بداية البحث الغربي والشرقي في مجال الشحنـات المشكلـة .

[anwaralsharrad]

بدايـــــات البحـــــث الغربـــــي والشرقــــــي فــــــي مجـــــال الشحنـــات المشكلـــة

​

الإشارة الأسبق لمبدأ الشحنة المشكلة Shaped Charge ظهر في العام 1792 ، عندما لاحظ مهندس تعدين ألماني هو "فرانز فون بادر" Franz von Baader هذا التأثير ، الذي يفترض بأنه نشره على ورقة بحثية في مجلة "عمال المناجم" Miner's في شهر مارس من نفس السنة ، تحت اسم "التحقيق في نظرية الانفجار" Investigation of a Theory of Blasting . وكما هو منصوص تاريخياً ، فإن مهندسي التعدين آنذاك ، الذين استخدموا المتفجرات كثيراً في عملهم ، كانوا على دراية ومعرفة بإمكانيات أدوات الشحنات المشكلة ، حيث دأب هؤلاء على ملاحظة أن إدخال تجويف فارغ في مقدمة مادة متفجرة يسمح بتركيز قوة الانفجار وطاقته في اتجاه واحد وفي منطقة صغيرة نسبياً . مع ذلك ، الاكتشاف الحقيقي لتأثير الشحنة المشكلة يعود إلى العام 1883 (هذه الظاهرة معروفة في أوروبا باسم تأثير فون فوستر von Foerster أو نيومان Neumann) ، عندما قام دكتور صيدلي أمريكي يعمل بالقوة البحرية الأمريكية ، هو "تشارلز إدوارد مونرو" Charles Edward Munroe (مخترع المتفجرات بدون دخان ومؤلف أكثر من 100 كتاب في المتفجرات والكيمياء) ، بإجراء اختباراته في مجال المتفجرات الخاصة بالرؤوس الحربية للطوربيدات في ميناء Newport ، ولكن نتائج اكتشافه لم تلقى أي اهتمام أو تطبيقات عملية . قبل ذلك ، لاحظ مونرو قابليات استخدام أدوات الحفر بالمتفجرات ، ووصف تأثير التجويف في تركيز طاقة الانفجار العام 1888 ، عندما لاحظ أن إضافة تجويف لهذه الأدوات يؤدي إلى اختراق أعمق في الصفائح المعدنية . مونرو صنع أداة استخدمت هذه الأفكار مع صحيفة من القصدير أحاطت بأعواد الديناميت المتفجرة ، واستعمل هذه لفتح ثغرة في خزانة معدنية (العمل وتأثيرات هذه التجربة وصفت في مجلة العلوم الشعبية ، العام 1900) . أعيد في مرحلة لاحقة إحياء الابتكار أو تأثير مونرو من طرف عالم آخر ، هو الألماني "فون نيومان" Von Neumann في العام 1911 ، الذي طور الفكرة باستخدام متفجرات من نوع TNT . لقد أكتشف نيومان أن اسطوانة بتجويف مخروطي مع 247 غرام من المواد المتفجرة ، تنتج اختراق أعظم من اسطوانة صلبة (شحنة مسطحة ومنبسطة) مع مادة متفجرة بوزن 310 غرام . وبعد انتهاء الحرب العالمية الأولى (1914-1918) بدأ الاهتمام الحقيقي بهذا النوع من الرؤوس الحربية ، عندما طورت أسلحة جديدة كوسائل فعاله مضادة للدبابات ، وتحديداً في العام 1935 ، عندما قام مهندس كيميائي سويسري هو الدكتور "هنري موهابت" Henry Mohaupt بتطوير المفهوم من جديد ، حيث أسس الرجل مختبر في زيوريخ/سويسرا لتطوير الأسلحة المضادة للدبابات التي يمكن أن تستخدم من قبل جنود المشاة . انتقل موهابت في 18 أكتوبر العام 1940 للعمل في الولايات المتحدة على مشروع أول سلاح أمريكي مضاد للدبابات مع شحنة مشكلة ، هو القاذف الكتفي "بازوكا" bazooka . لقد جاء موهابت بفكرة وضع بطانة داخلية في أواخر العام 1935 كاكتشاف عرضي على ما يبدو ، وكما هو الحال مع العديد من الاكتشافات الأخرى المهمة (رغم أن هناك من ينسب هذا الفضل للألماني فرانز تومانك Franz Thomanek) ، حيث أجرى اختباراته بالمخاريط الفولاذية المجوفة hollow steel cones في الزوايا من 22 وحتى 45 درجة ، وسجل براءة اختراعه في تاريخ 9 نوفمبر العام 1939 . وفي الحقيقة ، ينسب البعض لهذا العالم الفضل في تطوير الشحنة المشكلة بمعناها الحديث .

