Nastawa zapalnika a konstrukcja schronu. Zjawisko opóźnionej detonacji i fizyka wybuchu
Większości inwestorów i projektantów bez doświadczenia w inżynierii wojskowej wydaje się, że budowa skutecznego schronu to kwestia prostego rachunku: wylewamy odpowiednio gruby strop, zbroimy i uzyskujemy odporną na wszystko strukturę. To groźna iluzja.
Podczas gdy inżynieria budowlana projektuje pod obciążenia statyczne — wiatr, śnieg czy ciężar własny — inżynieria fortyfikacji opiera się na obciążeniach dynamicznych. Różnica między bezpiecznym ukryciem a betonowym grobem kryje się w ułamkach sekund i mechanice balistyki końcowej.
Mam nadzieję, że ten wpis — podobnie jak poprzedni, w którym opisałem proces detonacji materiału wybuchowego wewnątrz pocisku 155 mm — pomoże zrozumieć czynniki wpływające m.in. na przebicie przegrody czy czas impulsu wybuchu τ.
Proces detonacji w pocisku rozpoczyna zapalnik posiadający różne możliwości nastaw. Pociski mogą wybuchać na pewnej wysokości nad gruntem, by razić ludzi odłamkami. Przy tej nastawie schowanie się w odkrytym okopie nie zapewnia bezpieczeństwa, ponieważ odłamki rażą pionowo z góry. Zapalniki z nastawą natychmiastową (bez zwłoki) detonują pocisk przy zetknięciu z przeszkodą. Eksplozja następuje wtedy w czasie około 0,1 ms. Nawet w tym przypadku pocisk pokona niewielką drogę kilku centymetrów, ponieważ w fazie końcowej porusza się z prędkością w przedziale 250–500 m/s.
Amunicja programowalna- schowanie się w okopie nie zapewnia osłony.
Gdy celem ostrzału jest dosięgnięcie ludzi chowających się w np. budynkach, zapalnik nastawia się na czas potrzebny do przebicia konstrukcji budynku lub schronu, aby eksplozja nastąpiła wewnątrz.
W przypadku zwalczania obiektów budowlanych nastawy czasowe (funkcję opóźnienia) stosuje się w zapalnikach wielofunkcyjnych:
- Detonacja natychmiastowa: Zapalnik działa w momencie pierwszego kontaktu z przeszkodą. W przypadku budynków powoduje to rozbicie zewnętrznej ściany, jednak większość energii wybuchu i odłamków rozprasza się na zewnątrz, z reguły nie niszcząc nośnej struktury wewnątrz obiektu.
- Detonacja z opóźnieniem: Zapalnik inicjuje wybuch po upływie od kilkunastu do kilkudziesięciu milisekund (ms) od uderzenia. Opóźnienie pozwala pociskowi wbić się w przeszkodę (ścianę, strop, osłonę betonową) i zdetonować wewnątrz konstrukcji. Eksplozja w zamkniętej przestrzeni wykorzystuje efekt fali nadciśnienia (impuls ciśnienia) oraz odłamkowania do destrukcji elementów nośnych.
Nastawy czasowe klasycznych zapalników w artylerii są dobierane indywidualnie na podstawie szczegółowych tablic strzelniczych oraz kalkulatorów balistycznych. Zależą one od wielu zmiennych: dystansu do celu, kąta uderzenia, prędkości wylotowej, typu pocisku, wysokości nad poziomem morza oraz warunków meteorologicznych.
W nowszych generacjach amunicji do zwalczania infrastruktury betonowej i podziemnej, zamiast tradycyjnej amunicji odłamkowo-burzącej (HE) ze standardowym zapalnikiem czasowym, stosuje się pociski ze specjalnymi zapalnikami penetrującymi (programowalnymi na głębokość lub liczbę przebijanych warstw/stropów).
Przykładem może być zapalnik wykrywający pustkę w trudno dostępnych miejscach firmy Northrop Grumman.
Na szczęście rosyjska artyleria lufowa 152 mm do zadań burzących używa wciąż w większości klasycznego, grubościennego korpusu ze stali o wysokiej wytrzymałości połączonego z opóźnieniem mechanicznym. Pozwala to na pokonanie prostych przegród (np. umocnień ziemno-drewnianych lub pojedynczej ściany), ale nie daje tak dużej precyzji w niszczeniu obiektów wielokondygnacyjnych.