Что такое осколочные поля
Перейти к содержимому

Что такое осколочные поля

  • автор:

Осколочные и осколочно-фугасные боевые части

Осколочные и осколочно-фугасные боевые части ракет образуют один из самых обширных и развитых классов боеприпасов, предназначенных для поражения практически всех типов целей, за исключением подземных, подводных и тяжелобронированных. В современной трактовке под осколочными боевыми частями (ОБЧ) понимаются боеприпасы, поражающие цель высокоскоростным потоком большого числа однотипных инертных поражающих элементов (ПЭ), метаемых взрывом заряда бризантного ВВ, причем ПЭ могут представлять как осколки естественного дробления, так и заданного, а также готовые поражающие элементы (ГПЭ). Таким образом, термин «осколочные» в широком смысле слова является устаревшим, а понятие «осколок» следует относить только к осколкам естественного дробления.

Осколочно-фугасные боевые части (ОФБЧ) отличаются от осколочных способностью до подрыва проникать в грунт или за другую преграду как в составе ракеты, так и вне ее. В строгом смысле слова термин ОФБЧ применим для ракет наземного действия, противокорабельных ракет и т.п. Иногда, желая подчеркнуть тот факт, что на малых промахах возможно поражение зенитной цели воздушной ударной волной и продуктами детонации, термин «осколочно-фугасная» используется и для БЧ зенитных управляемых ракет с неконтактным подрывом, что является методически неправильным. В данном случае правильнее было бы употреблять термин «осколочно-компрессионная БЧ», что соответствует английскому термину «High Explosive Blast Fragmentation Warhead«.

Классификация По типу цели:

  • многоцелевые или универсальные (например, ОФБЧ естественного дробления реактивных систем залпового огня)
  • специализированные, предназначенные для поражения целей определенного класса.
    • противопехотные ОБЧ, предназначенные для поражения открытой и слабозащищенной живой силы (условный диапазон масс ПЭ m=0,1-1 г),
    • противотранспортные ОБЧ, предназначенные для поражения наземной и воздушной небронированной техники (m=1 — 10г)
    • противобронные ОБЧ, предназначенные для поражения легкобронированных целей со стальным эквивалентом до 20 мм и других прочных малоуязвимых целей, например тактических ракет (m = 10 — 100 г).

    По конфигурации осколочного поля:

    Этот тип ОБЧ является наиболее распространенным, его главными преимуществами являются наиболее высокий коэффициент использования энергии ВВ, возможность расположения ОБЧ в любом месте ракеты и поражения цели при произвольной стороне промаха. Относительные массы круговых ОБЧ (отношение массы БЧ к стартовой массе ракеты) обычно колеблется в пределах 0,075 — 0,1.

    По величине меридионального угла разлета для ОБЧ этого типа различают узкие и широкие поля. Угол разлета определяется в основном формой оболочки и схемой инициирования. Малые углы разлета (осколочные поля типа «режущий диск») реализуются с помощью оболочки с вогнутой образующей, двухточечного инициирования на торцах заряда, многоточечного синхронного инициирования по оси заряда, создающего расходящуюся детонационную волну, близкую к цилиндрической. Большие углы разлета обычно достигаются применением ОБЧ бочкообразной или, в предельном случае, сферической формы.

    Основным недостатком круговых ОБЧ, имеющих более или менее широкие поля, требуемые для уверенного накрытия цели, является низкая плотность осколочного поля (низкая плотность кинетической энергии осколков на единицу телесного угла поля). Эффективное поражение современных воздушных целей, в первую очередь таких малоразмерных целей, как баллистические и крылатые ракеты, требует величины углового энергосодержания осколочного потока 10-20 МДж/стерадиан, что в принципе не может быть достигнуто в конструкциях круговых ОБЧ. Поэтому тенденция дальнейшего развития, по-видимому, будет заключаться в переходе к направленным осколочным полям, позволяющим достичь высокой концентрации энергии в осколочном потоке.

    Основным преимуществом осевых БЧ является прямое суммирование скоростей ракеты и метаемых ГПЭ, а для ракет наземного действия — большая глубина поражения при подходе к поверхности под малым углом. В последнем случае осевое поле позволяет получить оптимальное согласование плотности рассеивания и координатного закона поражения.

    Существенным недостатком осевой схемы является необходимость расположения ОБЧ в головной части снаряда или сброса перед подрывом отсека, находящегося впереди ОБЧ, а также необходимость высокой точности наведения на цель.

    ОБЧ с осевыми полями малоэффективны против маневрирующих самолетов и скоростных целей.

    • ОБЧ с радиально-направленными полями;

    Основными способами реализации радиально направленного потока (нацеливания в плоскости, нормальной к траектории снаряда) являются:

    • управление креном снаряда;
    • поворот перед подрывом неосесимметричной ОБЧ вокруг продольной оси;
    • многоточечное скользящее инициирование;
    • взрывное деформирование ОБЧ перед подрывом;
    • раскрытие ОБЧ на плоскость.

    Первые два варианта требуют усложнения конструкции, поскольку перед подрывом БЧ необходимо обеспечить ее поворот для совмещения направления полета осколков с целью.

    Наибольшим быстродействием по времени нацеливания обладает многоточечное скользящее инициирование (т.е.создание в заряде ВВ ударной волны нужного напрвления) , но достигаемое перераспределение энергии потока при этом невелико. Достаточно большим быстродействием (tн = 0,001 — 0,003 с) обладает БЧ с взрывным деформированием. Осколочная оболочка в данном случае выполняется из пластичной стали или из резины с вмонтированным в нее ГПЭ. По образующим оболочки с зарядом пластического ВВ расположены детонирующие удлиненные заряды (ДУЗ) с демпферами. После получения информации о стороне промаха ДУЗ, расположенный на стороне цели, взрывается, деформируя БЧ, а затем производится ее подрыв детонатором с формированием направленного потока осколков.