​

مفهوم الشحنة المشكلة جذب انتباه البحرية البريطانية . وتظهر سجلات المدفعية البحرية Naval Ordnance بأن العام 1913 شهد دراسة استخدام الشحنات المشكلة كرؤوس للطوربيدات الحربية torpedo warheads . الجيش البريطاني في المقابل كان أكثر شكاً في قابليات التركيب الجديد ، واعتبر أن استخدام الشحن المشكلة في المقذوفات كان غير عملي ، لأنه سيكون من الصعب منع وإعاقة الحركة الأمامية للشحنة عند الاصطدام بالهدف . بالإضافة إلى أن صمام القاعدة base fuse ما كان ميزة مقبولة في ذلك الوقت .. هكذا وعلى الرغم من الفوائد الظاهرة والمثبتة للشحنات المشكلة ، هم لم يستخدموا في الحرب العالمية الأولى . أثناء السنوات من 1941 إلى 1945 ، بحث تجريبي ونظري شامل افترض في بريطانيا ، الذي أدى إلى زيادة كبيرة في معرفة الآليات المعقدة complex mechanisms لتشكيل النفاث والتفاعل الحاصل بينه وبين الهدف . ومع نهاية العام 1942 ، ظهر جلياً أن تأثير الشحنة المشكلة لم يكن ببساطة نتيجة تركيز الطاقة المتفجرة فقط ، لكن كان بالأحرى ضمن عملية معقدة تشمل : نوع وشكل وحجم الشحنة المتفجرة ، المسافة بين المبطن والهدف ، والوسط الذي سيعبر خلاله النفاث قبل وصوله للهدف . هكذا ، عند نهاية الحرب العالمية الثانية ، النظرية الأساس للشحنات المشكلة basic fundamental theory فهمت وتم إدراكها لحد كبير .

​

العلماء الألمان أمثال "كارل كرانز" Carl Cranz ، "هوبرت سكاردين" Hubert Schardin و "فرانز تومانك" Franz Thomanek درسوا بدورهم في الفترة 1926-1929 تأثير الشحنة المشكلة ، وسجلوا العديد من ملاحظاتهم الخاصة والمثرية حول هذا الموضوع . وفي الثلاثينات ، مبدأ الشحنة المشكلة أخذ بجدية في الدوائر العسكرية الألمانية ، وبدأت مدفعية الجيش تطويراً بحثياً في ثلاث اتجاهات ، الأول يخص شحنات وعبوات التهديم demolition charges والتجاويف نصف كروية للشحنات المختلفة . المسار الثاني تمحور حول قنابل البنادق مع الشحنات الكروية غير العميقة shallow spherical . وأخيرا بحث العلماء الألمان في تطوير مقذوفات الشحنة المشكلة للمدافع المضادة للدبابات anti-tank guns . وبحلول العام 1937 ، كان لدى بعض العلماء الألمان أمثال سكاردين بعض الأفكار الاحتمالية والتفسير العلمي لتأثير الشحنة المشكلة . من جهة أخرى ، وفي التجارب المعدة لاختبار الفرضيات ، عمل الدكتور فرانز تومانك في فبراير العام 1938 على اكتشاف أهمية بطانة التجويف cavity liner بعد ملاحظة عرضية (سجل براءة اختراع ألمانية بشكل سري بتاريخ 9 ديسمبر 1939 وطلب منه الرايخ تحسين أداء البطانة) . حيث استخدم أولاً مادة الزجاج في التجربة وبحث التأثير . الاختبارات اللاحقة أجريت فوراً بالمواد الأخرى كالفولاذ والنحاس الخفيف وأمكن تحصيل عامل اختراق بلغ نحو ضعفي قطر الشحنة المستخدمة في الاختبارات الأولية . أختبر تومانك البطانات ناقوسية الشكل والنصف كروية والمخروطية المصنوعة من النحاس ، وأنتجت هذه تحسين لنحو خمسة أضعاف قابلية الاختراق بالمقارنة مع الشحنات غير المخططة unlined charges . لقد كشفت التجارب على الأهمية الحرجة لسماكة مبطن المخروط والحاجة للسيطرة عليه (بمعنى آخر دقة الصناعة) . أشكال البطانة درست أيضاً ، وأثبت المبطن نصف الكروي hemispherical liner أن يكون أحد الأشكال الفعالة التي تم تبنيها من قبل المهندسين الألمان . تأثير مسافة المباعدة standoff قرر أيضاً وأمكن حسابه . أسس تومانك بعد ذلك شركة لتطوير وصناعة أسلحة الشحنة المشكلة لحساب الرايخ الألماني ، حيث تولت شركته تطوير وتصنيع أكثر من خمسة ملايين عنصر ذخيرة ، بضمن ذلك قذائف المدفعية ، قنابل البنادق ، الألغام الأرضية ، الذخيرة الفرعية للطائرات .. وغيرها . أما أول سلاح مضاد للدروع دخل الخدمة الفعلية وهو مجهز بهذا النوع من الرؤوس ، فهو الألماني Panzerfaust ، عندما أطلق الألمان على هذا النوع من الرؤوس اسم Hohlladung .

