1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Очевидно, что объем активной части заряда п„части, движущейся в направлении кумулятивной выемки, определяется, если не учитывать смещения линии у=)(х) за счет несколько отличных условий истечения продуктов детонации с наружной и внутренней поверхностей, интегралом г+Л г+Л !гл. хи 480 КУМУЛЯЦН2 что дает О / 2 ~'= 3 ./ У' У' (65,8) 0 Остается найти у, как функцию уь что нетрудно, так как у, =Л(хг) и у2=,~2(х).
Наоборот, х тг (У!) тв (У2)ф что дает у =гр(у,) г, его Г 2 ~~' 3 "/ У'ЛУ Уг о (65,9) 2 2 2 I УгдУ т'0 ГО(0+ )+3 О / 0 г,. 3 2 2 УглУ 3 = — иго+ягой — и, —. г I о (65,11) В частном случае, когда .у2 = го = с оп з1 (цилиндрический заряд), уравнение (65,6) принимает вид у+ у (у)=х+го и объем активной части определяется формулой Π— (65,1О) г поскольку в уравнении (65,9) подннтегральное выражение равно нулю, т. е. активгг ная часть зависит только Рис. 183. Акгивнвв часть цилнндриче- от калибРа заРЯда.
ПРи ского кумулятивного заряди. этом предполагается, что радиус основания выемки равен полукалибру заряда. Из этого необходимо сделать вывод, что активная часть заряда уменьшается прн изменении диаметра основания выемки. Следовательно, для получения большой активной части в заряде данного диаметра необходимо диаметр основания выемки делать возможно большим. Для примера рассмотрим цилиндрический заряд с полусферической задней частью и выемкой произвольной формы (рис. 163). Высота заряда равна 2г, + Ь. Объем такого заряда равен 48! з 551 АКТИВНАЯ ЧАСТЬ КУМУЛЯТИВНОГО ЗАРЯЛА Отношение г„ "о В 3 /'у,ду о 5+3 ,, I у (65,12) ГДР куз У,=— зГх (65,13) Для конической выемки г„ в / —, = 3 той, оо — — 3 иго+ 3 ззгозй, (65,14) Р узду к з 5 з а з о ~— '=5+2 ~ . (65,15) Отсюда очевидно, что для реальных зарядов (Й=2го) оо д т. е. масса активной части заряда будет составлять 117о массы всего заряда.
Изображенный на рис. 163 заряд имеет минимально возможный объем, при котором используется вся его вычисленная активная часть. Активная часть плоского (некумулятивного заряда) определяется по-прежнему зависимостью и 3 о,= — го 3 Минимальный объем подобного заряда з 2 з 5 з оо — — иго+ — зало = — як о. 3 3 (65,16) 'ио = 2ззго и о 6 (65,17) Станюкович, подробно нсследовав распространение волн разрежения при разлете продуктов детонации в реальных условиях, показал, что выведенные выше соотношения для активной 3! Физика озрика Поэтому — '=5, что можно получить непосредственно из оа формулы (65,14), положив в ней И =О. Аналогично цилиндрический незакругленный заряд будет иметь (гл. хп крмрляцня 482 Полагая, что скорость газа распределена линейно по его массам рп1 н тт, из закона сохранения количества'движения получим (65,19) Закон сохранения энергии дает где с.— скорость звука в продуктах детонации (для случая мгно- венной детонации).
Далее очевидно, что поскольку х и= — то р ' в1 чр т1 тр (65,21) части любого заряда при мгновенной детонации с точностью до 5% годятся для вычисления активной части при реальной детонации. Анализируя полученные результаты, можно прийти к следующим выводам. Минимальная высота заряда, при которой активная часть его достигает своего предельного значения, для цилиндра равна Н, = 2гр+И, что для реальных кумулятивных зарядов с конусной выемкой без оболочки примерно соответствует двум калибрам.
При уменьшении длины заряда вес активной части сокращается медленнее, чем вес всего заряда. Это позволяет в кумулятивных боеприпасах, без заметного уменьшения кумулятивного эффекта, использовать заряды высотой Н ( Нрр, Из выражения (65,10) следует, что с увеличением диаметра основания кумулятивной выемки кумулятивный эффект должен существенно возрастать, так как масса активной части пропорциональна кубу калибра. Учтем теперь влияние оболочки и облицовки кумулятивного заряда на величину активной части. Рассмотрим следующую одномерную задачу: пусть в бесконечной недеформируемой трубе под влиянием расширяющегося газа (продуктов детонации) движутся в противоположных направлениях два тела массы М1 и Мь Масса М~ движется направо, а Мр — налево.