    При раскрытии ОБЧ на полоскость четыре квадранта, составляющие боевую часть, раскрываются в момент подрыва в сторону цели и инициируются. Для срабатывания такой БЧ требуется несколько миллисекунд, что существенно ограничивает ее применение.

    Предназначены для действия по панелям летательных аппаратов. Основным элементом стержневой БЧ является набор стержней квадратного или круглого сечения, уложенных на поверхности заряда, как правило, под небольшим углом к его образующей. Стержни могут быть соединены (сварены) попеременно верхними или нижними концами, либо не иметь связи друг с другом. При подрыве они разлетаются, образуя при связанных стержнях сплошное кольцо, а при не связанных — прерывистое с перекрытием.

    Преимущество стержневых ПЭ перед обычными компактными ГПЭ заключается в нанесении сплошного разреза обшивки и силового набора, приводящего к разрушению конструкции планера, т.е. поражению воздушной цели по классу «мгновенное разрушение цели в воздухе».

    Недостатками являются: невысокая скорость расширения кольца (ее увеличение может привести к преждевременному разрушению кольца), небольшой радиус поражения и недостаточная при действии против некоторых прочных целей режущая способность стержней.

    В конструкциях осколочно-стержневых БЧ поверх набора стержней укладывается слой компактных ГПЭ.

    В зарубежной литературе стержневые БЧ обозначаются как «High Explosive Continuos Rod».

    Механизм поражения цели.

    Каждый килограмм взрывчатого вещества (ВВ), содержащегося в заряде БЧ, производит около 1м3 газа, создающего местное давление до 100 т/см2. Этот газ, нагретый до температуры 3000—5000° К, быстро расширяется и, сжимая окружающий воздух, формирует в нем ударную волну. Поражение цели ударной волной и продуктами детонации ВВ называется фугасным (компрессионным).

    Если заряд ВВ заключен в твердую (обычно металлическую) оболочку, то газы, полученные в результате детонации, разрывают ее, что вызывает разлет осколков (ПЭ) с высокими скоростями, зависящими от отношения массы заряда к полной массе боевой части (это отношение называется коэффициентом наполнения БЧ). После разрыва оболочки осколки еще некоторое время воспринимают ускоряющее воздействие расширяющих газов — продуктов взрыва. С помощью осколков поражающая энергия распространяется на расстояния, превышающие радиус фугасного действия БЧ, но только в направлении полета осколков (поле фугасного поражения является сплошным).

    Возможные конструкции ОБЧ

    • 1-фугасная;
    • 2-заряд ВВ в металлической оболочке;
    • 3-внешняя насечка оболочки;
    • 4-внутрення насечка;
    • 5-заряд ВВ с канавками;
    • 6-готовые ПЭ;
    • 7-мультикумулятивная БЧ (с коническими и сферическими выемками);
    • 8-многоячеечный заряд;
    • 9-стержневая;
    • 10-режущая;
    • 11-направленного действия.

    Без принятия специальных мер по организации дробления оболочки получающиеся ПЭ существенно отличаются друг от друга по массе и размерам, причем большая доля энергии взрыва приходится на быстротормозящиеся в воздухе мелкие осколки, не приводящие к заметному поражающему эффекту из-за малой энергии, доставляемой к цели. Для организации дробления применяются различные приемы, связанные с механической обработкой корпуса БЧ, формированием специальных выемок на поверхности боевого заряда, использованием готовых ПЭ, и другие.

    При использовании конических или сферических выемок возникает так называемый эффект кумуляции. с помощью которого удается получать некоторое количество тяжелых осколков, имеющих скорости разлета до 4-5км/с. БЧ такого типа иногда называют мультикумулятивными, а формируемые осколки — ударными ядрами.

    Эффект воздействия ПЭ на цель обычно оценивается с помощью статистических моделей, в которых описываются конфигурация цели и расположение ее основных уязвимых отсеков, параметры БЧ (размер и количество ПЭ, скорости и углы их разлета и т. п.) , условия встречи ракеты с целью (скорости, углы подхода, положение точки подрыва БЧ).

    В процессе моделирования обычно выявляются следующие характеристики, анализ которых позволяет рассчитать степень поражения цели:

    • глубина проникания (считается основным показателем);
    • глубина проникания совместно с конфигурацией пробоины (определяет эффективность воздействия на целый ряд элементов цели — кабели, цепи управления, гидравлические системы и т. п.);
    • количество движения ПЭ (определяет деформацию элементов цели);
    • кинетическая энергия, обусловливающая размеры повреждений больших целей;
    • эффект разрушения конструкции как соотношение энергии ПЭ и величины цели;
    • скорость поглощения энергии ПЭ целью.

    Повысить вероятность поражения цели можно за счет увеличения энергии ПЭ, что обеспечивается применением крупных БЧ с более тяжелыми и скоростными ПЭ. Другим путем повышения эффективности осколочной БЧ считается обеспечение большого числа попаданий ПЭ в цель. При этом проявляется эффект накопления ущерба, в результате чего общий итог воздействия на цель оказывается выше простой суммы отдельных эффектов. Если несколько ПЭ попадает в цель на небольшой площади и с малым временным интервалом, может возникнуть дополнительный эффект усиления поражения, порождаемый следующими причинами:

    • наложением серии ударных волн, вызываемых в конструктивных элементах цели каждым попавшим ПЭ;
    • взрывными реакциями соединения с кислородом части материала цели и ПЭ, испарившейся при проникании ПЭ (это явление особенно заметно, когда оно возникает во внутренних полостях цели и когда серия ПЭ вызывает квазистатическое избыточное давление);
    • гидроударом, возникающим при попадании ПЭ в топливный бак или другую емкость с жидкостью.

