Именно отсюда возникло название явления — кумуляция, от латинского слова «cumulatio» — скопление, концентрация.
Кумулятивный эффект был открыт в 1864 году русским военным инженером М. М. Боресковым. В 1865 году капитан Д. Л. Ландиевский использовал кумулятивный эффект в конструкции капсюля-детонатора.
Затем долгое время о кумуляции взрыва не вспоминали, и только в 1914 году появился патент на его использование в военном деле. В 1923–1926 годах советский ученый М. Я. Сухаревский провел исследование кумулятивного эффекта, затем применил на практике направленные взрывы при строительстве Днепровской плотины. В 1942 году профессор Г. И. Покровский опубликовал работу «Направленное действие взрыва», которая содержала теоретические и практические выводы из его исследований. Наиболее полно теория кумулятивного эффекта была разработана советским академиком М. А. Лаврентьевым в 1945 году. Активно проводились исследования кумулятивного эффекта в ряде других стран.
Солдаты горнострелковой дивизии осматривают Панцершреки
В современных противотанковых снарядах применяются кумулятивные заряды, обеспечивающие бронепробиваемость 800–900 мм. Величина пробития прочных преград кумулятивными снарядами зависит от ряда факторов: диаметра их заряда, свойств ВВ заряда и его массы, формы выемки и свойств металла ее облицовки, расстояния от заряда до преграды в момент взрыва.
Из свойств заряда ВВ важнейшим является скорость его детонации. Чем выше эта скорость, тем более высокими будут параметры кумулятивной струи — ее скорость, давление, плотность. В 60–70-х годах в кумулятивных зарядах применяли смесь тротила и гексогена (по 50 %). Скорость детонации тротила составляет 7000 м/с, а гексогена — 8100 м/с. Еще большей скоростью детонации обладает ВВ, который стали применять в новых образцах противотанковых снарядов — смесь октогена с флегматизатором. Скорость его детонации достигаем 8700 м/с. Понятно, что большая масса ВВ обеспечивает при прочих равных условиях большее пробивное действие. Этот путь повышения пробиваемости кумулятивных снарядов ограничивается их массой и калибром.
Существенное влияние на бронепробиваемость имеют форма кумулятивной выемки, материал ее покрытия. Формы кумулятивной выемки подбираются разные: конические или сферические, в зависимости от назначения и калибра снаряда. Существенно влияют на пробивное действие одной и той же формы размеры выемки — ее диаметр и глубина. При схлопывании облицовки начальная длина металлической кумулятивной струи равна образующей выемки, впоследствии струя растягивается в несколько раз и обеспечивает глубину пробития до 10 диаметров облицовки (до того момента, пока плотность струи и преграды остаются примерно одинаковы). Материал облицовки также влияет на пробивное действие заряда. Лучший эффект обеспечивают медные облицовки.
В 60-е годы было применено еще одно усовершенствование кумулятивных зарядов, повысившее их эффективность. В заряде между детонатором и кумулятивной выемкой стали располагать экран (инертную линзу из пластмассы). Фронт детонационной волны при этом подходит к облицовке под оптимальным углом. В результате формируется кумулятивная струя с более высокими параметрами.
На фото видна вырытая траншея в виде литеры L, чтобы заряжающий мог вовремя скрыться от струи огня
Впервые Офенрор был применен на Восточном фронте
Пробитие преграды становится менее вероятным при быстром вращении кумулятивных снарядов. Поэтому для стабилизации полета кумулятивных снарядов не используют их быстрое вращение вокруг продольной оси. При вращении снарядов со скоростью порядка нескольких сотен оборотов в секунду, что необходимо для достижения их стабилизированного полета в воздухе, кумулятивная струя под действием центростремительных сил расстраивается, ее пробивное действие ухудшается. Современные кумулятивные снаряды на полете стабилизируются за счет хвостового оперения, а не быстрого вращения. Придаваемое некоторым кумулятивным снарядам вращение вокруг своей оси имеет целью повышение кучности, при этом оно имеет скорость порядка нескольких десятков оборотов в секунду.
В кумулятивных снарядах и гранатах передняя деталь (обтекатель) выполняется в виде удлиненного наконечника из сравнительно непрочного материала. При встрече с преградой наконечник должен разрушиться таким образом, чтобы не деформировалась кумулятивная выемка и подрыв заряда произошел на определенном удалении от преграды. О значении именно такого подрыва говорилось ранее, когда речь шла о роли пьезо-электрического взрывателя в достижении максимальной эффективности кумулятивных снарядов со сравнительно высокими скоростями полета.