ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 
 




ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА ЭЛЕМЕНТА ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ НА БРОНЕПРОБИВАЕМОСТЬ КУМУЛЯТИВНОГО СНАРЯДА

Е. В. КИРЮЩЕНКО, В. В. СОРОКИН

Вестник бронетанковой техники. №4. 1988

 

Динамическая защита танков [1, 2] предполагает активное воздействие на кумулятивную струю продуктов взрыва защитных элементов и метаемых и металлических пластин, за счет чего бронепроваемость кумулятивных снарядов может быть снижена на 60.. .80 % [2].

Элементы динамической защиты в виде плоского ряда взрывчатого вещества (ВВ), облицованного металлическими пластинами, могут по-разному размещаться в схемах бронирования, в том числе в зазорах между броневыми листами. Если зазор велик, разлет метаемых взрывом пластин ограни­вается, а их вклад в снижение бронепробиваемости уменьшается. Но возрастает относительный лад воздействия продуктов взрыва. Экспериментальные данные исследования показали, что с уменьшением зазора между массивными (толщиной 100 мм) стальными листами эффективность динамической щиты уменьшается.

При значениях зазора, равных толщине элемента динамической защиты (~ 6 мм), снижение бронепробиваемости кумулятивной струи определяется только воздействием продуктов взрыва и может достигать 190...220 мм скорость детонации υд=8 км/с), связи с вышеизложенным полезно оценить результат воздействия продуктов взрыва на кумулятивную струю и определить их вклад в общий уровень снижения бронепробиваемости, что позволит рационально размещать элементы динамической защиты в конкретной схеме бронирования.

Анализ имеющихся данных показывает, что до настоящего времени не было необходимых инженерных расчетных методик, обеспечивающих достаточно хорошую сходимость результатов расчета с данными экспериментов. Так, в первых работах 1946 г.) некоторых авторов сделан вывод о том, что целесообразнее воздействовать «контрвзрывом» не на кумулятивную струю, а на сам снаряд. Испо­льзование для антикумулятивной защиты метаемых взрывом пластин предложено в 1958 г. В. Войцеховским и другими учеными. Ими же предложен первый метод расчета снижения бронепробиваемости кумулятивной струи в результате воздействия метаемой взрывом пластины. В 1968 г. И. Платов предложил эмпирическую формулу расчета снижения бронепробиваемости в результате взаимодействия кумулятивной струи с плоским зарядом ВВ, облицованным металлическими пластинами; к сожалению, результаты расчета по этой формуле в ряде случаев расходятся с экспериментальными данными и особенно (в 4...5 раз) при (размещении элементов динамической защиты между толстыми бронелистами в малых зазорах, ограничивающих разлет пластин.

Ю. П. Жбанков и В. А. Тарасов (1985 г.) отметили, что между разлетающимися пластинами кумуля­тивная струя приобретает волнообразную форму, а затем разрушается и распыляется. Авторы выд­винули гипотезу, что распыление струи происходит вследствие обжимающего действия «инертных масс» продуктов взрыва, а волнообразное ее искривление связано с их перемещением в поперечном направ­лении. В результате при входе в элемент динамиче­ской защиты кумулятивная струя испытывает сжи­мающее напряжение, а после выхода происходит ее разгрузка вплоть до растяжения, при котором на­пряжения могут превзойти предел прочности струи. Разрушение струи может прекратиться, если давле­ние р снизится до некоторого критического значениях.

 

Из полученных данных следует, что по мере умень­шения давления в расширяющихся продуктах взры­ва их разрушающее воздействие на кумулятивную струю снижается вплоть до прекращения при опре­деленном пороговом давлении ркр.

В момент контакта головной части струи с пласти­ной элемента динамической защиты в последней образуется ударная волна, которая переходит в слой ВВ. Экспериментально показано, что при этом возбуждение детонации ВВ имеет ударно-волновой характер и происходит в непосредственной близос­ти от тыльной поверхности пластины, экранирующей заряд [3]. При пробитии пластины в ней образует­ся отверстие, превосходящее диаметр струи. Дето­национная волна распространяется от места иници­ирования с высокой скоростью (7500...8000 м/с), а продукты взрыва истекают в отверстие со ско­ростью, близкой к скорости детонационной волны [4]. Метаемые при этом пластины входят во взаи­модействие с кумулятивной струей после того, как будет выбран зазор между ее вековой поверхно­стью и краем отверстия.