    Проведенные в объединении «Мессершмитт — Бельков — Блом» эксперименты показали, что при попадании ПЭ в бак с жидкостью его проникание незначительно и практически не зависит от скорости. Была проведена серия отстрелов 3,5-г ПЭ в контейнер с водой со скоростями 600—1800 м/с. Оказалось, что максимальное проникание достигалось при скоростях 800—1000 м/с. При меньших скоростях ПЭ сплющивался, а при больших (свыше 1000 м/с) принимал грибовидную форму и начинал эрродировать. Увеличение площади ПЭ и уменьшение его массы приводило к сокращению глубины проникания. Однако при высокоскоростных осколках контейнер получал более значительные повреждения вследствие более мощной ударной волны жидкости. Временные интервалы между осколками, необходимые для проявления эффекта усиления разрушений, зависят от скорости распространения ударной волны в среде, воспринимающей воздействие осколков (для металла она достигает 10 мкс, жидкостей — 100 мкс, внутренних воздушных полостей — 1 мс).

    1. А.Белов «Боевые части ракет для поражения воздушных целей», Зарубежное военное обозрение N2, 1987.
    2. В.Одинцов » Осколочные боевые части ракет: перспективы развития», Военный парад, июль-август, 1998.

    2. Тепловые и осколочные поля

    Энергоносители (в первую очередь, углеводородные топлива) способны гореть и взрываться, т.е. создавать воздушно-ударную волну и тепловые поражающие поля. Технологическое оборудование при действии на него тепловых и ударных нагрузок разрушается с образованием осколочных полей. Дальность разлета осколков зависит от массы, размеров, начальной скорости. Радиус разлета фрагментов и осколков технологических установок подчиняется нормальному закону распределения вероятности, причем 45% всех фрагментов и осколков находится в пределах окружности радиуса 700 м.

    Процесс горения на пожаро- и взрывоопасных объектах можно представить в виде двух последовательных процессов:

    а) процесс разгорания, когда интенсивность горения нарастает;

    б) процесс выгорания, когда интенсивность горения снижается до нуля, вследствие уменьшения горючего материала.

    Основными параметрами пожаров, таким образом, являются характеристики и количество горючего вещества (пожарная нагрузка).

    Облако пара или топливовоздушной смеси, переобогащенное топливом, и не способное поэтому объемно детонировать, начинает гореть вокруг своей внешней оболочки, образуя огневой шар. Такие шары, вызванные горением углеводородов, светятся и излучают тепло, что может причинить смертельные ожоги и вызвать возгорание горючих веществ. Поднимаясь, огневой шар образует грибовидное облако, ножка которого — это сильное восходящее конвективное течение. Такое течение может всасывать отдельные предметы, зажигать их и разбрасывать горящие предметы на большие площади. Огневой шар как поражающий фактор оценивается следующими параметрами:

    — время существования огневого шара

    — плотность теплового потока или мощность, выделяющаяся при сгорании шара.

    При авариях на промышленных предприятиях масса огневого шара достигает 50 т, диаметр — 200 м, время существования — 14 с; а мощность при сгорании достигает 170 Гвт.

    Пожары и взрывы на промышленных предприятиях могут приводить к образованию поражающих факторов как на территории предприятия, так и в на прилегающих территориях населенных пунктов. По масштабу распространения пожары подразделяются на отдельные, массовые, сплошные, огненный шторм.

    Отдельные пожары возникают в зданиях, рассредоточенных по району при невысокой плотности застройки (менее 15-20%). При отдельных пожарах возможна эвакуация пострадавших через район пожаров.

    Сплошные пожары охватывают значительную территорию (более 90%) и возникают при плотности застройки 20-30%. Проход через район пожаров невозможен и аварийно-спасательные и другие неотложные работы (АСиДНР) в районе можно проводить лишь через 4-10 часов после начала таких пожаров. Главная задача пожарных подразделений в этом случае — локализация района сплошных пожаров.

    Сплошные пожары при плотной городской застройке, отсутствии приземного ветра и малой влажности, при одновременном их возникновении в нескольких местах, могут превратиться в огненный шторм. В этом случае образуется мощный столб пламени, формирующийся воздушными потоками со скоростью 50 км/ч, движущимися к центру горящего района. Огненный шторм нельзя потушить. Войти в район пожара можно через двое суток.

    Масштаб пожара определяется его видом и зависит от конкретной обстановки (климатические условия, характер застройки, готовностью сил пожарных подразделений и средств пожаротушения и др.). Количественно масштабы оцениваются длиной фронта пламени, а также плотностью пожаров по формуле

    где Nп количество горящих зданий, N — общее число зданий в районе пожаров.

    «Эффект домино». Для техногенных катастроф характерно появление дополнительного комплексного поражающего фактора — так называемого “эффекта домино”, под которым понимается механизм вовлечения новых опасностей (ядовитые вещества, энергозапас, возникновение воздушной ударной волны (ВУВ), взрывы облаков топливо-воздушных смесей (ТВС), тепловое излучение огневых шаров и горящих разлитий, осколочные поля при полном разрушении сосудов под давлением и т.п.). Известен пример крупной ЧС в США в 1947 г., когда в порту Техас-Сити произошел взрыв нитрата аммония на корабле. Пламя перекинулось на близлежащие заводы по производству стирола, последовал взрыв, породивший вторичный пожар, который распространился в направлении города. В результате этого катастрофического происшествия около 2000 человек было ранено и 516 погибло.

    “Эффект домино” наблюдается не только в ЧС техногенного характера, к инициированию этого эффекта могут приводить землетрясения, наводнения, ураганы, лавины и т.п.