Необходимо определить скорости и~ и ир движения масс, а также массы продуктов детонации, движущиеся направо и налево (рп~ и рпх). Очевидны соотношения: и= —; т=т,+т;, р= ' тх . (6518) б 65[ лктивиля члсть ктмтлятизиого злеядл 488 Решая совместно уравнения (65,19), (65,20) и (65,21) и учиты- вая, что т=т2+т2, получим И'— и!'[2 2т (т+ 2МД2 (М, + М2+ т) Св/ (т+ 2М2)2 [и (и+2М2) + 6М2(М, + М2+ т)[ + (т+ 2М!)2 Х [т(т+2М,)+6М,(М,+М,+и)1 ' (65,23 2е(т+ 2М,)2(М2+ М2+ т) (-.)— и2 !2 с „! (и+ 2М2)2 [и (т + 2М2) + бМ! (М, + М2+ т) [ + (т+ 2М!)2 1 [е (т + 2М!) + 6М2 (М, + М2+ т) [ ' Определим теперь односторонний импульс /! т — /,=и,'[М, +2с[= — и2 [М2+ 2') . (65,25) В частном случае, когда М2=0, еси2 и, !, = — /, = — — = — 12М! + т2]. 2 2 Поскольку при М2 — 0 т2 и! е 2 (т + м2) си '[/(и + лмй (т + мО то тсс (т+ 2М!)2 (65,27) (т+ М,) 2/(т + М,) (т+ 4М!) те„ тс„ при М! -+О !,= —; при М!-+со /,= —" .
Эти результаты 4 2 очевидны, поскольку при отражении от абсолютно твердой стенки (М! -+оо) импульс удваивается. Если М! =М2=М, то т! т2 2! (65,28) и! = и2 = ся '2)/ + бм (Ю29) /! !2 4 (и+2М) 1/ з . (65,30) тс„ тсл / М!и Если М-+О, то ! = — "; при М-+со 1 = — "(/ — -+оо, что 4 2 т 3 вполне естественно, поскольку при М, =М2= М-+ оодавление на стенку будет действовать неограниченно долго. С большой точностью такую же схему люжно применить для изучения разлета активной части кумулятивного заряда, считая< 484 1гл. хн кумуляция что т — масса ВВ, заключенная между элементами оболочки и облицовки, а М~ и М, — массы этих элементов. Расстояние между элементами облицовки и оболочки берется по кратчайшей прямой.
$66. Кумуляция прн металлической облицовке выемки В присутствии металлической облицовки на поверхности выемки, как уже было отмечено, наблюдается очень резкое усиление кумулятивного эффекта. Несмотря на это обстоятельство, в данном случае сохраняются те физические особенности, которые характерны для взрыва кумулятивного заряда без облицовки выемки. Однако картина рассматриваемого явления при этом существенно меняется. В результате экспериментальных и теоретических исследований было установлено, что усиление кумулятивного эффекта при наличии облицовки связано с весьма сильным и своеобразным перераспределением энергии между продуктами взрыва и материалом металлической облицовки и переходом части металла в кумулятивную струю. Основная часть энергии активной части кумулятивного заряда «перекачивается» в металл облицовки так, что оказывается сконцентрированной в его тонком слое, который собственно и образует кумулятивную струю.
Вследствие этого достигается значительно большая плотность энергии в струе, чем при подрыве заряда без облицовки выемки. Максимальное «уплотнение», определяемое отношением диаметра выемки к диаметру струи, для заряда без облицовки равно 4 — 5. Для заряда с металлической облицовкой выемки «уплотнение» значительно больше, так как диаметр кумулятивной струи равен 1 — 3 мм.
Всесторонними экспериментальными исследованиями методами мгновенной рентгенографии, искровой фотографии и т, п. удалось установить природу кумулятивной струи и механизм ее формирования. Особенно плодотворным при исследовании явления кумуляции в присутствии металлической облицовки оказался метод мгновенной рентгенографни. Наиболее подробно процесс изучен на зарядах с полусферической и конической облицовками выемок. В итоге этих исследований было установлено, что металлическая облицовка под воздействием продуктов взрыва обжимается, в результате чего ее элементы последовательно захлопываются с образованием тонкой металлической струи, обладающей большой скоростью.
