Диссертация (Разработка научно обоснованных технических решений защиты экипажа автобронетанковой техники при минно-взрывном воздействии), страница 3

При взрыветротила на поверхности земли, характерное расстояние R0 определяется поформуле (1.5).Так как R0=12RЗ, тоR з = 0,05 3�q(1.1)R 0 = 0,6 3�q(1.2)Однако в (1.2) R0 рассчитано для заряда, взорвавшегося в воздухе, вданном случае взрывные газы будут распространяться по сфере, при подрывена поверхности взрывные газы будут распространяться по полусфере, такимобразом, радиус будет несколько больше (Рис. 1.3).Рис.

1.3. Радиус действия взрывных газов при подрыве в воздухе и наповерхности18Найдем R1 при условии, что объем взрывных газов остается постоянным,тогда объемы сферы и полусферы должны быть равны:4 3 2 3πR = πR1333R1 = √2 RR 0 = 0,756 3�q(1.3)(1.4)(1.5)МВВ на конструкцию АБТ можно оценить по формулам (1.6) – (1.8).Схема подрыва с обозначениями представлена на Рис.

1.4.Рис. 1.4. Воздействие взрыва мины или СВУ на конструкцию АБТПри подрыве мины или СВУ непосредственно под колесом илигусеницей вертикальный импульс (Н·сек) определяется формулой (1.6): = 2000(1.6)При R≤R0 действие взрывных газов на корпус изделия определяетсяудельным импульсом I (Hсек/м2 ) по формуле (1.7): = 500где q – мощность заряда в (кг); 2sin(),(1.7)R – расстояние в (м) от точки взрыва до места действия взрывных газов;α – угол встречи взрывных газов с поверхностью корпуса.Для расстояний больших, чем R0 формируется воздушная ударная волна,удельный импульс которой определяется по формуле (1.8):2 3 = 630(1.8)19Рис. 1.5. Удельный импульс взрывных газов и воздушной ударной волныДля типичных автобронетанковых конструкций с клиренсом от 0,2 до 0,8м и при характерной мощности гранат, мин и СВУ от 0,1 кг до 20 кг тротиларасчет нагрузки от взрыва будет происходить, в основном, по формуле (1.7).Следует отметить достаточно локальное воздействие взрыва.

Для плоскогоднища, при расстоянии от центра взрыва равном двум клиренсам, удельныйимпульс будет в 8 раз меньше, чем непосредственно над точкой взрыва.Характерное время действия избыточного давления взрыва можнооценить по формуле (1.9) [3]:+ = 0,0015√ 6�(1.9)Время действия t+ для характерных величин (расстояние 0,2-4 м,мощность заряда 0,1-20 кг) находится в интервале 0,46-4,9 мс (Рис. 1.6).Давление затекания. Давление затекания возникает в результатепроникновения ударной волны через технологические отверстия и щели вконструкции АБТ. Так как время действия ударной волны довольно мало 0,464,9 мс, то ударная волна, как правило, не успевает затечь через указанные вышеотверстия и повысить избыточное давление до критических значений.Многочисленные испытания АБТ на подрыв [5–9] с измерением избыточногодавления показывают, что для некоторых случаев подрыва (например, под20днищем) даже открытие люков в результате упругой отдачи не приводит ккритическому повышению давления, так как открытие люков происходит сбольшой задержкой по времени по сравнению с действием ударной волны.Рис.

1.6. Продолжительность действия положительной фазы избыточногодавления в зависимости от расстояния до точки взрыва и массы заряда втротиловом эквивалентеОднако при существенном разрушении конструкции корпуса АБТдавление затекания становится опасным фактором поражения экипажа.Вторичное избыточное давление. Вторичное избыточное давлениевозникает за счет деформации элементов конструкции внутрь обитаемогоотсека и может достигать критических значений при наличии большихослабленных зон несущего корпуса или его элементов.Динамическая упругая или упругопластическая деформация пола.Подобная деформация возникает за счет действия взрывных газов иливоздушной ударной волны (в зависимости от расстояния R и заряда q) на пол,боковину или крышу корпуса изделия в зависимости от расположения заряда.При этом в результате большого давления и малой массы элементов корпусавозникают большие перегрузки в 1000-10000g и более при сравнительнонебольших прогибах конструкции (как правило, не более 5-10 см).

Прибольших прогибах, как правило, начинается разрушение конструкции, что21приводит к поражению экипажа. Указанные ударные нагрузки приходятся наноги, места крепления сидений и различных агрегатов. Для защиты экипажанеобходимо оценивать указанные перегрузки, или стараться избегать их путемразмещения ног на специальных подножках или на фальшь-поле, а креплениясидений размещать на наименее нагруженных частях корпуса. Креплениеагрегатов необходимо рассчитывать на указанные перегрузки, которыеуточняются при расчетах динамического напряженно-деформированногосостояния корпуса при МВВ.Рис. 1.7. Покадровое фото движения ног при подрыве техники снизу иматематическое моделирование движения ног манекена при подрывеДеформация пола и других элементов конструкции также можетинициировать волны вторичного избыточного давления, но как показываетпрактика экспериментов при достаточно малых прогибах (5-10 см) избыточноедавление существенно меньше минимального критического давления 0,3 атм.(30,3 кПа) при характерном времени действия порядка 0,001-0,002 с.Ускорение конструкции как жесткого целого.