    При образовании облаков топливно-воздушных смесей (ТВС) в результате появления трещин в резервуарах, повреждения фланцевых соединений трубопроводов и т.д. и наличия источника воспламенения происходит взрывное (детонационное или дефлаграционное) превращение облака. Источник воспламенения в аварийной ситуации, как правило, всегда находится. Взрыв ТВС происходит с тем или иным временем задержки. Как показано на рис.5 наибольшая вероятность взрыва наблюдается в пределах от 0 до 5 мин с момента образования ТВС.

    Облако ТВС до воспламенения может дрейфовать, что в ряде случаев усиливает эффект “домино” и делает его возможным не только внутри одного предприятия, но и среди нескольких предприятий. Дрейф обусловлен атмосферными процессами и временем достижения облаком нижнего концентрационного предела воспламенения.

    Для упрощенной оценки последствий взрывных явлений существуют таблицы, в которых приведены радиусы поражения ВУВ облака ТВС (значения избыточного давления ВУВ в зависимости от массы облака и радиуса). При эффекте “домино” наблюдаются массовые пожары, уничтожающие 80-90% основных производственных фондов.

    Рис. 6 Дрейф облака ТВФ

    Рис. 5 Задержка воспламенения

    RU2519615C1 — Способ определения характеристик осколочного поля боеприпаса и устройство для его осуществления — Google Patents

    Publication number RU2519615C1 RU2519615C1 RU2013106132/11A RU2013106132A RU2519615C1 RU 2519615 C1 RU2519615 C1 RU 2519615C1 RU 2013106132/11 A RU2013106132/11 A RU 2013106132/11A RU 2013106132 A RU2013106132 A RU 2013106132A RU 2519615 C1 RU2519615 C1 RU 2519615C1 Authority RU Russia Prior art keywords ammunition fragmentation field fragmentation output field Prior art date 2013-02-12 Application number RU2013106132/11A Other languages English ( en ) Inventor Сергей Михайлович Мужичек Василий Васильевич Ефанов Петр Владимирович Шутов Игорь Вадимович Махно Original Assignee Сергей Михайлович Мужичек Василий Васильевич Ефанов Петр Владимирович Шутов Игорь Вадимович Махно Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.) 2013-02-12 Filing date 2013-02-12 Publication date 2014-06-20 2013-02-12 Application filed by Сергей Михайлович Мужичек, Василий Васильевич Ефанов, Петр Владимирович Шутов, Игорь Вадимович Махно filed Critical Сергей Михайлович Мужичек 2013-02-12 Priority to RU2013106132/11A priority Critical patent/RU2519615C1/ru 2014-06-20 Application granted granted Critical 2014-06-20 Publication of RU2519615C1 publication Critical patent/RU2519615C1/ru

    Links

    Images

    Abstract

    Группа изобретений относится к области испытания боеприпасов. Способ заключается в осуществлении подрыва боеприпаса во взрывной камере и получении временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля относительно момента подрыва боеприпаса. Устанавливают радиолокационный измеритель скорости так, что ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры острый угол α. Частоты Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, фильтруют при нахождении поля в пределах диаграммы направленности радиолокационного измерителя скорости. Скорости лидирующих и замыкающих осколков, среднюю скорость и глубину осколочного поля определяют по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля относительно момента подрыва боеприпаса. Определяют динамику развития осколочного поля боеприпаса путем дискретизации процесса измерений при анализе сигналов, отраженных от части осколочного поля. Устройство содержит мишень, взрывную камеру, боеприпас, устройство инициирования, радиолокационный измеритель скорости, микроЭВМ, привод антенны, датчик привода, цифроаналоговый преобразователь и блок определения характеристик осколочного поля боеприпаса. Взрывная камера имеет щель, ширина и длина которой позволяют улавливать часть осколочного поля боеприпаса. Радиолокационный измеритель состоит из последовательно соединенных антенны, генератора высокой частоты и блока широкополосных усилителей, n фильтров, n ключей. Достигается пов

    Description

    Изобретение относится к области испытаний боеприпасов и может быть использовано для определения характеристик осколочного действия боеприпасов.

    Известен способ определения начальной скорости осколка, заключающийся во взрывном метании осколка в заданном направлении и определении времени пролета осколком расстояния от точки взрыва до некоторого экрана, приведении средней скорости осколка к начальной скорости осколка с помощью уравнения движения его центра массы (А.Н.Дорофеев, А.П.Морозов, Р.С.Саркисян. Авиационные боеприпасы. ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского,1978, с.210-214, 218-219, 228).

    Известно устройство для определения начальной скорости осколка, содержащее устройство метания, экран, устройство регистрации времени пролета осколка от точки взрыва до экрана (А.Н.Дорофеев, А.П.Морозов, Р.С.Саркисян. Авиационные боеприпасы. ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1978, с.210-214, 218-219, 228).

    Недостатком известных способа и устройства является недостаточная информативность, так как с их помощью определяется только начальная скорость одного осколка, но не определяются другие характеристики осколочного поля боеприпасов.

    Известен способ определения характеристик осколочного поля боеприпасов, заключающийся в подрыве боеприпаса, расположенного горизонтально в центре полуцилиндрической мишени, и последующих расчетах дифференциального закона распределения осколков по направлениям разлета и закона распределения осколков по их массам (А.Н.Дорофеев, А.П.Морозов, Р.С.Саркисян. Авиационные боеприпасы. ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1978, с.210-214, 218-219, 228).

    Известно устройство, состоящее из боеприпаса, полуцилиндрической мишени и устройства инициирования (А.Н.Дорофеев, А.П.Морозов, Р.С.Саркисян. Авиационные боеприпасы. ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1978, с.210-214, 218-219, 228).

    Недостатком способа и устройства является недостаточная информативность, так как при их использовании определяются не все характеристики осколочного поля поражения боеприпасов, а именно скорости лидирующих и замыкающих осколков, средняя скорость и глубина осколочного поля поражения.

