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

На основе численного моделирования в рамках двумерной осесимметричной задачи механики сплошных сред показано, что переход от постоянной толщины полусферических кумулятивных облицовок к дегрессивной (уменьшающейся от вершины к основанию) позволяет за счет создания условий для реализации принципа имплозии (сферически симметричного схождения материала облицовки к центру) существенно повысить скорость формируемых кумулятивных струй. В качестве материала облицовок рассмотрена медь. Параметры кумулятивных струй из полусферических облицовок сравнивались с параметрами струи, формируемой современным типовым кумулятивным зарядом с медной конической облицовкой, обеспечивающим глубину пробития стальной преграды на уровне 10 диаметров заряда. Для проведения сопоставительного анализа по результатам численного моделирования рассчитаны массово-скоростные распределения для кумулятивных струй. В качестве интегральных показателей при сравнительной оценке предельной длины кумулятивных струй, определяющей их потенциальную пробивную способность, выступали скорость головной части струи и ее полная масса. Установлено, что использование в кумулятивных зарядах полусферических облицовок дегрессивной толщины может позволить формировать кумулятивные струи, не уступающие по скорости головной части и пробивной способности струям, формируемым коническими облицовками.

Литература

[1] Одинцов В.А. К.П. Станюкович и имплозивный взрыв. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 52 с.

[2] Орленко Л.П., ред. Физика взрыва. В 2 т. Т. 2. М.: Физматлит, 2004. 656 с.

[3] Walters W.P., Zukas J.A. Fundamentals of shaped charges. New York: Wiley, 1989. 398 p.

[4] Бабкин А.В., Ладов С.В., Маринин В.М., Федоров С.В. Особенности инерционного растяжения кумулятивных струй в свободном полете // Прикладная механика и техническая физика. 1997. Т. 38. № 2. С. 3-9.

[5] Бабкин А.В., Ладов С.В., Маринин В.М., Федоров С.В. Влияние сжимаемости и прочности материала кумулятивных струй на особенности их инерционного растяжения в свободном полете // Прикладная механика и техническая физика. 1997. Т. 38. № 2. С. 10-18.

[6] Hornemann U., Holzwarth A. Characteristics of shaped charges with hemispherical liners // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 1993. Vol. 18. No. 5. P. 282-287. DOI: 10.1002/prep.19930180509 URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/prep.19930180509/abstract

[7] Колпаков В.И., Баскаков В.Д., Шикунов Н.В. Математическое моделирование функционирования снарядоформирующих зарядов с учетом технологических асимметрий // Оборонная техника. 2010. № 1-2. С. 82-89.

[8] Асмоловский Н.А., Баскаков В.Д., Тарасов В.А. Анализ влияния периодических возмущений на формирование высокоскоростных стержневых элементов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 8. С. 8-14. DOI: 10.18698/0536-1044-2013-8-8-14

[9] Асмоловский Н.А., Баскаков В.Д., Зарубина О.В. Анализ влияния технологических погрешностей менисковых облицовок на динамику взрывного формирования высокоскоростных стержневых элементов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2015. № 5. С. 72-86. DOI: 10.18698/0236-3941-2015-5-72-86

[10] Тарасов В.А., Колпаков В.И., Королев А.Н., Баскаков В.Д. Численное моделирование процесса струйно-динамической промывки деталей с глухими отверстиями // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. № 4. С. 34-41.

[11] Баскаков В.Д., Зарубина О.В., Карнаухов К.А., Тарасов В.А. Математическое моделирование процесса соударения плоских струй идеальной жидкости // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2016. № 2. С. 79-90. DOI: 10.18698/1812-3368-2016-2-79-90

[12] Бабкин А.В., Колпаков В.И., Охитин В.Н., Селиванов В.В. Прикладная механика сплошных сред. В 3 т. Т. 3. Численные методы в задачах физики быстропротекающих процессов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 520 с.

[13] Исследование динамических механических свойств алюминиевых сплавов методом акселерометрии / В.А. Велданов, В.А. Марков, В.И. Пусев, А.М. Ручко, М.Ю. Сотский, Ю.М. Сотский, С.В. Федоров // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2010. № 2. С. 37-46.

[14] Жерноклетов М.В., ред. Методы исследования свойств материалов при интенсивных динамических нагрузках. Саров: ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ", 2005. 428 с.

[15] Оран Э., Борис Дж. Численное моделирование реагирующих потоков. М.: Мир, 1990. 660 с.

[16] Федоров С.В. О возможности "отсечки" лидирующего высокоскоростного участка металлической струи при взрыве кумулятивного заряда в аксиальном магнитном поле // Боеприпасы и высокоэнергетические конденсированные системы. 2008. № 2. С. 73-80.

[17] Федоров С.В., Велданов В.А., Смирнов В.Е. Численный анализ влияния скорости и прочности удлиненных ударников из высокоплотного сплава на глубину их проникания в стальную преграду // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2015. № 1. С. 65-83. DOI: 10.18698/0236-3941-2015-1-65-83

[18] Федоров С.В., Велданов В.А. Применение сегментированных ударников для формирования каверны в грунтово-скальных преградах // Известия РАРАН. 2012. № 1. С. 43-50.

[19] Федоров С.В., Велданов В.А. К определению размеров кавитационной полости в воде за движущимся с высокой скоростью цилиндрическим телом // Журнал технической физики. 2013. Т. 83. № 2. С. 15-20.

[20] Федоров С.В., Баянова Я.М., Ладов С.В. Численный анализ влияния геометрических параметров комбинированной кумулятивной облицовки на массу и скорость формируемых взрывом компактных элементов // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 51. № 1. С. 150-164.

[21] Lee W.H. Computer simulation of shaped charge problems. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2006. 380 p.

[22] Кинеловский С.А., Тришин Ю.А. Физические аспекты кумуляции // Физика горения и взрыва. 1980. Т. 16. № 5. С. 26-40.

[23] Титов В.М. Возможные режимы гидродинамической кумуляции при схлопывании облицовки // Доклады АН СССР. 1979. Т. 247. № 5. С. 1082-1084.

[24] Федоров С.В., Баянова Я.М. Особенности гидродинамического режима проникания удлиненных ударников с учетом сжимаемости материалов // Журнал технической физики. 2011. Т. 81. № 9. С. 45-51.

[25] Бабкин А.В., Ладов С.В., Маринин В.М., Федоров С.В. Закономерности растяжения и пластического разрушения металлических кумулятивных струй // Прикладная механика и техническая физика. 1999. Т. 40. № 4. С. 25-35.

[26] Федоров С.В., Бабкин А.В., Ладов С.В. Развитие магнитогидродинамической неустойчивости на подвергающейся электродинамическому воздействию кумулятивной струе // Оборонная техника. 1998. № 1-2. С. 49-56.