Ускорение, скорость, атакже перемещение конструкции АБТ как жесткого целого напрямую зависятот массы заряда q и способа его закладки (под колесом или под днищем, атакже от его расположения по продольной оси АБТ под осями или по центру),клиренса (при закладке под днищем) и массы автомобиля. При прочих равныхусловиях масса АБТ имеет особенно важную роль. Чем больше масса, темменьшие ускорения, скорость и перемещения будет вызывать подрыв.Существуют простые соотношения, позволяющие аналитически рассчитать22ускорения, скорость и высоту подброса АБТ, с приемлемой для инженерныхрасчетов погрешностью.Импульс в вертикальном направлении, который получает конструкцияАБТ при действии мины или СВУ, расположенных на скальном основании подднищем, можно приближенно оценить по формуле [10]:y’M = 2000q,где(1.10)y’-вертикальная скорость (м/с);q - мощность заряда (кг, тринитротолуол (ТНТ));М – масса части конструкции, под которой произведен подрыв;Тогда:y’ =2000qM(1.11)Например, для изделия полной массой 6000 кг при подрыве мины подлевой гусеницей (Рис.

1.8) для приближенной оценки полученной вертикальнойскорости левой части изделия необходимо учесть половину массы М=3000 кг.При воздействии мины мощностью q= 6 кг вертикальная скорость левой частиV будет равна примерно 4 м/с (1.12).Рис. 1.8. Подброс АБТ при подрыве на минеV=2000q 12000== 4 (м⁄с)M3000(1.12)23При этом высоту подброса левой части можно вычислить по соотношению(1.16).MV 2= MgH2V2H=2g(1.13)(1.14)Подставляем выражение V из (1.12)4000000q2H=2gM 2200000q2 7200000H=== 0,8 (м)M29000000(1.15)(1.16)При этом за время действия взрывных газов перемещение конструкциибудет на 2 порядка меньше:H=Vt 4 ∙ 0,002== 0,004 м = 4 мм22(1.17)Как видно высота подброса за время подрыва незначительна, колесная игусеничная АБТ фактически останется на месте, но приобретает значительнуювертикальную скорость, далее конструкция будет продолжать движение поинерции.

Высота подброса может достигать довольно больших значений, чтоможет привести к перевороту изделия. Приобретенная скорость будет влиять наперегрузки экипажа АБТ.В качестве иллюстрации вышеуказанных расчетов на Рис. 1.9 показаныподрывы автомобилей Скорпион-ЛША-2Б, КАМАЗ-63968 и броневого модуляСБА-56.

При замедленной съёмке видно, что в момент взрыва автомобильфактически остается на месте, а затем ввиду приобретенной скорости поинерции продолжает движение вверх.24Рис. 1.9. Иллюстрация действия взрывных газов на конструкцию АБТ, сверхувниз: подрыв автомобиля Скорпион-ЛША-2Б, КАМАЗ-63968 и бронемодуляСБА-56, в круг обведён открывшийся люкВоздействие, при котором приобретается скорость в 4 м/с за короткоевремя, не превышающее 2 мс будет приближенно соответствовать сбросучеловека на кресле с высоты 0,8 м на жесткий пол. Перегрузки, которым будетподвергаться экипаж, будут сильно зависеть от расположения колесной игусеничной АБТ по отношению к месту подрыва, а также конструкции кресла(способкрепленияккорпусу,типэнергопоглощающихэлементов,характеристика жесткости подушки сиденья, наличие привязной системы).Высоту подброса конструкции массой М при наличии подвескижесткостью k можно приближенно оценить исходя из уравнения колебанийодномассовой системы (1.18) [10]:My ,, + ky = 0С начальными условиями при t = 0, y = 0, y , =(1.18)2000qM.Решение уравнения (1.18) с указанными начальными условиями будет: =2000sin �� �√М(1.19)25В результате получим максимальное значение перемещения по формуле(1.20): =2000(1.20)√Для большинства конструкций с основной частотой колебаний наподвеске в районе 1 Гц получим выражение для максимального перемещения ввиде (1.21): = 318(1.21)Для рассматриваемого случая перемещение будет 318х6/3000=0,64 м.Ускорение несущей конструкции как жесткого целого (интегральное)можно оценить по формуле:а=′+(1.22)При подстановке скорости из (1.11) и времени действия из (1.9) получим:a=2000q0,0015 √R 6�q M=1,33 ∙ 106 ∙ qM √R5�6(1.23)Таким образом, основной защитой от перегрузок колесной и гусеничнойАБТ при подрыве на минах и СВУ является масса конструкции.