    Наиболее близким к изобретению является способ определения характеристик осколочного поля боеприпаса, заключающийся в подрыве боеприпаса, расположенного горизонтально в центре полуцилиндрической мишени с помощью системы инициирования, определении по пробоинам, образованным осколками боеприпаса, в мишени дифференциального закона распределения осколков по направлениям разлета и закона распределения осколков по их массам, при этом подрыв боеприпаса осуществляют во взрывной камере, получают временную зависимость фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, относительно момента подрыва боеприпаса путем установки радиолокационного измерителя скорости так, что ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, осуществлении фильтрации частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, при его нахождении в пределах диаграммы направленности радиолокационного измерителя скорости, определении скорости лидирующих и замыкающих осколков, средней скорости и глубины осколочного поля по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, относительно момента подрыва боеприпас, отличающийся тем, что определяют количество эшелонов осколочного поля боеприпаса на основе анализа количество сработавших фильтров частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля (Мужичек С.М., Шайморданов С.Г., Новиков И.А., Винокуров В.И., патент РФ на изобретение №2451263 от 20.05.2012 г.).

    Наиболее близким к изобретению является устройство определения характеристик осколочного поля боеприпаса, содержащее полуцилиндрическую мишень, взрывную камеру, боеприпас, устройство инициирования, радиолокационный измеритель скорости, электронно-вычислительную машину, при этом взрывная камера имеет щель, ширина и длина которой позволяют улавливать часть осколочного поля боеприпаса, летящую в направлении, определяемом двугранным углом Δθ, радиолокационный измеритель состоит из последовательно соединенных антенны, генератора высокой частоты, блока широкополосных усилителей, n фильтров, n ключей, вторые входы которых соединены с выходом устройства инициирования, а ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, выходы n ключей соединены n входами ЭВМ (Мужичек С.М., Шайморданов С.Г., Новиков И.А., Винокуров В.И., патент РФ на изобретение №2451263 от 20.05.2012 г.).

    Недостатком способа и устройства, является недостаточная информативность, обусловленная невозможностью определения изменений характеристик осколочного поля боеприпасов в динамике.

    Технической задачей изобретения является повышение информативности способа за счет определения характеристик изменения осколочного поля боеприпасов в динамике.

    Решение технической задачи или сущность изобретения заключается в том, что в способе определения характеристик осколочного поля поражения боеприпасов, заключающемся в подрыве боеприпаса, расположенного горизонтально в центре полуцилиндрической мишени с помощью устройства инициирования, определении по пробоинам, образованным осколками боеприпаса в мишени, дифференциального закона распределения осколков по направлениям разлета и закона распределения осколков по их массам, при этом подрыв боеприпаса осуществляют во взрывной камере, получают временную зависимость фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля относительно момента подрыва боеприпаса, путем установки радиолокационного измерителя скорости так, что ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, осуществлении фильтрации частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, при его нахождении в пределах диаграммы направленности радиолокационного измерителя скорости, определении скорости лидирующих и замыкающих осколков, средней скорости и глубины осколочного поля по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля относительно момента подрыва боеприпаса, дополнительно определяют изменения характеристик осколочного поля боеприпаса в динамике путем осуществлении временного анализа сигналов отраженных от части осколочного поля.

    Устройство, реализующее описанный способ, содержит полуцилиндрическую мишень, взрывную камеру, боеприпас, устройство инициирования, радиолокационный измеритель скорости, микроЭВМ, при этом взрывная камера имеет щель, ширина и длина которой позволяет полуцилиндрической мишени улавливать часть осколочного поля боеприпаса, летящую в направлении, определяемом двугранным углом Δθ, радиолокационный измеритель скорости, состоящий из последовательно соединенных антенны, генератора высокой частоты, блока широкополосных усилителей, n фильтров, n ключей, вторые входы которых соединены с выходом устройства инициирования, а ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, выходы n ключей соединены с n входами микроЭВМ, в которое дополнительно введены привод антенны, датчик привода, цифроаналоговый преобразователь, блок определения характеристик осколочного поля боеприпаса, причем датчик размещен на конструкции привода, выход датчика соединен с одним из n входом ЭВМ, выход которой через цифроаналоговый преобразователь соединен со входом привода, выход которого механически соединен с первым входом антенны, второй вход-выход которой соединен и имеет электромагнитное взаимодействие с осколочным полем боеприпаса, выход устройства инициирования соединен с входом блока определения характеристик осколочного поля боеприпаса, а выход которого соединен с входом радиолокационного измерителя скорости, блок определения характеристик осколочного поля боеприпаса в динамике состоит из генератора импульсов, элемента И, счетчика, n дешифраторов, элемента ИЛИ, причем входом блока определения характеристик осколочного поля боеприпаса в динамике являются вход дифференцирующей цепи и второй вход элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, выход счетчика соединен с входами n дешифраторов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока определения характеристик осколочного поля боеприпаса в динамике, кроме того, входом радиолокационного измерителя скорости являются вторые входы n ключей.

    На фиг.1 приведена схема устройства определения характеристик осколочного поля поражения боеприпаса, где: 2 — полуцилиндрическая мишень; 1 — взрывная камера, 4 — боеприпас, 3 — устройство инициирования; 5 — радиолокационное устройство, 6 — микроЭВМ, 7 — привод антенны, 8 — датчик, 9 — цифроаналоговый преобразователь, 10 — блок дискретизации измерений, 11 — антенна; 12 — генератор высокой частоты; 13 — блок широкополосных усилителей; 14 — фильтры; 15 — ключи; 16 — генератор сигналов, 17 — элемент И, 18 — счетчик, 19 — n дешифраторов, 20 — элемент ИЛИ, 21 — дифференцирующая цепь. На фиг.2 приведена схема размещения боеприпаса во взрывной камере.

