О реализации принципа имплозии в кумулятивных зарядах с полусферическими облицовками дегрессивной толщины

О реализации принципа имплозии в кумулятивных зарядах с полусферическими облицовками…

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 3

одномоментно в результате опережающего движения материала ее вершинной

купольной части, приобретающего дополнительное ускорение при схлопыва-

нии периферийной части облицовки [6–9]. Пробивное действие кумулятивных

зарядов с полусферическими медными облицовками постоянной толщины (на

практике применяются полусферические облицовки, в основном, постоянной

толщины) при одном и том же диаметре заряда примерно в 2 раза меньше, чем

при использовании медных конических облицовок [2]. Различие пробивной

способности кумулятивных струй, формируемых коническими и полусфериче-

скими облицовками, связано с различием их кинематических параметров, обу-

словленным реализацией разных механизмов формирования. Скорость голов-

ной части струи для медных конических облицовок составляет примерно

10 км/с, для полусферических облицовок постоянной толщины она существен-

но ниже и не превышает 5,5…6,0 км/с [2, 3, 6].

Рассмотрена возможность повышения пробивной способности кумулятив-

ных струй, формируемых полусферическими облицовками, за счет применения

облицовок дегрессивной (уменьшающейся от вершины к основанию) толщины,

при взрывном обжатии которых может быть реализован принцип имплозии —

близкого к сферически симметричному схождению материала облицовки к цен-

тру с резким возрастанием скорости его слоя на внутренней поверхности обли-

цовки в процессе обжатия. Создание условий для проявления этого эффекта

позволяет рассчитывать на увеличение скорости головной части формирую-

щейся кумулятивной струи.

Исследования проведены на основе численного моделирования, дающего

возможность детально анализировать струйные течения [10, 11], реализующие-

ся, в том числе, при взрыве кумулятивных зарядов. Численное моделирование

осуществлено в рамках двумерной осесимметричной задачи механики сплош-

ных сред. Для описания поведения материала кумулятивных облицовок исполь-

зована модель сжимаемой упругопластической среды с условием пластичности

Мизеса [12] при постоянном значении предела текучести, выбираемом с учетом

динамического характера нагружения материала [13, 14]. В качестве уравнения

состояния материала облицовок выбрана баротропная зависимость в форме

Тэта [14]. Расчет процесса детонации заряда взрывчатого вещества выполнен в

рамках геометрической модели [12] — предполагалось, что фронт детонацион-

ной волны распространяется во всех направлениях от задаваемой точки иници-

ирования с постоянной скоростью. При достижении фронтом детонационной

волны различных частиц заряда взрывчатого вещества считалось, что взрывча-

тое вещество мгновенно переходит в газообразное состояние (продукты дето-

нации) с параметрами, соответствующими параметрам Чепмена — Жуге [2, 12].

При этом массовая скорость частиц газа на фронте детонационной волны так

же, как и скорость детонации, предполагалась направленной вдоль луча, соеди-

няющего точку инициирования с рассматриваемой частицей.

Для численного моделирования использована разработанная в МГТУ

им. Н.Э. Баумана компьютерная программа «ЭРУДИТ» (Эвристический Расчет