О термических эффектах при инерционном растяжении высокоградиентного проводящего стержня с «вмороженным» магнитным полем

Проанализированы термические эффекты при растяжении металлических кумулятивных струй, обусловленные наличием в их материале продольного магнитного поля, усиливающегося в процессе растяжения и порождающего циркуляцию в струе вихревых электрических токов с выделением джоулевой теплоты. Предположено, что магнитное поле в струе наследуется от поля, предварительно создаваемого в облицовке кумулятивного заряда перед его подрывом. Исследования проведены на основе численного моделирования в рамках квазидвумерной задачи об инерционном растяжении высокоградиентного проводящего жесткопластического стержня с присутствующим в его материале продольным магнитным полем. Цель исследований --- выяснение возможности увеличения предельного удлинения и, соответственно, пробивной способности кумулятивных струй за счет термического разупрочнения их материала. По результатам расчетов определены параметры магнитных полей, при которых можно рассчитывать на реализацию указанного эффекта при отсутствии разрушения струи растягивающими электромагнитными силами, действующими на струю при ее растяжении с магнитным полем

Литература

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

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

[3] 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.

[4] Rodriguez M.D., Jeanclaude V., Petit J., Fressengeas C. Breakup of shaped-charge jets: Comparison between experimental and numerical data // Proc. of the 19th Int. Symp. on Ballistics. Interlaken, Switzerland, 2001. P. 607–613.

[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] Лаврентьев М.А. Кумулятивный заряд и принципы его работы // Успехи математических наук. 1957. Т. 12. № 4. С. 41–56.

[7] Бабкин А.В., Колычев М.Е., Ладов С.В., Федоров С.В. О возможном механизме разрушения кумулятивной струи импульсом тока // Оборонная техника. 1995. № 4. С. 47–54.

[8] Разрушение кумулятивных струй током / Л.Н. Пляшкевич, А.М. Шувалов, Г.М. Спиров и др. // Физика горения и взрыва. 2002. Т. 38. № 5. С. 124–127.

[9] Fedorov S.V. Magnetic stabilization of elongation of metal shaped charge jets // Proc. of the 25th Int. Symp. on Ballistics. Beijing, China, 2010. P. 967–975.

[10] Ma B., Huang Z.-X., Zu X.-D., Xiao Q.-Q. Experimental study on external strong magnetic fields coupling with the shaped charge jet // International Journal of Impact Engineering. 2016. Vol. 98. P. 88–96. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2016.08.007

[11] Федоров С.В., Бабкин А.В., Ладов С.В. О влиянии магнитного поля, создаваемого в облицовке кумулятивного заряда, на его пробивное действие // Физика горения и взрыва. 1999. Т. 35. № 5. С. 145–146.

[12] Федоров С.В., Бабкин А.В., Ладов С.В. Проявление магнитокумулятивного эффекта при взрыве кумулятивного заряда с созданным в его облицовке аксиальным магнитным полем // Журнал технической физики. 2003. Т. 73. № 8. С. 111–117.

[13] Федоров С.В. Усиление магнитного поля в металлических кумулятивных струях при их инерционном удлинении // Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41. № 1. С. 120–128.

[14] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. 621 с.

[15] Федоров С.В., Бабкин А.В., Колпаков В.И. О возможности генерации сильных магнитных полей в проводящих материалах при проникании в них высокоскоростных тел // Прикладная механика и техническая физика. 2000. Т. 41. № 3. С. 13–18.

[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. № S2. С. 73–80.

[17] Effect of external magnetic fields on shaped-charge operation / G.A. Shvetsov, A.D. Matrosov, S.V. Fedorov, A.V. Babkin, S.V. Ladov // International Journal of Impact Engineering. 2011. Vol. 38. No. 6. P. 521–526. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2010.10.024

[18] Littlefield D.L. Thermomechanical and magnetohydrodynamic stability of elongating plastic jets // Physics of Fluids. 1994. Vol. 6. No. 8. P. 2722–2729. DOI: 10.1063/1.868162

[19] Littlefield D.L., Powell J.D. The effect of electromagnetic fields on the stability of a uniformly elongating plastic jet // Physics of Fluids A: Fluid Dynamics. 1990. Vol. 2. Iss. 12. P. 2240–2248. DOI: 10.1063/1.857811

[20] Littlefield D.L. Enhancement of stability in uniformly elongating plastic jets with electromagnetic fields // Physics of Fluids A: Fluid Dynamics. 1991. Vol. 3. Iss. 12. P. 2927–2935. DOI: 10.1063/1.857835

[21] Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля. М.: Мир, 1972. 392 с.

[22] Johnson G.R., Cook W.H. A constitutive model and data for metals subjected to large strains, high strain rates and high temperatures // Proc. of the 7th Intern. Symp. on Ballistics. Hague, Netherlands, 1983. P. 541–547.

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

[24] Chantaret P.Y. Theoretical consideration about jet density and shaped charge performance // Proc. of the 17th Int. Symp. on Ballistics. Vol. 2. Midrand, South Africa, 1998. P. 373–380.

[25] Федоров С.В., Бабкин А.В., Головачев А.В., Ладов С.В. Влияние канала малого диаметра на пробивное действие кумулятивной струи // Оборонная техника. 2001. № 1-2. С. 52–58.