ويذكر التاريخ كيف صمم المهندسين الألمان في أواخر الحرب العالمية الثانية وأنتجوا أضخم سلاح جوي في العالم بشحنة مشكلة ، أطلق عليه Mistel ، للاستخدام ضد السفن والتحصينات الأرضية . هذا السلاح عبارة عن طائرة مملوءة بالمتفجرات تحمل من قبل طائرة مقاتلة أخرى صعدت بالأعلى منها . حيث تضمن المخطط استبدال كامل مقصورة الطاقم الواقعة في مقدمة هيكل طائرة بشحنة تفجير مشكلة التي بلغ إجمالي وزنها 3500 كلغم . وتتولى المقاتلة إطلاق هذه القنبلة الطائرة نحو هدفها ثم بعد ذلك تعود لقاعدتها . المبطن المخروطي مشابه في تصميمه للرأس الحربي لسلاح Panzerfaust الكتفي المضاد للدروع ، وهو مصنوع من مادة من الألمنيوم أو النحاس مع قطر أقصى يبلغ 2 م ، في حين بلغت سماكته 30 ملم وزاوية انفراجه 120 درجة ، أما المادة المتفجر فكانت بزنة 1720 كلغم . حسب ما صرح به الألمان فإن الشحنة المشكلة لهذا السلاح كانت قادرة على اختراق 7 أمتار من التدريع الفولاذي للسفن المعادية الحربية ، أو نحو 18.5 م من الخرسانة المقساة . وحتى نهاية الحرب ، كان هناك نحو 85 وحدة من السلاح Mistel تم بنائها . فقط بضعة منها طيرت في مهمات ، حيث استخدم بعضها في تحطيم جسور Oder في أوائل العام 1945 . على الرغم من هذا ، حوالي 50 وحدة تم الاستيلاء عليها من قبل الحلفاء مع نهاية الحرب ، كما استولت القوات الروسية على بعض النماذج .

