|
|||||||||
|
ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ Е. В. КИРЮЩЕНКО, Д. А. РОТОТАЕВ
По результатам экспериментального исследования уточнены особенности функционирования динамической защиты и предложены формулы для оценки скоростей метания пластин динамической защиты.
Вестник бронетанковой техники. №12. 1991
Для проведения расчетов динамической защиты (ДЗ) необходимо знание оценок кинематических параметров движения пластин, метаемых взрывом зарядов взрывчатого вещества (ВВ), которые определяются не только характеристиками применяемого ВВ, но и конструктивными особенностями ДЗ. В общем случае элементы ДЗ представляют собой плоский заряд ВВ, облицованный металлическими пластинами, и размещаются перед основной защищаемой преградой за стальным лицевым экраном ДЗ. При этом элементы ДЗ могут располагаться в один, два и, вероятно, более слоев. При попадании средства поражения (кумулятивного или бронебойного подкалиберного снаряда) в преграду, оснащенную ДЗ, в ее элементе, установленном непосредственно за лицевым экраном 1 (рис. 1), вызывается детонация заряда 5.
Рис. 1. Схема ДЗ
В результате осуществляется метание пластин 2 и 4 элемента ДЗ, одна из которых движется в направлении лицевого экрана, а другая — в направлении 2-го элемента ДЗ. При соударении пластины элемента ДЗ с лицевым экраном и воздействии на последний продуктов взрыва (ПВ) осуществляется метание лицевого экрана. В результате удара пластины 1-го элемента ДЗ по элементу ДЗ, расположенному во втором слое, вызывается детонация заряда ВВ 7 и обе пластины 4 и 6 (от 1-го и 2-го элементов) приобретают движение в направлении экрана. Начальную скорость метания пластин зарядом ВВ, как показано в работе [1], можно оценить с помощью модели Гарни. Расчетные значения скорости движения лицевого экрана ДЗ после удара пластины элемента ДЗ имеются в [2], а скорости метания пластин при взрыве ВВ 2-го элемента ДЗ до настоящего времени не определялись. С целью исследования
функционирования проведены испытания конструкции ДЗ (см. рис. 1) с импульсной
рентгенографической съемкой положения пластин в различные моменты времени t после
подрыва 1-го заряда ВВ, облицованного пластинами
толщиной
Анализ рентгенограмм позволяет уточнить физическую модель процесса. После соударения пластины 1-го элемента ДЗ с лицевым экраном обе детали движутся вместе с одинаковой скоростью (рис. 2, а). Взаимодействие волн сжатия и разгрузки приводит к образованию откола на лицевом экране, который наблюдается в виде характерного купола. Скорость движения откола превышает скорость перемещения лицевого экрана. На рис. 2, б в верхней части видна полностью сформировавшаяся откольная часть. Скорость метания пластин элемента ДЗ составляет ~ 1 500 м/с, скорость совместного движения лицевого экрана и пластины элемента — 210 м/с, скорость движения откольной части ~420 м/с. Удар пластины 1-го элемента
ДЗ по 2-му приводит к детонации 2-го заряда ВВ и
метанию обеих пластин в направлении обратном удару. На рис. 2, а в нижней части
видны обе пластины, движущиеся совместно после отделения от плиты. Скорость их
движения составила ~750 м/с. В процессе движения они приближаются к лицевому экрану (см. рис. 2, б),
происходит соударение и совместное движение лицевого экрана и трех пластин от
элементов ДЗ. При этом края тонких пластин изгибаются (рис. 2, в), что
обусловлено действием волн разгрузки при разгоне пластин. При увеличении
толщины пластины 2-го элемента ДЗ наблюдается аналогичная картина. При этом скорость
совместного движения пластины 2-го элемента толщиной δ2=5 мм и
пластины 1-го элемента δ1 =
На рис. 2, в, так же как и в первом случае, наблюдается образование откола и совместное движение лицевого экрана с пластиной 1-го элемента ДЗ.