    Устройство определения характеристик осколочного поля поражения осколочно-фугасных боеприпасов содержит взрывную камеру 1, полуцилиндрическую мишень 2, боеприпас 4, устройство 3 инициирования, радиолокационный измеритель 5 скорости, микроЭВМ 6, привод 7 антенны, датчик 8, цифроаналоговый преобразователь 9, блок 10 дискретизации измерений, радиолокационный измеритель 5 скорости состоит из последовательно соединенных антенны 11, генератора 12 высокой частоты, блока 13 широкополосных усилителей, n фильтров 14, n ключей 15, блок 10 дискретизации измерений содержит генератор 16 сигналов, элемент И 17, счетчик 18, n-дешифраторов 19, элемент ИЛИ 20, дифференцирующую цепь 21. Устройство функционирует следующим образом.

    Исследуемый боеприпас размещается во взрывной камере 1 на высоте h от пола так, чтобы продукты взрыва его заряда взрывчатого вещества не оказывали влияния на процесс измерения скорости осколков, а продольная ось боеприпаса была совмещена со щелью взрывной камеры 1 таким образом, чтобы в щель попала часть осколочного поля боеприпаса, летящая в направлении, определяемом двугранным углом Δθ.

    Пространство между щелью и полуцилиндрической мишенью 2 облучается СВЧ-энергией √, излучаемой генератором 12 через антенну 11.

    Исследуемый боеприпас 4 подрывается с помощью устройства 3 инициирования, сигналом от которого происходит открывание элемента И 17.

    При попадании заданной части осколочного поля в диаграмму направленности антенны 11 на выходе генератора 12 формируются сигналы с частотами Доплера Δ fn, зависящими от скорости движения осколочного поля. Эти сигналы усиливаются в блоке широкополосных усилителей 13 и поступают на входы п фильтров 14. На выходе каждого фильтра 14 формируется сигнал, соответствующий частоте настройки фильтра fn.

    Сигналы с выходов n фильтров 14 через первые входы n ключей поступают на n входы микроЭВМ 6.

    МикроЭВМ 6 осуществляет отображение временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от заданной части осколочного поля относительно момента подрыва боеприпаса 4, определяет частоту (скорость) лидирующих и замыкающих осколков и глубину осколочного поля. Так, скорость лидирующих осколков определяется по значению частоты Доплера fл сигнала, первого относительно момента подрыва боеприпаса 4 из выражения

    Vn1=(λfn)/2cosα1,
    где λ — длина волны излучаемого сигнала, α1 — угол.

    Скорость замыкающих осколков определяется по значению частоты Доплера fз сигнала последнего относительно момента подрыва боеприпаса 4 из выражения

    Vз1=(λfз)/2cosα1,
    где λ — длина волны излучаемого сигнала, α1 — угол.
    Средняя скорость осколочного потока определяется из выражения
    Глубина осколочного поля определяется микроЭВМ 6 соответственно выражению Lп1=(Vп1-Vз1)/(t2-t1).

    Где время t1 и t2 соответствует моментам появления и пропадания сигнала, отраженного от осколочного поля боеприпаса 4.

    После пропадания сигнала, отраженного от осколочного поля снаряда, диаграмма направленности антенны с помощью привода антенны перемещается в угловое положение α2 со скоростью большей, чем средняя скорость осколочного поля Vcp.

    При попадании заданной части осколочного поля в диаграмму направленности антенны 11, центр которой находиться на угловом положении, на выходе генератора 12 формируются сигналы с частотами Доплера Δ fn, зависящими от скорости движения осколочного поля. Эти сигналы усиливаются в блоке широкополосных усилителей 13 и поступают на входы n фильтров 14. Сигналы с выходов n фильтров 14 через первые входы n ключей 15 поступают на n входы микроЭВМ 6.

    МикроЭВМ 6 осуществляет отображение временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от заданной части осколочного поля относительно углового положения α2, определяет частоту (скорость) лидирующих и замыкающих осколков и глубину осколочного поля. Так, скорость лидирующих осколков определяется по значению частоты Доплера fл сигнала, первого относительно момента подрыва боеприпаса 4 из выражения

    Vn1=(λfn)/2cosα2,
    где λ — длина волны излучаемого сигнала, α2 — угол.

    Скорость замыкающих осколков определяется по значению частоты Доплера fз сигнала последнего относительно момента подрыва боеприпаса 4 из выражения

    Vз1=(λfз)/2cosα2,
    где λ — длина волны излучаемого сигнала, α2 — угол.
    Средняя скорость осколочного потока определяется из выражения
    Глубина осколочного поля определяется микроЭВМ 6 соответственно выражению Lп2=(Vп1-Vз1)/(t2-t1).

    Где время t1 и t2 соответствует моментам появления и пропадания сигнала, отраженного от осколочного поля боеприпаса 4.

    После пропадания сигнала, отраженного от осколочного поля боеприпаса, диаграмма направленности со скоростью более скорости Vcp.2 перемещается в угловое положение α3. Аналогично определяются параметры осколочного поля снаряда при нахождении диаграммы направленности антенны в угловом положении α3.

    Таким образом, за счет перемещения диаграммы направленности в различные угловые положения относительно траектории движения осколочного поля можно получить информацию о динамике изменения параметров движения осколочного поля боеприпаса.

    Затем осколочное поле боеприпаса поступает на полуцилиндрическую мишень 2, которая изготовлена в виде листов картона, поделенного на сектора. После замера пробоин определяется закон распределения осколков по угловым секторам.