​

بدايــــــــــــات البحـــــــــــــث السوفييتــــــــــــــــــــي

​

في العام 1941 فوجئ أطقم الدبابات السوفييتية وأصيبوا بالذهول وهم يرون القذائف الألمانية وهي ترتطم بدباباتهم لتترك ثقوباً عميقة على الهياكل والأبراج . أطلق الألمان على هذا النوع من الذخائر تسمية Hohlladungsgeschoss والتي تعني القذيفة ذات الشحنة المجوفة . لقد عملت الماكنة الحربية الألمانية في السنوات 1939-1943 على تطوير أسلحة وذخائر بشحنات مشكلة من أنواع وأعيرة مختلفة ، كوسيلة مبتكرة لهزيمة ودحر دروع دبابات الحلفاء . على أية حال ، الاحتكار الألماني لم يدم طويل ، وفي تاريخ 23 مايو من العام 1942 تم اختبار أول مكافئ سوفييتي لقذائف المدفعية الألمانية ، وكان من عيار 76.2 ملم ، ليدخل الخدمة بعد ثلاثة أيام فقط تحت التعيين الرسمي BR-353A . هذه القذيفة التي جرى استنساخها بتقنية الهندسة العكسية reverse engineering ، كانت قادرة على اختراق تدريع بسماكة 75-90 ملم عند الارتطام بزاوية 90 درجة . كما طور السوفييت قذائف مماثلة أكبر قطراً من عيار 122 ملم حملت التعيين BR-460A مع قابلية اختراق حتى 200 ملم . السوفييت ابتكروا أيضاً أول سلاح يدوي لهم يعمل بتقنية الشحنة المشكلة كما تذكر بعض المصادر في العام 1943 ، عندما طوروا القنبلة اليدوية نوع RPG-43 كسلاح مؤثر مضاد للدروع وكبديل ناجح عن القنبلة اليدوية الأقدم من نوع RPG-40 التي اعتمدت في مفعولها على شحنة شديدة الانفجار . زودت القنبلة اليدوية RPG-43 بصمام تصادمي مع شحنة مشكلة بقطر 95 ملم مع 612 غرام من مادة TNT شديدة الانفجار ، وكان لها القدرة على اختراق نحو 75 ملم من الفولاذ ، لتحسن في مراحل لاحقة من الحرب بالسلاح RPG-6 الذي أدخل الخدمة في أكتوبر العام 1943 . هم أيضاً طوروا اللغم الأرضي الطائر المدعو LMG (اختصار flying mine Galitskiy) مع شحنة مشكلة ومتفجرات من نوع TNT . هذا اللغم استعمل من قبل السوفييت بنجاح كبير ضد الدروع الألمانية أثناء الحرب العالمية الثانية ، حيث صعد المقذوف على منصة خشبية ثابتة في تجويف أرضي غير عميق ، وهو مصوب باتجاه الطريق المحتمل لمرور الدبابة . عملية المشاغلة وإطلاق المقذوف تتم عندما يتم جذب سلك إعثار ملحق بصمام في قاعدة المقذوف .

​

أطلق السوفييت على تأثير الشحنة المشكلة اسم الشحنة المتراكمة Cumulative Charge ، والكلمة لاتينية الأصل cumulatio وتعني التكدس أو التزايد في إشارة إلى آلية عمل هذا النوع من الشحنات والقائمة على تركيز طاقة الانفجار . التأثير التراكمي لوحظ بداية في العام 1864 من قبل المهندس والجنرال العسكري الروسي "ميخائيل بورسكوف" M. Boreskov الذي استخدم هذه الظاهرة لثقب الصخور وألواح الأشجار الصلبة لبناء التحصينات . بورسكوف عمل في مجال زراعة الألغام واكتشف أن شحنة متفجرة من النتروغلسرين nitroglycerine مع تجويف موجه ستمتلك بشكل ملحوظ تأثير تدميري أعلى بكثير من الشحنات التقليدية . التأثير شوهد أيضاً من قبل قائد عسكري سوفييتي آخر هو "ديمتري أندريفسكي" Dmitry Andrievskiy ، الذي عمل العام 1865 على تفجير شحنة من الديناميت ملئت بورق مقوى كرتوني مع تجويف محشو بنشارة الخشب . نتائج الدراسات العملية المتعلقة بتأثير طاقة المواد المتفجرة ظهرت في الإتحاد السوفيتي أثناء الحرب العالمية الثانية ، حيث ينسب الفضل في تطوير الرؤوس الحربية المشكلة للبروفسور "سيكورفسكي" M.J. Sukharevsky ، الذي أجرى أول دراسة منظمة حول التأثير التراكمي cumulative effect وأصدر أول أبحاثه ورسائله العلمية في هذا المجال العام 1923-1926 . عمل الرجل على الشحنات المشكلة التي احتوت على تجاويف بدون كساء أو غلاف معدني ، واستطاع معرفة وإيجاد الرابط بين عملية اختراق الدروع بهذه الشحنات وشكل التجاويف ، بالإضافة للعوامل المؤثرة الأخرى . لقد وصف سيكورفسكي تجاربه الشاملة بالتجاويف غير المبطنة في أنواع مختلفة من الأشكال والزوايا ، حيث لاحظ بأنه يمكن لتجويف مخروطي أن يولد تأثير اختراق صغير (لشحنة غير مبطنة unlined charge) ، كما دون في سجلاته العلمية أن الأهمية العملية الكبرى لقذائف الشحنة المشكلة تكمن في إمكانية تحويل وزن قذيفة مدفعية إلى النصف ، وزيادة التأثير المتفجر من قبل عامل 3 إلى 5 . لكن للأسف وبشكل مأساوي ، انتهت بحوث سيكورفسكي العلمية في هذا المجال مع سقوطه كضحية لإحدى حملات التطهير الستالينيه Stalin's purges .