CC BY
3
Hassan Hunar Ameen, candidate of law sciences, docent, dean of the business college, [email protected], Iraq, Chamchamal, Charmo University
УДК 355.69
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-151-152
ПРИМЕНЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ПРИ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ
С.А. Куканов, М.С. Воротилин, Е.А. Оноприенко, А.В. Большов
В статье рассматриваются защитные композиции, использование которых направлено на повышение защищенности живой силы и объектов военного назначения от воздействия пуль стрелкового оружия.
Ключевые слова: защитная композиция, пули стрелкового оружия, поражающий элемент, стойкость, метод конечных элементов.
Процесс взаимодействия пули с преградой представляет собой чрезвычайно сложное физическое явление, особенно при пробитии преграды, когда процесс удара определяется не только видом деформации пули (упругая, пластическое течение), но и характером разрушения преграды (прокол, откол, пробка). К настоящему времени не найдено выражение для расчета стойкости преград, которое было бы пригодно во всем диапазоне скоростей встречи и для всех видов разрушения преград.
Из анализа априорной информации следует, что существует большое количество аналитических методов расчета стойкости преград. Большинство методов отличаются один от другого тем, что предполагают различный закон сопротивления преграды движению в ней пули. Известные формулы для расчета стойкости содержат эмпирические коэффициенты и имеют ограниченную применяемость, зависящую от условий испытаний, при которых определялись эти коэффициенты. Рассмотренные способы расчета стойкости основаны на различных допущениях.
Самым достоверным методом оценки стойкости преград на сегодняшний день является экспериментальный. Но этот метод приводит к большим затратам материальных средств и разрушению испытуемых образцов преград. Большое количество времени затрачивается на подготовку, проведение и обработку результатов экспериментальных исследований.
При проведении исследований применялись метод конечных элементов и математический аппарат механики сплошных сред, а новые информационные технологии в сочетании с экспериментальными исследованиями позволили в целом отразить физическую сущность процессов, происходящих при взаимодействии пули с преградой. Использование современного и апробированного математического аппарата, опирающегося на применение современных программных комплексов, позволило моделировать процесс взаимодействия пули с различными преградами.
Сравнение метода конечных элементов с традиционными сеточными методами показывает его преимущество, состоящее в легкости расчета напряженного состояния тел из нескольких материалов с нерегулярными границами, возможности сгущения напряжений, простоте учета различных граничных условий. Так как метод конечных элементов основан на вариационных принципах, то потенциально он более точен [1].
При решении задачи математического моделирования было дано описание взаимодействия элементов пули с преградой с учетом разрушения пули и пробиваемой среды на основе математического аппарата механики сплошной среды. Определена система исходных уравнений, описывающая динамическое деформирование пули и преграды, которая включает дифференциальные уравнения основных законов сохранения, кинематические и физические соотношения [2]. Выбраны и обоснованы допущения, которые не противоречат описанию взаимодействия пули с преградой.
Модель взаимодействия пули с преградой представлена в виде пространственной совокупности объемных элементов, работающих в условиях динамического нагружения [1]. Выбран объемный восьмиузловой конечный элемент (рис. 1, а), который позволил провести моделирование без искривления границ элементов пули (рис. 1, б) и преграды и точно отобразить их геометрические размеры.
При моделировании рассматривали трехэлементную пулю: сердечник - основной поражающий элемент; рубашка, повышающая живучесть ствола; оболочка, предотвращающая срыв пули с нарезов канала ствола. Выбраны модели разрушения, которые зависят от скорости взаимодействия и физико-механических свойств пули и преграды. Выбранные модели разрушения позволяют достаточно точно описывать материалы элементов конструкции пули и материалы преград.
Для описания поведения материалов выбрана упругопластическая модель материала с кинематическим упрочнением, учитывающая скоростные эффекты. Параметры моделей материалов: модуль Юнга Е, коэффициент Пуассона ц, предел текучести материала от, тангенциальный модуль Ен, характерная скорость деформации с, параметр скоростного упрочнения р, предельная пластическая деформация Sf были взяты из доступных литературных источников [2].
