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 υ_д=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 р_кр.

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 р_кр 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 < р_кр) либо в момент встречи двух волн разрежения, либо при достаточно большом расстоя­нии между движущимися пластинами. Тогда время t действия р_кр рассчитывается по формуле

         (1)

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

         (2)

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

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

t₀= 2l/v_д.         (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 d_с — диаметр кумулятивной струи.

Значения u_р и d_к 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= S_пл/(v_п1 + v_п2),

где S_пл — перемещение пластин, соответствующее значению р_кр; v_п1, v_п2 — скорость лицевой и тыльной ной пластин соответственно.

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

где  — среднее начальное давление в продуктах взрыва; р_к = 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 р_кр, 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)

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 t_д. В пространстве действие, давления ограничивается расстоянием S_пл + δ, на котором оно выше р_кр. Воздействию разрушающего давления подвергается участок струи l_у, которому соответствует бронепробиваемость L_у. Остаточная бронепробиваемость кумулятивной струи определя­тся как разность L — L_у.

Определение р_кр производилось путем сравнения экспериментальных и расчетных значений L_у (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 р_кр:

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 l_у, т. е. влияние продуктов взрыва (при р_кр = 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.

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 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 L_у 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.