    Claims ( 2 )

    1. Способ определения характеристик осколочного поля боеприпаса, заключающийся в подрыве боеприпаса, расположенного горизонтально в центре полуцилиндрической мишени с помощью системы инициирования, определении по пробоинам, образованным осколками боеприпаса, в мишени дифференциального закона распределения осколков по направлениям разлета и закона распределения осколков по их массам, при этом подрыв боеприпаса осуществляют во взрывной камере, получают временную зависимость фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, относительно момента подрыва боеприпаса путем установки радиолокационного измерителя скорости так, что ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, осуществлении фильтрации частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, при его нахождении в пределах диаграммы направленности радиолокационного измерителя скорости, определении скорости лидирующих и замыкающих осколков, средней скорости и глубины осколочного поля по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, относительно момента подрыва боеприпаса, отличающийся тем, что определяют динамику развития осколочного поля боеприпаса путем дискретизации процесса измерений при анализе сигналов, отраженных от части осколочного поля.

    2. Устройство определения характеристик осколочного поля боеприпасов содержит полуцилиндрическую мишень, взрывную камеру, боеприпас, устройство инициирования, радиолокационный измеритель скорости, микроЭВМ, при этом взрывная камера имеет щель, ширина и длина которой позволяют улавливать часть осколочного поля боеприпаса, летящую в направлении, определяемом двугранным углом Δθ, радиолокационный измеритель состоит из последовательно соединенных антенны, генератора высокой частоты, блока широкополосных усилителей, n фильтров, n ключей, причем ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, выход блока широкополосных усилителей, выходы n ключей являются группой выходов радиолокационного измерителя скорости, группа выходов которого соединена с n входами микроЭВМ, отличающееся тем, что дополнительно введены привод антенны, датчик привода, цифроаналоговый преобразователь, блок определения характеристик осколочного поля боеприпаса, причем датчик размещен на конструкции привода, выход датчика соединен с одним из n входом ЭВМ, выход которой через цифроаналоговый преобразователь соединен со входом привода, выход которого механически соединен с первым входом антенны, второй вход-выход которой соединен и имеет электромагнитное взаимодействие с осколочным полем боеприпаса, выход устройства инициирования соединен с входом блока определения характеристик осколочного поля боеприпаса, а выход которого соединен с входом радиолокационного измерителя скорости, блок определения характеристик осколочного поля боеприпаса в динамике состоит из генератора импульсов, элемента И, счетчика, n дешифраторов, элемента ИЛИ, причем входом блока определения характеристик осколочного поля боеприпаса в динамике являются вход дифференцирующей цепи и второй вход элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, выход счетчика соединен с входами n дешифраторов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока определения характеристик осколочного поля боеприпаса в динамике, кроме того, входом радиолокационного измерителя скорости являются вторые входы n ключей.

    RU2013106132/11A 2013-02-12 2013-02-12 Способ определения характеристик осколочного поля боеприпаса и устройство для его осуществления RU2519615C1 ( ru )

    Priority Applications (1)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    RU2013106132/11A RU2519615C1 ( ru ) 2013-02-12 2013-02-12 Способ определения характеристик осколочного поля боеприпаса и устройство для его осуществления

    Applications Claiming Priority (1)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    RU2013106132/11A RU2519615C1 ( ru ) 2013-02-12 2013-02-12 Способ определения характеристик осколочного поля боеприпаса и устройство для его осуществления

    Определение характеристик низкоскоростных (до 300 м/с) осколочных полей поражения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

    Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Курепин А.Е., Мансуров С.Н., Воротынцева И.В., Краснов А.А., Исаев Г.Ш.

    Стандартный метод определения характеристик осколочных полей поражения , основанный на оптической регистрации процесса пробития щитов мишенной обстановки, не предназначен для низкоскоростных полей поражения (до 300 м/с). В то же время существуют боеприпасы, поля поражения которых представляют собой поток осколков, двигающихся с низкими скоростями. Проанализированы методы регистрации характеристик низкоскоростных (до 300 м/с) осколочных полей поражения . Рассмотрены недостатки и преимущества каждого метода

    i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

    Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Курепин А.Е., Мансуров С.Н., Воротынцева И.В., Краснов А.А., Исаев Г.Ш.

    Математическое моделирование функционирования взрывных устройств
    Влияние высоты подрыва снаряда на формирование осколочного поля
    Разрушение конструкционных материалов и композитов при высокоскоростном соударении
    Расчет начальных кинематических параметров движения осколочных поражающих элементов

    Методика определения параметров запреградного осколочного поля, образующегося в результате высокоскоростного соударения

    i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
    i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

    Measurement of low-velocity (up to 300 m/s) fragmentation target fields

    The standard method for measuring fragmentation fields, based on optical detection of the process of penetrating target layout shields, is not intended for low-velocity target fields (up to 300 m/s). At the same time, there is ammunition, whose target fields are a stream of fragments moving at low velocity. The study tested the methods for recording the characteristics of low-velocity (up to 300 m/s) fragmentation target fields and described the advantages and disadvantages of each method

    Текст научной работы на тему «Определение характеристик низкоскоростных (до 300 м/с) осколочных полей поражения»

    А. Е. Курепин, С. Н. Мансуров, И. В. Воротынцева, А. А. Краснов, Г. Ш. Исаев, А. Я. Чернов

    Определение характеристик низкоскоростных (до 300 м/с) осколочных полей поражения

    Стандартный метод определения характеристик осколочных полей поражения, основанный на оптической регистрации процесса пробития щитов мишенной обстановки, не предназначен для низкоскоростных полей поражения (до 300 м/с). В то же время существуют боеприпасы, поля поражения которых представляют собой поток осколков, двигающихся с низкими скоростями. Проанализированы методы регистрации характеристик низкоскоростных (до 300 м/с) осколочных полей поражения. Рассмотрены недостатки и преимущества каждого метода.

    Ключевые слова: боевая часть, низкоскоростной поток осколков, поле поражения, методы испытаний.