Рис. 2. Рентгенограммы процесса функционирования ДЗ: а — δ2=
б —
δ2 =
в — δ2 =
1 — лицевой ран, 2 — откольная часть, 3 — пластины 1-го элемента ДЗ, 4 — пластины 2-го элемента, 5 — плита
Скорость метания vэ лицевого экрана можно оценить по закону сохранения импульса при соударении экрана с пластиной элемента ДЗ:
vэ = δ1 v1/(δ1 + δэ), (1)
где δэ — толщина лицевого экрана; v1 — скорость пластины 1-го элемента ДЗ. В соответствии с
соотношением (1) скорость метания лицевого экрана толщиной
Исследование скорости метания пластин 1-го и 2-го элементов ДЗ после их соударения и взрыва заряда ВВ 2-го элемента связано с такими сложными процессами, как волнообмен в пластинах торможение пластины 1-го элемента ДЗ и разгон пластины 2-го элемента в результате удара 1 и последующее ударное воздействие заряда ВВ 2-го элемента ДЗ, вызывающее взрывчатое превращение в заряде. Пренебрегая ударно-волновыми процессами, можно положить, что скорость метанния пластин 1-го и 2-г элементов ДЗ определяется отношением Гарни. При этом за расчетную толщину метаемых пластины следует принять суммарную толщину пластин δ1+ δ2. Расчетная оценка (по Гарни) на 250...300 м/с превышает экспериментальные значения скоростей (рис. 3). Ударно-волновые процессы, взаимодействие волн сжатия и разгрузки в материале ударяющихся пластин, приводят к их неравномерному прогибу, что видно из рентгенограмм на рис. 2. В результате при соударении контакт между пластинами 1-го и 2-го элементов ДЗ осуществляется не одновременно по всей площади, и после удара между пластинами появляется зазор. Поэтому исключение упругих сил при соударении из методики расчета приводит к расхождению результатов вычислений и эксперимента. Анализ экспериментальных данных показывает, что метание пластин взрывом заряда ВВ элемента ДЗ осуществляется через некоторый промежуток времени удара пластины 1-го элемента по пластины 2-го элемента, что обусловлено временем зарождения и развития очагов детонации во взрывчатом веществе 2-го элемента ДЗ. Экспериментальные оценки показывают, что метание пластин начинается через 15...30 мкс после их соударения. К этому времени между ними образуется зазор и пластины между собой практически не контактируют. Поэтому соотношение Гарни будет справедливо либо, если в расчете учитывать метание тыльной пластины 2-го элемента ДЗ. Эта пластина проходит зазор между ними, соударяется с пластиной первого элемента и обе пластины движутся совместно, примерно с одинаковой скоростью. Поэтому можно предположить, что скорость движения пластин определяется обменом импульсами между ними.
Считая, что пластина 1-го элемента полностью тормозится после удара по пластине 2-го элемента, а скорость метания последней определяется соотношением Гарни, имеем
vс = v2δ2 /(δ1 + δ2), (2)
где v2, vс — скорость пластины 2-го элемента и скорость совместного движения обеих пластин.
Рис. 3. Зависимость скорости vс от толщины пластины 1 — расчетные значения по соотношению Гарни; 2 — то же по формуле (2); светлые точки — опытные значения для одной метаемой пластины; темные точки — то же для пластины 1-го и 2-го элементов ДЗ после их соударения
Сопоставление расчетов по соотношению (2) с ж экспериментальными значениями vс (см. рис. 3) показывает их удовлетворительную сходимость. Формула Гарни дает несколько завышенные результаты скорости метания пластин по сравнению с экспериментом (скорость метания пластин различной толщины определялась без последующего их столкновения с другими пластинами). Это расхождение является небольшим, приемлемо для инженерных оценок и связано с тем, что в соотношении Гарни не учитывается тот факт, что часть ВВ истекает в боковом направлении и не участвует в метании пластин. С увеличением размеров пластин, а следовательно, и элементов ДЗ различие между экспериментальными и расчетными данными уменьшается и становится незначительным. Это обусловлено тем, что при увеличении размеров, элементов ДЗ увеличивается отношение массы продукта взрыва, участвующей в метании пластин к массе, истекающей в боковом направлении.
Вывод. Уточнены особенности функционирования динамической защиты при размещении ее элементов в два слоя, включающие: образование откола на лицевом экране динамической защиты соударение метаемых взрывом пластин между собой и их совместное движение, метание экрана после удара по нему пластин, движущихся с высокой скоростью. Расчеты по формулам определения скорости метания и совместного движения пластин динамической защиты обеспечивают удовлетворительную сходимость с экспериментальными данными.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Некоторые вопросы противокумулятивной динамической защиты / Е. В. Анрющенко, Л. В. Курбацкая, А. И. Платов, В. В. Чивилев // Оборонная техника. 1989. № 7. 2. Меньшиков Г. П., Хоничев А. А., Какуркина Ю. П. Баллистика динамической защиты танка // Боеприпасы. 1990. № 3.
|
|
|||||||
|
|