מטען חלול

מטען חלול (באנגלית: Shaped Charge) הוא מטען אשר מעוצב בצורה גאומטרית מוקפדת שבה חומר הנפץ מעוצב כגליל בעל חלל חרוטי (קוני) פנימי, כשלדופנותיו צמוד חרוט מתכת (בדרך-כלל עשוי סגסוגת נחושת) המכונה "ליינר". צורת המטען מביאה בעת יזימתו לניתוב עוצמת הפיצוץ ליצירת גל הדף ממוקד המתיך את ה-"ליינר" ויוצר סילון מתכת נוזלית המותזת בטמפרטורה ובמהירות גבוהים. האנרגיה הקינטית הגבוהה של סילון המתכת מעלה משמעותית את יכולתו לחדור את מיגון המטרה, ביחס למבני מנגנון פיצוץ אחרים (כדוגמת "מטען מעיך"). אם הפיצוץ הצליח לחדור את מעטה המגן של המטרה, חודר לחלל המטרה הליינר, כשהוא 'מושך' אחריו סילון גזים לוהטים ורסיסי מתכת (ממיגון המטרה עצמו) ומהווה את 'גורם ההרס' בתוך המטרה. גורם ההרס מתפזר בצורה חרוטית בקירוב, החל מנקודת חדירת המיגון ובקו ישר הלאה. מנגנון ההרס העיקרי של גורם ההרס הוא רסיסי המתכת ומנגנוני ההרס המשניים הם גל הלחץ הגבוה והטמפרטורה הגבוהה. מסיבה זו יעילותו של מטען חלול בהשמדת המטרה תלויה במידה רבה בסוג תכולת המטרה (אם מאוחסנת תחמושת בתוך המטרה מנגנון ההרס המשני עשוי ליזום אותה ובכך להעצים את הנזק שהוא גורם) ובמיקום תכולת המטרה (מנגנון ההרס העיקרי נע בקו ישר ולכן לא יפגע במה שאינו נמצא על קו ישר זה).

השימוש במטען חלול נפוץ בעיקר כראש קרבי של רקטות וטילים נגד טנקים ונגמ"שים שמצוידים בשכבת שריון עבה. שמות נוספים למטען הם: מטען הזרקה (פעולתו מזכירה פעולת הזרקה), Hollow charge או HEAT (ראשי תיבות של High Explosive Anti-Tank).

ככלל, המטען החלול מורכב ממעטפת ובתוכה חומר נפץ המסודר סביב חלל חרוטי (ומכאן השם "מטען חלול"), עליו נשענת שכבה דקה של חומר מתכתי ("ליינר") - בדרך כלל נחושת. כאשר חומר הנפץ מתפוצץ, נוצר גל הלם מאונך לדופן החרוט, אשר מתחלק לווקטור למרכז החרוט ווקטור לכיוון פתח החרוט. הווקטורים לכיוון מרכז החרוט מאיינים אחד את השני (בשל הסימטריה הגלילית של המטען), וכך מתקבל גל הלם הנע בכיוון צירו של החרוט. גל הלם זה גורם לקריסת השכבה המתכתית מבפנים החוצה (כעין הפיכת גרב פנים חוץ) ולהפיכתה לסילון לוהט בעל אנרגיה קינטית גבוהה, המיועד לחדירת שריון.

גילוי העיקרון הפיזיקלי שעל פיו בנוי המטען החלול מיוחס לצ'ארלס א. מונרו (אנ'), כימאי שעבד בתחנת המחקר לחקר הטורפדו של צי ארצות הברית בניו-פורט, רוד איילנד. במסגרת עבודתו גילה כי כאשר מארז של כותנת נפץ, אשר שם היצרן מוטבע בו, התפוצץ בסמוך ללוח מתכת, האותיות הוטבעו אל תוך המתכת. התופעה נקראה על שמו - "אפקט מונרו".

בתחמושת הנורית אל המטרה, כגון רקטות, מעטפת המטען מעוצבת בצורה אווירודינמית ומכילה את המרעום בחזיתה, שכן לצורך השגת יעילות מרבית, על המטען להיות מופעל במרחק מה מן המטרה, כדי לאפשר מרחק האצה מיטבי לסילון (Stand Off). המרעום בנוי בדרך כלל מגביש פיאזואלקטרי, אשר הופך את מכת הפגיעה למתח חשמלי המצית את חומר הנפץ ומתחיל את תגובת השרשרת של הפיצוץ.

על פי רוב, כושר החדירה של המטען החלול עומד ביחס ישר פחות או יותר לקוטרו של המטען. על כן, נהוג לציין מדדים שונים הקשורים למטען החלול כפונקציות של קוטר המטען. לדוגמה, מרחק ההאצה האופטימלי הוא בסדר גודל של ארבעה קוטרי מטען. דהיינו, כדי לקבל חדירה מיטבית עבור מטען חלול שקוטרו הוא 10 ס"מ, יש להפעיל את המטען כארבעים ס"מ מהמטרה.

המטען החלול הוא החימוש הנפוץ ביותר של רקטות נ"ט וטילים נגד טנקים, והוא קיים גם במוקשים מסוימים. כמו כן נעשה בו שימוש במטעני חבלה ובפצצונות נ"ט, המפוזרות מפצצת מצרר. גרסה מתקדמת יותר של מטען חלול, הנפוצה בעיקר ברקטות וטילי נ"ט, היא ראש נפץ כפול ("טַנְדֵּם") המיועד נגד מיגון ריאקטיבי, כך שראש הנפץ הראשון מייזם את המיגון הריאקטיבי, וראש הנפץ השני פועל על שריון הכלי.

גרסה נוספת של המטען החלול היא מטען קלע אשר בו הליינר מעוצב בצורה כיפתית. עיצוב זה מגדיל את טווח החדירה האפקטיבי על חשבון החדירות עצמה.

קיימים גם שימושים אזרחיים למטען חלול, כגון ניקוב חורים בשכבות סלע קשות בהפקת שמן אדמה.

כנגד הרש"ק החלול פותחו שלושה סוגי מיגונים:

• מיגון ריאקטיבי – מעיל קסטות המכילות חומר נפץ הודף שמטרתן להטות את סילון ה"ליינר" בעת פגיעה בכלי, ובכך למנוע מה"ליינר" לחדור.
• מיגון כלוב – שריון סורגי מתכת מעל השריון הפסיבי הראשי שמטרתו להטות את הרש"ק בעת יזימתו, כך שהסילון שייווצר יפגע במיגון המטרה בזווית קהה ככל שניתן ובכך יפחית את יכולת החדירה שלו.
• מערכת הגנה אקטיבית לטנקים – מערכת המיירטת את הרקטה/טיל/פגז לפני שהוא פוגע בטנק.

• שגיב לוי, חומרי נפץ, הדף ופירוטכניקה, הוצאת קרוננברג ספרות מקצועית, תל אביב

מדיה וקבצים בנושא מטען חלול בוויקישיתוף

• shaped charge animation (RPG-7), באתר יוטיוב, 15 במאי 2019