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Eseguendo una disamina sulle parole chiave che portano i visitatori a questo Sito, mi sono accorto che in molti cercano su Internet il principio di funzionamento di una carica cava. Ebbene, eccolo.

Lo schema di funzionamento di una carica cava, nel quale viene evidenziata la formazione dello "Slug", ovvero il getto infuocato ad altissima temperatura e velocità capace di perforare la corazza.

Una delle cariche cave da 50kg con cui i paracadutisti tedeschi scardinarono le difese del forte di Eben Emael, nel maggio del 1940.

La granata britannica N.68, il primo esempio di ordigno a carica cava. Venne ideata nel 1940 e veniva sparata tramite l'arma di ordinanza dell'esercito inglese. Pesava 849g ed era riempita di una miscela di Lyddite e Pentolite, oppure di RDX/Beeswax.

Gli effetti dell'esplosione di una carica cava su una corazzatura di cemento armato.

A sinistra, un proiettile da carro armato a carica cava. Sopra, una carica magnetica.

Il principio di funzionamento della carica cava è applicabile al concetto secondo cui non è il proiettile vero e proprio a comportare il danno maggiore per il bersaglio, bensì l’esplosivo alloggiato al suo interno e più specificatamente il “suo modo di esplodere”.

Il fenomeno fu studiato da Chermes E. Munroe nel 1888 e poi da Egon Neumann nel 1910 e consisteva nell’operare la parziale concentrazione dell'energia causata da un vuoto incavato in un pezzo di esplosivo. Così facendo, tutta l’energia veniva concentrata nell'incavo praticato nella carica, dal quale essa fuoriusciva diretta sul bersaglio sottoforma di un getto di materia fluida alla temperatura di circa 2000 gradi centigradi.

I modi con cui i due studiosi scoprirono l’effetto di quella che poi sarebbe diventata “la carica cava” furono in entrambi i casi singolari. Munroe, mentre lavorava alla Naval Torpedo Station a Newport, negli Stati Uniti, osservò che quando si faceva detonare nei pressi di una lastra di metallo un blocco di fulmicotone in cui era inciso il nome del suo produttore, l'iscrizione veniva incisa nella lastra. Se le lettere erano in rilievo rispetto al resto del fulmicotone, allora le lettere sulla lastra venivano impresse allo stesso modo, in rilievo rispetto alla superficie.

Egon Neumann notò invece che il TNT che conteneva un incavo di forma conica lacerava una lastra di metallo che, in condizioni normali, veniva solo intaccata dalla stessa quantità di esplosivo.

Tuttavia le scoperte dei due non furono messe in pratica fino allo scoppio della Seconda Guerra mondiale, quando le esigenze belliche imposero alla ricerca scientifica di trovare esplosivi e proiettili sempre più efficaci contro le corazzature di mezzi e fortificazioni che, nel frattempo, erano via via andate sempre più incrementandosi.

La palma dei “primi arrivati” spetta agli inglesi, i quali misero a punto la loro “British No.68 Rifle Grenade”, che venne utilizzata già nel maggio del 1940.

L’effetto della carica cava venne subito dopo incrementato rivestendo di una sottile lamina metallica l’incavo dell’esplosivo; tale accorgimento aumentò in maniera esponenziale l’effetto delle cariche cave, rendendo possibile la realizzazione di ordigni di piccole dimensioni, trasportabili anche da un solo uomo (vedasi il panzerfaust tedesco).

In questo modo, all'atto dell'esplosione, l'incamiciatura metallica veniva distrutta e ridotta in una miriade di piccoli pezzi, che si disponevano in un fascio sottile perpendicolare alla superficie di impatto.

La velocità era elevata (10.000 m/s) e quindi, tale getto, perforava la corazza metallica.
La pressione successiva, causata da frammenti metallici più grossi successivi e dai gas di scoppio (circa 300.000 kg/cm²), forzava lateralmente il foro prodotto, allargandolo.
I gas dell'esplosione ad altissima temperatura penetravano infine nell'abitacolo, provocando l'esplosione del carburante e delle riserve di munizioni.

Nelle applicazioni militari moderne, l'ordigno a effetto Munroe che utilizza il principio della carica cava, pratica una penetrazione in una corazza di solido acciaio pari al 150-250% del diametro dell'ordigno. In applicazioni non-militari, invece, le cariche cave sono apprezzate per la loro versatilità e velocità. Poche centinaia di libbre di cariche cave ben piazzate possono demolire un edificio più velocemente di alcune centinaia di tonnellate di macchinari, e nella manifattura dell'acciaio piccole cariche cave sono spesso usate per forare rubinetti che sono rimasti tappati da scorie.

VANTAGGI E SVANTAGGI

L’impiego dei proietti e razzi a carica cava presenta vantaggi e svantaggi. I primi sono senz’altro rappresentati da aspetti “pratici” e più precisamente:

-Piccole quantità di esplosivo sono in grado di forare corazze molto spesse (Con 5 kg di tritolo, su una piastra di acciaio di 20 mm di spessore, si può ottenere un foro del diametro di 45 mm.

-La carica cava ha lo stesso potere penetrante a prescindere dalla velocità del vettore che la trasporta; che sia esso un razzo o proiettile ad alta velocità o meno e, al limite, puo agire anche “da ferma”, come nel caso appunto delle cariche usate ad Eben Emael nel 1940 dai tedeschi.

-Le caratteristiche sopra elencate consentono di realizzare armi anticarro leggere e semplici da maneggiare, adatte all’uso di un singolo militare.

Gli svantaggi, se vogliamo, sono intrinseci nei vantaggi:

-In primo luogo l’esplosione della carica cava deve avvenire ad una distanza ottimale dal bersaglio, in modo da dare modo al “Jet” di materia incandescente di formarsi.

In genere tale distanza viene data dall’ogiva del proiettile o del razzo, la quale è solitamente vuota e serve solo come “distanziale” nei confronti dell'esplosivo posto dietro.

-Nel corso degli anni sono state messe a punto contromisure abbastanza efficaci contro le cariche cave, prima tra tutte la “corazza reattiva” ( inventata dagli israeliani e denominata “Blazer”). Questa è praticamente un contenitore della grandezza simile ad una scatola da scarpe, riempito di esplosivo a basso potenziale. La scatola viene poi fissata sulla corazza del mezzo in un certo numero e, quando arriva la carica cava, essa esplode con un effetto verso l’esterno “rompendo” il getto di fuoco della carica cava e non dando ad esso modo di penetrare.

-Un’altra contromisura sono le corazze distanziate, ovvero un primo strato di corazzatura non spessa intervallato da un vuoto e poi dalla corazza vera e propria. In questo modo la prima corazzatura fa detonare il proiettile, mentre poi il vuoto assorbe e rompe il getto di fuoco prima che esso arrivi a contatto con la corazzatura vera e propria. Questo principio venne attuato dai tedeschi nella seconda guerra mondiale per i propri carri armati, sui quali vennero montati pannelli distanziatori chiamati “Schurzen”