С выходом детонационной волны на ближайший торец плоского заряда ВВ начинается свободный разлет продуктов взрыва и по ним в обратном на­правлении пойдет веер волн разрежения со сред­ней скоростью, равной половине скорости детонаци­онной волны [4]. По мере удаления детонационной волны, увеличения расстояния между метаемыми пластинами и истечения продуктов взрыва через отверстие в пластине давление в них падает. Дости­жение ркр и прекращение защитного эффекта зави­сят от скорости метаемых пластин и могут произой­ти как до, так и после их входа во взаимодействие с кумулятивной струей.

Если детонация возбуждается вблизи тыльной по­верхности пластины, время ее задержки равно нулю и головная часть кумулятивной струи будет прони­кать через расширяющиеся продукты взрыва. В них как бы образуется каверна, которая затем закрывается. При этом часть кумулятивной струи проходит неповрежденной. Считаем, что воздейст­вие продуктов взрыва на струю заканчивается (при р < ркр) либо в момент встречи двух волн разрежения, либо при достаточно большом расстоя­нии между движущимися пластинами. Тогда время t действия ркр рассчитывается по формуле

 

         (1)

 

где t0 — время от начала детонации до встречи двух волн разрежения; t'0—время разлета пластин на расстояние, соответствующее ркр; t1 — время расширения и сужения каверны в продуктах взры­ва;

 

         (2)

 

l — расстояние от места инициирования до ближай­шего торца заряда ВВ; vд — скорость распростра­нения детонационной волны; о —скорость волны разряжения.

Поскольку скорость сближения двух волн разря­жения равна vд, то формулу (2) преобразуем к виду

t0= 2l/vд.         (3)

 

Время образования и исчезновения каверны в про­дуктах взрыва определяется средней скоростью ее расширения 1/р до конечного размера (1К и ско­ростью продуктов взрыва:

 

           (4)

 

где dс — диаметр кумулятивной струи.

Значения uр и dк определяются инерционным тече­нием и прочностью материала преграды [5]; в дан­ном случае под прочностью понимается давление в продуктах взрыва на границе каверны. Следе учесть, что, по данным [6], на образование каверны влияет длина кумулятивной струи, равная ~0,72.

 

t'0= Sпл/(vп1 + vп2),

 

где Sпл — перемещение пластин, соответствующее значению ркр; vп1, vп2 — скорость лицевой и тыльной ной пластин соответственно.

Значение Sпл приближенно можно получить г формуле из [4]:          

где  — среднее начальное давление в продуктах взрыва; рк = 200 МПа — конечное давление; k = 1,2...1,4; δ — толщина заряда ВВ.

В выражении (6) правая часть представляет со отношение расстояния между пластинами, соответствующего ркр, к начальному расстоянию δ. Определять эффективность элемента динамической защиты удобно с помощью пространственно- временной диаграммы (рис. 1), построенной с и использованием формул (1—6).

 

 

Рис. 1. Пространственно-временная диаграмма для оценки результата 
воздействия продуктов; взрыва на бронепробиваемость 
кумулятивной струн (обозначения см. в тексте)


Рис. 1. Пространственно-временная диаграмма для оценки результата

воздействия продуктов; взрыва на бронепробиваемость

кумулятивной струн (обозначения см. в тексте)

 

Прямые 1 характер ют движение участков кумулятивной струи, образованной кумулятивным снарядом 2. Кривая 3 определяет глубину пробития L (без учета действия динамической защиты  преграды, состоящей из плиты 4 и установленного в зазоре между ними элементами динамической защиты 5. Продолжительность воздействия разрушающего давления определяется формуле (1) и отсчитывается от времени возбуждения детонации tд. В пространстве действие, давления ограничивается расстоянием Sпл + δ, на котором оно выше ркр. Воздействию разрушающего давления подвергается участок струи lу, которому соответствует бронепробиваемость Lу. Остаточная бронепробиваемость кумулятивной струи определя­тся как разность L Lу.

Определение ркр производилось путем сравнения экспериментальных и расчетных значений Lу (рис. 2). Эксперименты проводились путем подры­ва 125-мм кумулятивного снаряда на преграде, состоящей из 80-мм стальных плит; элемент динамической защиты состоял из 6-мм заряда ВВ и двух стальных пластин толщиной 2 мм.