В качестве преграды использовали транспорентное заграждение, которое представляет собой сварную конструкцию из нескольких одинаковых сеток, наложенных друг на друга со смещением в двух направлениях в пределах шага или с поворотом сетки друг относительно друга на некоторый угол. Сетка изготовлена сваркой прутков диаметром 5мм, с ячейкой на просвет 20x80 мм (рис. 2, а). Покрытие панели - цинковое, выполненное методом горячего цинкования с последующим нанесением порошковой полимерной краски (рис. 2, б).
85
а б
Рис. 2. Схема пулерассеивающей сетки: а - ячейка; модель пули; б - пруток
Один из размеров ячейки панели на просвет (в данном случае вертикальный) выбирается меньше калибра пули или минимально возможного размера осколка. Материал прутка - низкоуглеродистая сталь марки Ст.1. В зависимости от количества сеток панели могут быть двух-, трех- и четырехслойными (рис. 3). Количество слоев определяет защищенность и транспарентность заграждения. За транспарентность (проглядываемость) панели принимаем процент пропускания прямого светового потока сквозь панель без учета отражения и рассеивания. Транспарентность заграждения для двухслойной панели не менее 50%, для трехслойной не менее 35 % и для четырехслойной не менее 20 %.
а б е
Рис. 3. Общий вид транспарентного заграждения: а - двухслойное; б - трехслойное; в - четырехслойное
При несанкционированном применении стрелкового оружия с использованием оптических приборов антитеррористические транспорентные заграждения, за счет избирательной транспарентности, снижают вероятность поражения живой силы. Избирательная транспарентность заключается в том, что объекты и живая сила, находящиеся на охраняемой территории за панелью, не проглядываются с внешней стороны заграждения, так как изображение объекта искажается, данный эффект усиливается при увеличении расстояния. Схема смещения панелей в трехслойном заграждении вид сверху и вид сбоку представлены на рис. 4.
а б
Рис. 4. Схема панелей в трехслойном заграждении: а - вид сверху; б - вид сбоку
Целью моделирования являлось определение остаточной скорости пули после ее пробития преграды, ее отклонение от нормали, а также характер механизмов разрушения сердечника, оболочки, рубашки и преграды. В результате математического моделирования выявлена деформация заграждения и элементов пули (рис. 5).
151
t=8,3 Е'06 t=2,5 Е'05 t=9,0 Е'05
Рис. 5. Характер разрушения элементов пули и заграждения
При проведении экспериментальных исследований проводили обстрел транспарентного заграждения из стрелкового оружия или воздействовали осколками гранаты при взрыве. Использование низкоуглеродистой мягкой стали привело к большой потере кинетической энергии пули и осколка. Характер разрушения и деформации заграждения представлен на рис. 6 а, б. Вероятность пролета пули или осколка без изменения траектории полета наблюдаться в том случае, если осколок или пуля пролетит сквозь сетку точно через отверстие или произойдет одновременное взаимодействие с двумя горизонтальными прутками. При этом будет наблюдаться только уменьшение кинетической энергии, а вероятность пролета по результатам проведенных испытаний не превышает 10 %. Взаимодействие пистолетной 9-мм пули и автоматной 5,45-мм пули представлены на рис. 6 в-е.
г д Е
Рис. 6. Результаты экспериментальных исследований: а - деформация преграды; б - разрушение преграды; в - взаимодействие 9-мм пули с преградой; г - разрушение 9-мм пули; в - взаимодействие 5,45-мм пул
и с преградой; г - разрушение 5,45-мм пули
Проведенные экспериментальные исследования по оценке пулерассеивающих, противоосколочных характеристик транспарентного заграждения подтвердили адекватность предложенной модели. В результате можно сделать вывод о целесообразности установки такой защиты на потенциально опасных объектах.
Таким образом, использование модели транспарентного заграждения позволит оценить снижение кинетической энергии осколков и поражающих элементов при подрыве гранаты с внешней стороны охраняемой территории, здания или сооружения и изменение траектории полета пули, с учетом уменьшения ее кинетических параметров. Кроме того, применение предложенной модели предоставляет возможность оценивать стойкость транспарентно-го заграждения, которое может использоваться в качестве противоосколочной и противопульной защиты оконных и дверных проемов потенциально опасных объектов и в качестве основного заполнения пулерассеивающего противо-осколочного транспарентного заграждения территории объекта.
Список литературы
1. Hallquist J.O. LS-DYNA Theoretical Manual. Livermore Software Technology Corporation. 1998.
2. Селиванов В. В. Механика разрушения деформируемого тела. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 419 с.
