Кумулятивные заряды (Москва, Киев, Феофания).
Я уже говорил об опытах, которые начал в Москве в последний год войны. Поясню эту проблему несколько подробнее.
Хотя противотанковые кумулятивные снаряды уже использовались немцами в боях за Сталинград и эти снаряды были скопированы и изучались в Англии, США и у нас, точного понимания физической основы их действия до 1945 года не существовало.
Законы пробивания снарядом или пулей различных преград изучались со времен существования артиллерии. Несколько сотен лет незыблемой оставалась формула, согласно которой глубина пробивания пропорциональна скорости снаряда. Пробивание брони кумулятивными снарядами происходило по каким-то иным законам.
Мне были известны две модели, изучавшиеся у нас и за рубежом. Согласно первой, броню пробивает струя раскаленного газа (схема бронепрожигания), по второй — раскаленная металлическая пыль (схема откола). Я поставил ряд опытов, из которых следовала несостоятельность каждой из них. Поиски новых моделей привели к принципиально новой концепции: надо принять, что медный кумулятивный конус снаряда и пробиваемая броня суть идеально несжимаемые жидкости, тогда в основу расчета можно положить теорию жидких струй.
Мысль о том, что металл ведет себя, как жидкость, многим казалась нелепой. Помню, мое первое выступление об этом в Академии артиллерийских наук было встречено смехом. Но мне удалось доказать, что при формировании кумулятивной струи и пробивании брони возникают такие скорости, что прочностные и упругие силы становятся пренебрежимо малыми по сравнению с инерционными. Гидродинамическую трактовку кумуляции поддержали М.В. Келдыш и Л.И. Седов. Благодаря теории кумуляции были созданы надежные методы расчета, предложены новые типы кумулятивных зарядов. В дальнейшем эта теория оказалась приложимой к широкому кругу задач. Через несколько лет работа по теории кумуляции была отмечена Государственной премией СССР.
Все основные работы по кумулятивным зарядам были выполнены в Киеве, точнее, в Феофании (в 20 километрах от Киева), где размещалась моя лаборатория по взрывной тематике. Должность вице-президента Украинской Академии наук помогла мне быстрее начать взрывные работы. Я установил связь с командующим инженерными войсками и получил право выезжать на основной склад ВВ и брать там все, что мне было нужно. Металлические части зарядов (конуса, полусферы, цилиндры) изготовлял водитель моей казенной машины Эдик Вирт на токарном станке в гараже АН УССР. Снаряжал и производил опытные взрывы я сам (сначала в овраге Ботсада, а позже в лаборатории). Большую инициативу и изобретательность в проведении экспериментов, а также в использовании ВВ в различных областях народного хозяйства проявили сотрудники лаборатории Сергей Васильевич Малашенко и Николай Максимович Сытый . Броневые плиты для опытов вырезали из трофейных немецких танков. В лесах под Киевом их было много. Нам помогали военные саперы.
Литые заряды изготавливали на электроплитке, прессовали с помощью переплетного пресса, приобретенного на барахолке. Однажды нам потребовались для облицовки внутренней поверхности конической оболочки снаряда высокопластичные и особо тяжелые металлы. Где их взять? Заказать и ждать — пройдет много времени. Обошлись своими средствами: переплавили в угольном тигле семейное имущество: серебряную рюмку и золотые коронки для зубов.
Трудности с материалами приводили иногда к совершенно неожиданным результатам. Когда приближенные расчеты выявили ряд свойств кумулятивного взрыва, мне хотелось как можно скорее поставить опыты, которые окончательно подтвердили бы теорию. Надо было срочно выточить медный конус, но, как назло, нужных медных цилиндров, из которых можно было бы его изготовить, не оказалось. Н.М. Сытый нашел необычный выход: он взял пучок медной проволоки, обмотал его детонирующим шнуром и подорвал. После взрыва мы получили нужный цилиндр, из которого Эдик Вирт выточил несколько конусов. Проведенные опыты полностью подтвердили теорию, а теория объяснила все парадоксальные эффекты кумулятивного взрыва.
Собственно говоря, при описанном получении медного цилиндра была впервые осуществлена сварка взрывом. В тех же экспериментах при подрыве заряда с двухслойной кумулятивной оболочкой слои из различных металлов приваривались один к другому (на срезе была видна волнообразная поверхность контакта). К сожалению, поглощенные основной задачей, мы не обратили должного внимания на эти явления. В изучении сварки взрывом наступила длительная пауза. Систематические исследования начались только в 60-х годах в Институте гидродинамики СО АН СССР в Новосибирске и одновременно — в США.