Оценка влияния высокоскоростного взаимодействия боеприпаса с преградой на смещение точки действия кумулятивной струи Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Алешичева Лариса Ивановна, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Борзенкова Светлана Юрьевна, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Троицкий Александр Николаевич, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет

AUTOMATION OF PATENT SEARCH AT DEGREE DESIGNING WITH USE OF THE SPECIALIZED INFORMATION-ANALYTICAL APPLICATION

L.I. Aleshicheva, S.J. Borzenkova, A.N. Troitskiy

Possibility of automation of process of search and information storage is considered at carrying out of patent search at degree designing on base (basis) of the developed information-analytical application.

Key words: patent search.

Aleshicheva Larisa Ivanovna, candidate of technical sciences, docent, aleshiche-va68@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Borzenkova Svetlana Jurjevna, candidate of technical sciences, docent, aleshiche-va68@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Troitskiy Aleksandr Nikolayevich, candidate of technical sciences, docent, an-troitsky@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 623.462

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БОЕПРИПАСА С ПРЕГРАДОЙ НА СМЕЩЕНИЕ ТОЧКИ ДЕЙСТВИЯ КУМУЛЯТИВНОЙ СТРУИ

А. А. Акимов, В.Н. Бедрицкий, А.Н. Чуков, О.В. Чукова

Предложена методика расчета величины смещения точки действия кумулятивной струи основного заряда боеприпаса после его взаимодействия с преградой. Выполнен расчет величины этого смещения в двух ортогональных плоскостях для скорости соударения 600 м/с и угла к нормали 60о.

Ключевые слова: боеприпас, кумулятивный заряд, кумулятивная струя, математическая модель, бронепробитие.

В работе [1] было проведено моделирование высокоскоростного взаимодействия боеприпаса (БП) с пассивной преградой для скорости соударения, равной 600 м/с (угол к нормали составлял 60°). Именно при таких условиях взаимодействия в ходе проведения натурных испытаний наблюдается максимальное снижение бронепробития. В результате прове-

224

денных в работе [1] исследований было выявлено, что наиболее существенное влияние на относительное (относительно преграды) перемещение основного кумулятивного заряда (КЗ) оказывает линейное перемещение БП, а вклад углового движения незначителен. Также в работе [1] было отмечено, что на величину бронепробития, помимо указанных выше факторов, могут влиять деформации, вызванные волновыми процессами, протекающими вследствие взаимодействия БП с преградой. Учитывая это, в настоящей работе предполагается провести исследования по оценке влияния высокоскоростного взаимодействия БП с преградой на деформации его основного КЗ, а также вызванное ими смещение точки действия кумулятивной струи (КС).

Для этого предлагается методика расчета, основные положения которой приведены ниже.

1. На корпусе БП в области расположения основного КЗ помещаются маркеры (М1-М8), причем маркеры М1-М4 лежат в плоскости Х7, а маркеры М5-М8 - в плоскости ХУ, ортогональной преграде (рис. 1). Таким образом, основанию кумулятивной облицовки соответствуют маркеры М2-М3, М6-М7, а дну основного КЗ — маркеры М1-М4 и М5-М8.

2. В момент взаимодействия БП с преградой ось основного КЗ пересекает ее лицевую поверхность в точке «О». Эта точка определяет точку действия КС в отсутствии деформации основного КЗ. Также его ось в первоначальный момент времени совпадает с линией пересечения двух взаимно перпендикулярных плоскостей, на которых расположены маркеры М1-М8.

Рис. 1. Расположение элементов конструкции БП в момент взаимодействия с преградой: 1 - кумулятивная облицовка; 2 - заряд ВВ; 3 - корпус; 4 - обтекатель; 5 - преграда

3. В процессе взаимодействия БП с преградой будут происходить деформации его корпуса, что приведет к уходу маркеров М1-М8 с поверхностей двух взаимно перпендикулярных плоскостей XZ и XY. Это в свою очередь вызовет смещение точки действия КС в сторону от точки «О» (рис. 2). Учитывая вышесказанное, предлагается оценивать величину смещения в двух ортогональных плоскостях XY и XZ. Для этого будем использовать прямые, проведенные через середины отрезков М1-М4 и М2-М3 (плоскость XZ), а также М5-М8 и М6-М7 (плоскость XV). Изменение координат точки пересечения каждой из двух прямых с поверхностью преграды позволит вычислить величину смещения точки действия КС.