Куканов Сергей Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected]. Россия, Пенза, Академия военных
наук,
Воротилин Михаил Сергеевич, д-р техн. наук, профессор, проректор ТулГУ, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Оноприенко Евгений Александрович, начальник лаборатории, соискатель, war.evg2015@yandex. ru, Россия, Пенза, ВА МТО,
Большов Андрей Васильевич, преподаватель, соискатель, Bigofff@mil. ru, Россия, Пенза, Филиал ВА МТО
USE OF PROTECTIVE COMPOSITIONS FOR UNAUTHORIZED USE SMALL ARMS
S.A. Kukanov, M.S. Vorotilin, E.A. Onoprienko, A.V. Bolshov
The article deals with protective compositions, the use of which is aimed at increasing the protection of manpower and military facilities from the impact of small arms bullets.
Key words: protective composition, small arms bullets, striking element, durability, finite element method.
Kukanov Sergey Anatolyevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Penza, Academy of Military Sciences,
Vorotilin Mikhail Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, vice-rector of TulSU, Russia, Tula, Tula State University,
Onoprienko Evgeny Alexandrovich, head of the laboratory, applicant, [email protected], Russia, Penza,
VA MTO,
Bolshov Andrey Vasilyevich, teacher, applicant, [email protected], Russia, Penza, Branch of VA MTO
УДК 623.4.018
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-153-154
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ УДАРОВ МНОГОКРАТНОГО ДЕЙСТВИЯ
ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ РЕЗОНАНСА КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЙ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ
И.С. Барашкин, М.С. Воротилин, А.А. Куторов, В.М. Чайковский
В статье рассмотрена методика проведения испытаний изделий военной техники на воздействие механических ударов многократного действия. Непреднамеренное возникновение резонанса конструкции аппаратуры при проведении данного вида испытаний, его определения на начальном этапе, а также возможности его исключения.
Ключевые слова: механический удар многократного действия, резонанс конструкции, испытания.
Изделие военной техники - это образец (комплекс, система), входящие в него составные части, создаваемые по тактико-техническому заданию государственного заказчика (либо по техническому заданию заказчика) и (или) по документации, утвержденной (согласованной) заказчиком военной техники и предназначенное для выполнения боевых задач или других задач самостоятельно или в составе комплекса (системы) военной техники.
В тактико-техническом задании на разработку (модернизацию) изделия военной техники закладываются требования в зависимости от особенностей его боевого применения и эксплуатации.
Одним из главных является соответствие изделия требованиям стойкости к внешним воздействиям, а именно к воздействию механических нагрузок (ударных, вибрационных, скручивающих и др.).
Выполнения данного требования (стойкость к ударным нагрузкам) проверяется на разных стадиях жизненного цикла изделия военной техники: на стадии разработки (в рамках предварительных испытаний и других видов испытаний при выполнении опытно-конструкторской работы), на стадии производства (в рамках периодических испытаний и испытаний, выделенных в отдельную категорию), а также на стадии эксплуатации изделий (в рамках проведения работ по продлению назначенных показателей).
Как показывает практика, при проведении периодических испытаний изделий военной техники, собранных по одному и тому же технологическому процессу, в составе которых применены и использованы из одной и той же партии (сортамента) покупные комплектующие изделия и материалы, есть вероятность возникновения отказа (в соответствии с ГОСТ 27.002-2015 под отказом понимается событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта). Данное событие сейчас разберем более подробно.
Известно, что при проведении периодических испытаний изделиям военной техники в количестве 2 образцов необходимо подтвердить требование на прочность к транспортированию. Данный вид испытаний представляет из себя механический удар многократного действия со следующими задаваемыми параметрами по каждой из испытываемых осей в соответствии с техническими условиями: количество ударов - 6500, перегрузка - 15g, длительность действия ударного ускорения - от 12,5 мс до 14,5 мс.
Данный вид испытаний осуществляется на ударной установке ВСТС - 450/1000 (рис. 1).
При проведении испытаний выяснилось, что изделие № 1 выдержало полный объём испытаний, когда как изделие № 2 отказало на 1033 ударе (на второй из трех испытываемых осях). Визуальным осмотром был обнаружен дефект в виде механической деформации корпуса изделия (трещина элемента конструкции), вследствие чего испытания были приостановлены, а изделие отправлено на анализ.
