и 
оценке эффективности действия боеприпасов по различным целям. 
В четырех модулях дисциплины рассматриваются основные четыре 
вида действия боеприпасов: фугасное (модуль № 1), кумулятивное (
модуль № 2), осколочное (модуль № 3) и кинетическое 
(модуль № 4).  
Настоящая работа посвящена изучению кумулятивного действия, 
которое обеспечивается при функционировании осесимметричных 
кумулятивных зарядов, представляющих собой заряд 
взрывчатого вещества (ВВ) с конической (полусферической) выемкой, 
облицованной тонким слоем металла (как правило, медью или 
сталью) [1, 2]. В результате при инициировании заряда взрывчатого 
вещества с торца, противоположного кумулятивной выемке, при 
обжатии (схлопывании) металлической облицовки под действием 
продуктов детонации заряда ВВ образуется кумулятивная струя, 
имеющая незначительный диаметр и обладающая очень высокой 
кинетической энергией. Такая кумулятивная струя способна пробивать 
прочные броневые преграды толщиной до 8–10 диаметров  
кумулятивной облицовки. 
В лабораторной работе оценивается сравнительное действие 
«стандартного» кумулятивного заряда при пробитии различных 
броневых преград: гомогенной стальной брони; многослойной 
брони с сочетанием металлических и неметаллических материалов; «
ячеистой» брони с инертным наполнителем; динамической 
защиты. 
В процессе работы студенты знакомятся с особенностями проведения 
экспериментов во взрывной бронекамере (в условиях проведения 
опытов в изолированном отдельном павильоне) или на 
открытой специально оборудованной площадке (в условиях проведения 
опытов на полигоне), изучают физические особенности 
пробития кумулятивной струей различных броневых преград и 
оценивают их защитные свойства. Студенты участвуют в подготовке, 
проведении и обработке результатов эксперимента, знакомятся 
с правилами по технике безопасности при проведении 

взрывных опытов в бронекамере и на открытой площадке полигона, 
практически решают те задачи, с которыми приходится иметь 
дело сотрудникам исследовательских лабораторий и полигонов. 
Цель работы: освоение экспериментальных методов оценки действия 
кумулятивного заряда по преградам, имитирующим защиту 
бронетехники, изучение особенностей проникания кумулятивной 
струи в гомогенную броневую преграду и различные комбинированные 
преграды, определение противокумулятивной стойкости 
таких преград и сравнение их защитных свойств, выработка навыков 
обработки результатов экспериментов.  
После выполнения лабораторной работы у студентов формируются 
навыки проведения экспериментов и обработки полученных 
данных в условиях лабораторных и полигонных испытаний. 
Методические указания состоят из обязательного раздела, посвященного 
правилам техники безопасности, и других разделов, в 
которых характеризуются объекты изучения, описывается процесс 
их изучения. 
Студентам предлагаются задачи и порядок их выполнения.  
Подробно изложена форма отчета по выполненной лабораторной 
работе. 
В содержание указаний включены вопросы для самоконтроля 
при подготовке к выполнению работы. 

 

Список принятых сокращений 

ВВ  —  взрывчатое вещество 
ВМ  —  взрывчатый материал 
ДЗ  —  динамическая защита 
КЗ  —  кумулятивный заряд 
КС  —  кумулятивная струя 
ПЭУ —  полиэфируретан 
УВ  —  ударная волна 
 

 

1. Правила техники безопасности 

 Перед началом лабораторной работы необходимо соблюсти 
следующие правила: 

  ознакомиться с инструкцией по технике безопасности на 
конкретном объекте и рабочем месте проведения экспериментальной 
части работы; 

  расписаться в журнале инструктажа на рабочем месте; 
  находиться на местах, указанных преподавателем (сотрудником 
лаборатории). 
 При подготовке экспериментальной сборки, содержащей 
взрывчатые материалы (ВМ), следует придерживаться инструкции: 

 строго руководствоваться соответствующими правилами и 
инструкциями, регламентирующими работу с ВМ; 

 использовать количество ВМ, не превышающее расчетное 
при определенном давлении в бронекамере (расчетная масса указывается 
в инструкции); 

 соблюдать чистоту рабочего места, не допуская разбрасывания 
и просыпания ВМ; 

 не подвергать ВМ тепловым и механическим воздействиям 
(ударам, трению, падению, тряске, зажжению и т.п.); 