4. Для расчета параметров напряженно-деформированного состояния взаимодействующих тел предполагается использовать трехмерную квазигидродинамическую модель, описывающую нестационарное движение упругопластической разрушаемой среды в пространственных переменных X, V, Z [2]. Основные уравнения этой модели приведены ниже.

Рис. 2. Взаимодействие БП с преградой: 1 - кумулятивная облицовка; 2 - заряд ВВ; 3 - корпус; 4 - обтекатель; 5 - преграда

1. Уравнения движения:

ды до хх до ух до

р — = —— + —- + -

д? дх ду

дw до ху до уу до

р — =-— + —— + —

д? дх ду д

д2 '

ди до х7 до уг до

р— =-— + —— +-:

д? дх ду д2

дг '

о у2, о 22 - компоненты сим-

где и,w,и - массовая скорость в направлении осей х, у, 2 соответственно

о хх,о ух = о ху,о 2х = о хг,о ух = о ху,о уу,о гу метричного тензора напряжений.

2. Уравнение неразрывности:

1 дV ди дw ди

+— +

V дt дх ду дг

где V = Г0 - относительный объем. Р

3. Уравнение энергии:

д/ = . . ■ 2[ ■ • ■ ]_

Р дt ~ sxx■ хх + syy■ уу + Я22• 22 + 2 Рху.ху + Ях2• х2 + Яу2• у2 \ Р V дt '

где / - удельная внутренняя энергия;

яхх, Яуу, я22, я^су, ях2, Яу2 - компоненты девиатора тензора напряжений; е хх, е уу, е 22, е ху, е х2, е у2 - компоненты симметричного тензора скоростей деформаций.

4. Компоненты симметричного тензора напряжений: оЛ

'хх

о ху яху,

-Р + яхх

0 уу = _Р + яуу , 0 х2 = ях2

022 = Р + Я22 , 0 у2 = Яу2 . 5. Компоненты производной девиатора тензора напряжений:

'хх

Уу

'22

Уху

х2

= 2ц

= 2ц

е хх _ 3 V/ V

л

+ 2яхуКху + 2ях2-^х2 ■

еуу _ 3 П V

2яху^ху + 2яу2^у2 ■

2ц е 22 _1 V/V

V 3

У

' 2ях2-^х2 + 2яу2^у2 ■

= 2цеху (^хх Яуу )^ху + Яу2^х2 + Ях2^у2 , = 2Це х2 _ (яхх _ Я22 )^х2 + Я\2^ху + Яху^\2 ,

2це у2 _ (яуу _ я22 + я^Я^, +

у2 у2 уу 22 у2

где ^ху, ^х2, Яу2 - яумановские члены,

у2 ху х2^ху

ху у2 ху^х2 :

^у=^

= 2 ч=2

дw ды V дх дy у

'ди дыл

дх дг ди дw

У

V'

дy дг

6. Компоненты симметричного тензора скоростей деформаций:

--хх

= ды/ дх,

. = 1 8 ху=2

ды дw

— + —

дy дх

У

8 уу = дw/ дy,

8x7 2

1(ды дил

— + —

дг дх

8 = ди/дг, 8 уг =1

2

У

^ дил

— + —

дг ду

7. Давление р для конденсированных сред определяется из уравнений состояния, приведенных в таблице.

Уравнения состояния для конденсированных сред

№ пп. Состояние материала Уравнение состояния

1 Материал находится в сжатом состоянии и его объем V £ V) ^ = Го(- 'н VК + Рн , где Г о - коэффициент Грюнайзена; п и I - давление и удельная внутренняя н н энергия на ударной адиабате; I - удельная внутренняя энергия О конденсированного компонента

2 Материал находится в сжатом состоянии и его объем У0 < V £ VI, где VI определяется как V1 = 3/*а +1 1 ср. р Р5 = Г 0 где а - к ширения; С¥ - уде с,, р 1 / 'о - V -1, ээффициент линейного теплового рас-льная теплоемкость материала

3 Происходит растяжение материала, его объем V1 < V р =- ^ 1 5 где ^ - м / Л V -1], VI ] юдуль объемного сжатия

8. Условие текучести Мизеса:

2 2 2 ( \2 / 5ху + 5хг + 5уг — 5хх5уу — 5хх5гг — 5гг5уу = 2(^5 ) /3,

9. Критерий разрушения:

Р^ Ср po,

где Ср - константа материала.

