14 / 22
С.В. Федоров
84
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 3
элементы [2, 3]. Суммарная длина безградиентных элементов, образовавшихся по-
сле разрыва, определяет предельную длину кумулятивной струи и, соответственно,
ее потенциальную (предельно возможную) пробивную способность. В наибольшей
степени к моменту разрыва удлиняются высокоградиентные кумулятивные струи
из высокопластичных металлов, к числу которых относится медь, рассматриваемая
в настоящей работе в качестве материала кумулятивных облицовок. Причиной
распада на отдельные элементы кумулятивных струй из таких металлов является
развитие пластической неустойчивости [25, 26]. При этом предельное удлинение
участков кумулятивных струй зависит от радиуса их поперечного сечения и гради-
ента осевой скорости [25]. С учетом этого обстоятельства в качестве интегральных
показателей при сравнительном анализе потенциальной пробивной способности
кумулятивных струй, формируемых из облицовок различной формы, могут высту-
пать скорость головной части струи (ею определяется среднее значение градиента
осевой скорости) и масса струи (с ее использованием получается оценка для сред-
него радиуса поперечного сечения). По двум указанным показателям кумулятивная
струя, формируемая полусферической облицовкой дегрессивной толщины
2,4 мм/1,0 мм, близка к струе кумулятивного заряда с конической облицовкой. Это
дает основания полагать, что и потенциальная пробивная способность кумулятив-
ных струй из указанных вариантов облицовок также будет одного уровня.
В численных расчетах был дополнительно рассмотрен вариант кумулятивного
заряда с облицовкой в форме усеченной сферы (см. рис. 1,
в
), высота которой со-
ставляла
h
s
= 1,6
R
s
, толщина при вершине — δ
s
1
= 2,4 мм, а в экваториальной пло-
скости — δ
s
2
= 1,0 мм (по дегрессивности толщины эта облицовка соответствовала
полусферической, формировавшей кумулятивную струю с примерно такой же, как
и у конуса, скоростью головной части). Процесс схлопывания облицовки в форме
усеченной сферы и формирования кумулятивной струи проиллюстрирован на
рис. 6 полями плотностей материала и распределениями его осевой скорости
v
z
на
оси симметрии в различные моменты времени. На стадии обжатия облицовки от-
четливо прослеживается реализация принципа имплозии в форме схождения
материала ее купольной части к центру (моменты времени
t
= 22 мкс,
t
= 24 мкс,
рис. 6,
б
,
в
), сопровождающегося резким ускорением внутреннего слоя этой части
облицовки. В результате материал указанного слоя «выбрасывается» вперед
(
t
= 26 мкс, рис. 6,
г
), образуя кумулятивную струю. Как уже было отмечено выше,
формирование всей кумулятивной струи происходит в таком случае фактически
одномоментно (в момент времени
t
= 26 мкс существует вся кумулятивная струя,
компактно локализованная в узкой области вдоль оси
z
, и далее происходит лишь
ее инерционное удлинение за счет приобретенного градиента осевой скорости).
Следует еще раз обратить внимание на принципиальное отличие зафиксированно-
го на рис. 6 механизма формирования кумулятивной струи от механизма, реализу-
ющегося в кумулятивных зарядах с конической облицовкой [23], — в случае кони-
ческой облицовки формирование различных участков струи разнесено в простран-
стве и во времени (см. рис. 2).