 

Рис. 2. Схема эксперимента и результаты определения ркр:
1 — расчетная зависимость; 2 — эксперимент; 3 —среднее квадратичное отклонение

Рис. 2. Схема эксперимента и результаты определения ркр:

1 — расчетная зависимость; 2 — эксперимент; 3 —среднее квадратичное отклонение

 

 

Из сравнения расчетных и экспериментальных данных следует, что действительное значение ркр лежит в диапазоне 150..300 МПа. Оно уточнялось экспериментально ю схеме, показанной на рис. 3: варьировался зазор 9, в котором размещался элемент динамической 1ащиты. Кривая 1 характеризует изменение lу, т. е. влияние продуктов взрыва (при ркр = 200 МПа), а кривая 2 — снижение бронепробиваемости кумулятивной струи от воздействия движущихся 2-мм 1ластин (расчет по методике С. В. Королева). Суммированием кривых 1 и 2 получают снижение бронепробиваемости от действия элемента динамической защиты в целом (кривая 3).

Из полученных данных видно, что при малых значениях зазоров на бронепробиваемость кумулятивного снаряда влияют в основном продукты взрыва. При увеличении зазора вклад от их воздействия снижается до ~40 % от общего уровня. Экспериментальные данные удовлетворительно совпадают с расчетной кривой 3, которая характеризует зависимость снижения бронепробиваемости от зазора между броне­плитами.

При установке двух элементов динамической защиты (рис. 4) наблюдается также удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных. Элементы динамической защиты толщиной 10 мм устанавливались между 15-мм стальными пластинами под углом 20° к оси струи. Зазор меж­ду пластинами составлял 20 мм, кумулятивная струя проходила через два элемента.

 

Схема эксперимента и результаты оценки воздействия продуктов взрыва на кумулятивную струю 125-мм снаряда


Рис. 3. Схема эксперимента и результаты оценки воздействия продуктов взрыва на кумулятивную струю 125-мм снаряда: сплошные линии — расчет; штриховые линии — разброс эксперимен­тальных данных; точки — осредненные экспериментальные данные (остальные обозначения см. в тексте)

 

Рис. 4. Схема эксперимента по определению результата воз¬действия продуктов взрыва двух элементов динамической за¬щиты на бронепробиваемость кумулятивного снаряда:
1 — элемент динамической защиты; 2 — стальная пластина; стрелкой показано направление кумулятивной струи

Рис. 4. Схема эксперимента по определению результата воз­действия продуктов взрыва двух элементов динамической за­щиты на бронепробиваемость кумулятивного снаряда:

1 — элемент динамической защиты; 2 — стальная пластина; стрелкой показано направление кумулятивной струи

 

 

Снижение бронепробиваемости, определяемое действием про­дуктов взрыва, составило 295 мм (со средним квад­ратичным отклонением 43 мм); расчетное значение Lу составило 283 мм.

 

Вывод. Предложенный метод расчета снижения бронепробиваемости кумулятивных снарядов при воздействии продуктов взрыва удовлетворительно совпадает с экспериментальными данными и может быть использован при разработке динамической защиты, когда при жестких габаритно-массовых ограничениях элементы динамической защиты раз­мещаются между броневыми листами в малых зазорах.


 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Сафонов Б. Модернизация танков в странах НАТО /Г рубежное военное обозрение. 1985. № 1. С. 35—40.
  2. Основы проектирования кумулятивных зарядов боеприпасов / Под ред. Л. П. Орленко. М.: ЦНИИНТИ, 1986. 2
  3. Исаев А. Н., Ладов С. В. и др. Инициирование детонации в открытых и экранированных зарядах ВВ кумулятивных струей // Боеприпасы. 1985. № 10. С. 36—42.
  4. Физика взрыва / Под ред. К. П. Станюковича. М.: Наука. 1975. 704 с.
  5. Богомолов В. М. Оценка величии входных диаметров,, высокоскоростном ударе // Вопросы специального машиностроения. 1978. Вып. 9(52). Сер. 1. С. 35—46.
  6. Высокоскоростные ударные явления / Сб. пер. Под ред. В. Н. Николаевского. М.: Мир, 1973. С. 119.

 

 





 



ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