 проводить работы, сопровождающиеся выделением вредных 
паров и газов, с использованием вытяжных шкафов. 
 При установке экспериментальной сборки в бронекамере важно 
выполнять следующие требования: 

 установку сборки в бронекамере осуществляет сотрудник 
лаборатории; 

 перед установкой сборки необходимо осмотреть бронекаме-
ру и удалить из нее части не сработавшего ВМ после предыдущего 
испытания; 

 после размещения экспериментальной сборки студенты могут 
зайти в бронекамеру, осмотреть сборку и выйти из бронекаме-
ры; 

 при подключении средств инициирования к боевой сети в 
бронекамере должен находиться один человек (сотрудник лаборатории 
или преподаватель, имеющий допуск к взрывным работам); 

 перед подключением средств инициирования к боевой электросети 
в бронекамере в обязательном порядке отключают мобильные 
телефоны; 

 во время подключения средств инициирования к боевой 
электросети, а также при незапертой двери бронекамеры с установленной 
в ней сборкой запрещается проводить какие-либо 
включения и переключения приборов, пульта управления и снимать 
блокировки безопасности, самостоятельно открывать дверцы 
шкафов пульта управления и разъединять кабельные линии. 
 Во время проведения испытания (опыта) необходимо придерживаться 
четких правил: 

 находиться в приборной комнате (изолированной от броне-
камеры защитной дверью с блокировкой) и следить за показаниями 
приборов; 

 не производить шум, отвлекающий внимание сотрудника 
лаборатории — взрывника при проведении подрыва; 

 без разрешения преподавателя (сотрудника лаборатории) не 
крутить ручки управления приборов и не дотрагиваться до кабельных 
линий; 

 не включать мобильные телефоны до момента окончания 
испытания (опыта). 
 После окончания испытания (опыта) заходить в бронекамеру 
разрешается только после полного принудительного проветривания 
ее средствами вентиляции. 
 При проведении испытания (опыта) на открытой площадке 
полигона очень важно соблюдать правила по технике безопасности, 
изложенные в специальной инструкции, имеющейся на соответствующем 
объекте полигона. 

2. Краткая характеристика объектов  
и процесса их изучения 

Объект изучения в настоящей работе — это кумулятивный заряд (
КЗ) и преграды, которые он поражает. В качестве «стандартного» 
КЗ используют заряды с медной конической кумулятивной 
облицовкой с углом раствора конуса 50…60, устанавливамые над 
соответствующей преградой на «фокусном» расстоянии F от ее 
лицевой поверхности (рис. 2.1). При этом под фокусным расстоянием 
понимают оптимальную дистанцию подрыва, обеспечива-

ющую максимальное растяжение 
кумулятивной струи (КС) до момента 
ее разрыва на отдельные элементы. 
Для используемых стандартных 
КЗ штатной технологии 
изготовления это расстояние может 
составлять F = (2…6)dо, где dо — 
внутренний диаметр кумулятивной 
облицовки. 
При экспериментах в бронека-
мере используют лабораторные КЗ 
соответствующих масштабов (эквивалентная 
масса заряда ВВ не 
должна превышать допустимую по 
нормам взрыва в камере). Наиболее 
характерные 
размеры 
диаметров 
лабораторных КЗ составляют 25… 
50 мм. При опытах на полигоне, как правило, используют боевые 
части штатных кумулятивных боеприпасов (характерные диаметры 
таких КЗ составляют 70…100 мм). 
В качестве эталонной гомогенной преграды используют набор 
броневых плит средней твердости (НВ 285…341, при пределе 
прочности 930…1080 МПа, толщине 40…120 мм) [3]. Собирается 
«пакет» из таких плит, устанавливаемых одна над другой с минимально 
допустимым зазором, причем общая толщина пакета 
должна превышать прогнозируемую глубину пробития КЗ такой 
преграды. Поперечные размеры бронеплит выбираются из расчета 
невлияния волны разгрузки от тыльной боковой поверхности преграды (
при выходе на нее ударной волны от удара элемента КС в 
преграду) на размеры образуемой каверны. Как правило, характерные 
поперечные размеры преграды составляют не менее 5dз при 
условии попадания КС в центр преграды, где dз — диаметр КЗ. 
Указанные особенности связаны с удобством и точностью замера 
размеров 
образуемой 
каверны 
и 
минимизацией 
массово-
габаритных параметров преград. 
Изучаются процессы функционирования КЗ, приводящего к 
формированию КС, и взаимодействия КС с различными преградами, 
что приводит либо к образованию в них каверны (кратера) соответствующих 
глубины и диаметра (при отсутствии сквозного 

