Princip kumulativních náloží

Při iniciaci nálože opatřené kuželovou dutinou s kovovou vložkou, z protilehlé strany se začne trhavinou šířit detonační vlna, která postupuje k vrcholu kumulativní vložky v kulových vlnoplochách, tlak, zplodin detonace na čele detonační vlny (u používaných trhavin dosahuje hodnot 10 000 až 35 000 MPa) vyvolá zborcení vložky ve směru kolmém ke stěně vložky a dochází ke koncentraci (kumulaci) energie do osy náplně. Přitom se ze zplodin detonace a z vnitřních vrstev materiálu vložky vytváří kumulativní paprsek o malé hmotnosti, ale velmi vysoké rychlosti (kolem 10 000 m/s). Z vnějších vrstev vložky se vytváří tlouk, který má větši hmotnost, ale nižší rychlost (přibližně o jeden řád), a na průbojném účinku se prakticky nepodílí. Na vlastní kumulaci se nepodílí celý objem trhaviny, ale pouze určitá tzv. aktivní část trhaviny. V místě nárazu paprsku na pancíř vzniká vysoký dynamický tlak (kolem 10 MPa), který podstatně převyšuje pevnost materiálu pancíře.

Účinek paprsku na pancíř lze vysvětlit jako hydrodynamický vnik, kdy se materiál pancíře chová jako kapalina, která je rychle se pohybujícím paprskem vytlačována do stran takovou rychlostí, že setrvačností materiálu pancíře se otvor rozšíří na větši průměr, než je průměr kumulativního paprsku. Čelo kumulativního paprsku je na dně vytvářeného kráteru bržděno odporem materiálu a postupující hmotou zbývající části paprsku je neustále vytlačováno do stran a zpět. Při zpětném pohybu již menší rychlostí předá svou tepelnou energií stěnám otvoru a natavuje materiál, což dříve vedlo k domněnce, že jde o průpalný účinek. Po průrazu pancíře vniknou zbytky kumulativního paprsku částice pancíře do bojového prostoru, kdy vyvolají střepinový, tepelný a tlakový účinek. Součástí kumulativního paprsku jsou i zplodiny detonace. Proto se často pro zvýšení zápalného účinku do trhaviny přidávají látky na bázi pyrohliníku.

Kumulativní účinek a tím i průbojný účinek ovlivňují zejména následující faktory:

* velikost, tvar a uspořádáni kumulativní náplně a vlastnost i použité trhaviny. S výkonnější trhavinou a jejím průměrem stoupá i průrazný účinek. Nejčastěji se používají trhaviny bázi směsi tritolu, hexogenu a oktogenu,

* tvar, materiál a tloušťka kumulativní vložky. Nejčastěji se používají vložky z mědi nebo nízkouhlíkaté oceli mající kuželovitý tvar,

* představná vzdálenost (vzdálenost špičky střely od náplně), která je tvořena prodlouženou hlavovou části střely, tzv. distanciérem. Je-li tato vzdálenost jiná než optimální, dochází k poklesu průrazného účinku. Např. při malé představné vzdálenosti není kumulativní paprsek ještě zcela koncentrován do malého příčného průřezu a naopak při příliš velké vzdálenosti dochází vlivem expanze zplodin detonace, vnitřního pnutí v materiálu paprsku a vlivem rozdílné rychlosti čela a konce paprsku ke zvětšení jeho průřezu, popř. k roztržení na více částí,

* způsob stabilizace střely, neboť úhlová rychlost střely stabilizované rotací snižuje průraznost až o 60 %,

* typ a konstrukční uspořádání zapalovače. Požadavek na okamžitou iniciaci kumulativní nálože odzadu vede ke konstrukci kombinovaných zapalovačů sestavených z hlavové části, zajišťující okamžitost funkce při nárazu na překážku a dnové části, která iniciuje vlastní náplň. Používají se mechanické zapalovače, u nichž se detonační vlna z hlavové části přenese dutinou v náplni na dnovou část a piezoelektrické zapalovače, u nichž je elektrický náboj vzniklý stlačením piezočlánku v hlavové části vodivými prvky střely přenesen na elektrickou rozbušku ve dnové části.

Průrazný účinek prakticky nezávisí na dopadové rychlosti střely, tedy i na dálce střelby, Jsou schopné probít pancíř i při velmi šikmých dopadech, kdy u běžných typů průbojných střel dochází k odrazu. Vlastnosti kumulativního jevu se využívá u střel pro zbraně s malými i velkými výkony. Největšího uplatnění nachází kumulativní jev u ručních protitankových zbraní a PTŘS. Nevýhodou kumulativních střel je relativně snadná ochrana proti jejich účinku představnými překážkami (německé zástěrky na vozidlech, pytle s pískem a haraburdí na US tancích) a nižší účinek na vrstvený pancíř.

Klarkon