Общая картина процесса деформирования металлической облицовки и образования кумулятивной струи показана на двух сериях рентгеновских снимков (рис. 164 и !65). Они фиксируют процесс обжатия облицовки и движения струи во времени. Рис. 164. формирование кумулятивной струн при обжатии полусферйчесаой облицовки: а — заряд до взрыва, 6 — заряд через б мксек после взрыва, а — через 8 мксек, г — через 12 лСксек, д — через 24 мисси, 486 [гл. хн кгмгляция Рнс 165.
Формирование кумулятивной струи при пожатии конической облицовкж и†до взрыва, б — заряд через 6 мксек после взрыва, е — через 12 масси, г — через 15 мксек, д — через 17 мксек, е — через 24 Мисси, а 661 кгмгляция пви мвтллличвской овлицовкв выемки 487 При обработке опытных данных было выяснено, что максимальная скорость радиальной деформации стального конуса с толщиной стенки 1 — 2 мм в зависимости от рода ВВ заряда составляет 1000 — 2500 м/век.
В результате столь быстрого обжатия облицовка превращается в компактную монолитную массу — пест (рис. 166), давая начало образованию и последующему развитию кумулятивной струи. При обжатии каждого элемента облицовки толщина ее увеличивается, а энергия в основном концейтрируется в ее внутреннем слое. Струя образуется исключительно за счет течения металла, прилегающего к внутренней поверхности облицовки, что является следствием быстрого соударения ее элементов в момент захлопывания. Масса металла, переходящего в кумулятивную струю, в среднем составляет 6 — 11% от массы облицовки. Подтверждением того, что кумулятивная струя связана с течением металла, кроме приведенных результатов, могут служить следующие данные.
Если на внутреннюю поверхность стального конуса гальваническим путем нанести слой меди толщиной 0,05 мм, то обнаружить в песте какие- либо следы меди не удается. Если же слой меди нанести на наружную поверхность конуса, то в песте обнаруживаются полосыокисленной меди. При обследовании песта вдоль рвс 1ен цв,т его оси удается обнаружить узкий канал, наличие которого является показателем того, что внутренние слон металла имеют резко повышенные скорости по сравнению с наружными. О характере деформации металла облицовки в процессе ее обжатия можно также судить по результатам металло- графических исследований пестов в сечениях, различно удаленных от оси. На всех фотографиях микроструктур (рис.
167) легко обнаруживаются ориентация и вытягивание структурных составляющих в осевом направлении. Ориентация и вытягивание увеличиваются по мере приближения соответствующих слоев к оси. Формирование и движение кумулятивной струи можно разбить на две стадии. На эти стадии существенно влияют физико- механические характеристики металла облицовки.
Первая стадия характеризует формирование струи в процессе обжатия облицовки. В течение этого периода пест и струя составляют единое целое (см. рис. 164 и 165); однако их движение совершается с различными скоростями. а 66) ктмтляция пти метлллнч=ской овлнцовке выемки 489 Пест движется сравнительно медленно (со скоростью 500— 1000 м/сек), Струя, наоборот, обладает весьма большой скоростью поступательного движения. Однако скорость эта различна в различных частях вдоль струи; головная часть струи имеет наибольшую скорость, а скорость хвостовой части близка к скорости песта. В зависимости от формы и природы металла облицовки, свойств ВВ заряда и других факторов скорость головбой части струи может изменяться в широких пределах.
Для Рвс. 1бб. движение кумулятивной струи ло в после пробитпя брони. алюминиевой облицовки гиперболической формы скорость головной части достигает, например, приблизительно 11000 м/сек. Некоторые данные по скорости головной части кумулятивной струи приведены .в табл. !03. Кумулятивные заряды во всех случаях изготовлялись из сплава тротила с гексогеном (О = 7600 м/гек). Градиенты скорости вдоль кумулятивной струи были установлены прямыми опытами, а именно при помощи зеркальной развертки путем последовательного отсечения отдельных элементов струи преградами различной толщины (рис. 168).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