Рис. 2.1. Схема эксперимента 
по прониканию кумулятивной 
струи в гомогенную стальную   
                   преграду: 
1 — кумулятивный заряд; 2 — 
электродетонатор; 3 — преграда;  
               4 — бронекамера 

пробития), либо пробоины соответствующего диаметра (при 
сквозном пробитии). 
Действие кумулятивного заряда по гомогенной стальной 
броне. При попадании классической сплошной КС в преграду в 
результате возникающего очень высокого давления на границе 
между материалом струи и преграды струя тормозится, разворачивается 
и «срабатывается», ее материал растекается в направлении, 
обратном скорости ее движения, а материал преграды за счет пластического 
деформирования перемещается в радиальном направлении. 
Таким образом, образуется кратер, диаметр которого существенно 
превышает диаметр КС. При этом глубина полученного 
кратера зависит от следующих параметров: 
размеров и формы КЗ;  
формы, геометрии и материала кумулятивной облицовки;  
качества, энергосодержания, плотности и скорости детона- 
ции ВВ;  
расстояния F от заряда до преграды;  
степени вращения КЗ;  
точности изготовления различных деталей КЗ и точности их 
сборки;  
плотности и прочности материала преграды. 
Согласно гидродинамической теории кумуляции, глубина проникания (
внедрения) КС в полубесконечную гомогенную преграду 
может быть определена как 

 

c
,
x

x

U
L
lV
U


 

где l  — длина КС; 
c
V  — скорость КС; 
x
U  — скорость проникания 
КС в преграду.  
 Для случая, когда материалы КС и преграды — это идеальные 
несжимаемые жидкости (данное условие характерно для относительно 
большой скорости струи 
c
V   4 км/с), приведенное выражение 
преобразуется в известную формулу Лаврентьева — Тейлора: 

 
c

п
,
L
l



 

где 
c
  — плотность материала КС; 
п 
 — плотность материала 
преграды.  

По этой формуле глубина проникания зависит только от длины 
КС, плотности КС и преграды и не зависит от скорости струи, 
сжимаемости материалов струи и преграды, их прочности и ряда 
приведенных выше факторов. При необходимости все это может 
быть учтено в соответствующих методиках расчета [1, 4]. 
На рис. 2.1 показана схема эксперимента по прониканию КС в 
гомогенную стальную преграду. Кумулятивный заряд 1 устанавливается 
в бронекамере 4 (либо на площадке полигона) на оптимальном «
фокусном» расстоянии F от преграды 3 и инициируется 
электродетонатором 2. Образующаяся КС пробивает в броневой 
плите отверстие (каверну, кратер) глубиной 
м.
L
 При этом остаточная 
глубина пробития в последней из пробитых наборных плит 
(см. выше) измеряется тонкой жесткой проволочкой. 
Действие кумулятивного заряда по комбинированной преграде. 
Под комбинированной бронепреградой следует понимать 
многослойную преграду, состоящую из разнесенных стальных 
броневых листов и так называемых наполнителей, устанавливаемых 
между стальными листами. В настоящее время в многослойной 
броне используют: 
высокопрочные стали и легкие сплавы (титановые, алюминиевые 
сплавы); 
квазижидкие 
материалы 
с 
низкой 
плотностью 
(около  
1 103 кг/м3) и практически нулевой прочностью (типа полиэфир-
уретана (ПЭУ)), сополимеров полиэтилена и полиизобутилена  
и др.; 
ортотропные материалы типа прессованных стеклотекстолитов 
марок СТБ-3-02, СТБ-3-ФЭФН, текстолитов на основе тканей из 
высокомодульных нитей типа кевлар и др.; 
особо 
прочные, 
относительно 
низкоплотные 
(плотность  
(2…5)  103 кг/м3) материалы и композиции типа стекла, керамик и 
металлокерамик различного рода; 
специальные устройства, использующие энергию самой струи 
на ее же разрушение: так называемые ячеистая броня, броня с подвижными («
вспучивающимися») листами, броня с «откольными 
ловушками» [3]. 
На рис. 2.2 показана схема эксперимента по прониканию КС в 
многослойную преграду, где в качестве наполнителя 3 используется 
стеклотекстолит, заключенный между листами 2, 4 броневой 
стали, что отражает реальные схемы построения комбинирован-