10. Граничные условия:

а) свободная поверхность (опп )1 = 0, (апт)5 = 0,

5|у ' \-mzsig

где у - граница;

б) контактная поверхность

(апп 5 у = (апп 2 У, (апт )л1 У = (°ИТ )

у у 1111,5 2

s1

у 4 '»"'52

У

У

где 51 и 5 2 - индексы, относящиеся к взаимодействующим телам.

В соответствие с изложенной выше методикой был проведен расчет смещения точки действия КС в двух ортогональных плоскостях (Х7 и ХУ) для основного КЗ БП диаметром 150 мм (скорость подхода составляла 600 м/с, угол к нормали 60°). Результаты расчетов приведены на рис. 3-6.

Рис. 3. Взаимодействие БП с преградой (угол 30°, I = 100 мкс)

Рис. 4. Взаимодействие БП с преградой (угол 30°, I = 400 мкс)

Рис. 5. Зависимость смещения точки прицеливания от времени

в плоскости Х2

230

Рис. 6. Зависимость смещения точки прицеливания от времени

в плоскости ХУ

На рис. 3, 4 показаны характерные фазы взаимодействия БП с преградой, выполненной из стали. Наблюдаются значительные деформация корпуса БП в области головной его части.

На рис. 5 и 6 приведены зависимости величины смещения точки действия КС основного КЗ от времени в плоскостях X/ и ХУ соответственно. Имеет место скачок величины смещения точки действия КС (рис. 6, 1 = 145 мкс), который объясняется приходом волн сжатия от поверхности соударения.

Анализируя полученные результаты, можно сделать следующие выводы.

1. Смещения точки действия КС в плоскостях X/ и ХУ во временном диапазоне от 0 до 300 мкс не превышают 0,5 мм, при этом вызванное волновыми процессами нарушение симметрии основного заряда после взаимодействия БП с преградой может привести к значительному снижению бронепробития.

2. В случае, если время задержки инициирования основного КЗ превышает 300 мкс, то снижение глубины пробития будет обусловлено быстрым уходом точки действия КС во время формирования каверны.

Список литературы

1. Моделирование процесса взаимодействия боеприпаса с пассивной преградой / А.А. Акимов [и др.] // Системы ВТО. Создание, применение и перспективы. Научно-технический журнал. Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова. 2014. Вып.1(1). С. 89-93.

2. Математическое моделирование функционирования взрывных устройств. А.А. Акимов [и др.]. Тула: Изд-во «Репро-Текст», 2007. 269 с.

Акимов Александр Александрович, д-р техн. наук, доц., проф., akim19 73®mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Бедрицкий Вадим Николаевич, канд. техн. наук, инженер, v. bedritskiy@,gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Чуков Александр Николаевич, д-р. техн. наук, проф., зав. кафедрой, chukov.aleksandraramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Чукова Ольга Владимировна, канд. техн. наук, доц. Chukolya1 ayandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ESTIMATION OF INFLUENCE OF HIGH INTERACTION MUNITIONS BARRIER

ON THE DISPLACEMENT OF THE POINT ACTION CUMULATIVE JET

A method calculate the value of displacement of the point of action of the cumulative jet main charge of the munition due to its interaction with the barrier is proposed. The calculation of the value of this displacement in two orthogonal planes for the impact velocity of 600 m/s and an angle of 60° to the normal was made.

Key words: munitions, cumulative charge, cumulative stream, a mathematical model, the armor penetration.

Akimov Aleksandr Aleksandrovich, doctor of technical sciences, docent, professor, akim19 73®,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Bedritskiy Vadim Nikolaevich, candidate of technical sciences, engineer, v. bedritskiyagmail.com, Russia, Tula, Tula State University,

Chukov Aleksandr Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, chukov. aleksandra ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Chukova Olga Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, chu-kolya1 @,yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University