    Для определения характеристик осколочных полей поражения (1111), имеющих скорость разлета выше 300 м/с, применяется оптический метод измерения скорости, при котором момент соударения поражающих элементов (ПЭ) со щитом мишенной обстановки (МО) определяется по характерным световым вспышкам, возникающим при его пробитии. Скорость ПЭ и функция распределения их количества по экваториальному и меридиональному углам разлета определяются по моменту возникновения и расположению пробоин в щитах, выполненных из стальных листов толщиной 2-3 мм. Для регистрации характеристик низкоскоростных (до 300 м/с) осколочных 11, максимальная скорость движения которых ниже скорости звука, оптическим методом приходится применять более тонкие листы из материалов меньшей прочности, которые обладают низкой стойкостью к действию воздушной ударной волны (ВУВ), приходящей на щит раньше, чем поток ПЭ. Сохранность такой МО до момента прихода на щит всего потока ПЭ от разрушающего действия ВУВ обеспечивается большим количеством силовых рам и опор. Из-за этого скоростные характеристики значительного (до 20-30 %) количества ПЭ, попадающих в эти элементы крепления, при обработке киноре-гистрограмм процесса пробития щита определить не удается. Уменьшение количества силовых элементов приводит к росту разрушений щитов МО под действием ВУВ еще до прихода потока ПЭ на щит.

    © Курепин А. Е., Мансуров С. Н., Воротынцева И. В., Краснов А. А., Исаев Г. Ш., Чернов А. Я., 2016

    Пример процесса разрушения щита МО показан на рис. 1. Свечение, возникающее в местах разрушения щита (отрыва листов от элементов крепления), вызвано наличием за щитом импульсных пиротехнических источников, обеспечивающих подсветку процесса пробития щита осколочными ПЭ, скорость движения которых недостаточна для создания яркой вспышки в момент пробития щита. Изображения (см. рис. 1) получены при использовании в испытаниях щитов МО, имеющих разную прочность к воздействию ВУВ.

    Рис. 1. Кадры высокоскоростной видеорегистрации характеристик низкоскоростных ПП, полученные при использовании щитов меньшей (а) и большей (б) прочности: 1 — места отрыва листов щита от вертикальных стоек МО; 2 — лист щита МО; 3 — места пробития щита лидирующими в потоке ПЭ; 4 — засветка кадра излучением импульсного пиротехнического источника света

    повышение прочности щита за счет увеличения количества элементов крепления снижает процент регистрируемых ПЭ. Повышение прочности щита, например, за счет применения листов большей толщины, ограничивает возможность регистрации характеристик части ПЭ, имеющих минимальную, порядка 20-30 м/с, скорость в потоке. Качество реги-строграмм при этом улучшается (см. рис. 1, б). Регистрация распределения количества ПЭ по меридиональному углу разлета этим методом дает удовлетворительные результаты, если конструкция щита позволяет учитывать ПЭ, попадающие в элементы крепления. Точность регистрации средней скорости движения ПЭ таким методом определяется точностью измерения расстояния от боевой части (БЧ) до щита и частотой высокоскоростной съемки. Так, при дальности от БЧ до щита 5 м, точности измерения расстояния 0,01 м и частоте регистрации 2000 кадр/с величина ошибки измерения составит для ПЭ, имеющих скорость ~300 м/с, около 3,7 %, а для ПЭ со скоростью 30 м/с -около 0,6 %. Повышение частоты регистрации уменьшит ошибку измерения скорости, минимальное значение которой (~0,2 %) будет определяться точностью измерения расстояния.

    В случае регистрации характеристик низкоскоростного осколочного ПП, создаваемого БЧ с однослойной осколочной оболочкой, хорошо зарекомендовал себя метод рентгеноим-пульсной регистрации процесса разлета ПЭ [1, 2]. Испытания таким методом БЧ с многослойной (по радиусу) осколочной оболочкой усложняет процесс обработки результатов испытаний, поскольку наличие на рентгенограмме ПЭ, входивших в разные ряды многослойной оболочки, может привести к ошибке в определении их принадлежности к рассматриваемому ряду и внести погрешность в величину определяемой скорости. В этом случае для повышения точности определения зависимости скорости ПЭ от меридионального угла разлета при проведении испытаний целесообразно ограничивать экваториальный угол разлета одним рядом ПЭ путем установки прочных экранов.

    Упростить процесс обработки рентгенограмм при некоторой потере информации

    о характеристиках ПЭ, входящих в разные слои осколочной оболочки, можно, заменив один многослойный ряд мелких ПЭ на однослойный ряд, выполненный из крупных ПЭ. Это позволит определить среднюю по всем слоям ПЭ скорость их движения.

    Пример рентгеновской регистрации характеристик осколочных ПП, образованных при срабатывании БЧ с трехслойной (по радиусу) осколочной оболочкой, в которой один ряд выполнен из крупных ПЭ высотой, равной суммарной толщине трехслойной оболочки, показан на рис. 2, а (номерами 1-12 отмечена последовательность расположения крупных ПЭ в ряду; самый высокоскоростной ПЭ,

    1 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12

    Рис. 2. Регистрация рентгеноимпульсным методом

    процесса метания взрывом осколочных оболочек БЧ, *

    содержащих три (а) и один (б) слой ПЭ: ^

    1 — ПЭ; 2, 3 — реперы; 4 — преграда, закрывающая |

    кассету с рентгенопленкой от удара ПЭ; стрелкой о обозначено направление по нормали от оси БЧ

    имеющий номер 4, находится вне зоны регистрации).

    Рентгенограмма процесса разлета части однослойной осколочной оболочки, содержащей несколько рядов, приведена на рис. 2, б. Этот пример наглядно демонстрирует сложность определения, к какому ряду ПЭ принадлежит рассматриваемое изображение.

    Для регистрации распределения количества ПЭ по меридиональному углу разлета при использовании рентгеновского метода целесообразно устанавливать дополнительный щит, места прихода ПЭ на который фиксируются пробитыми в нем отверстиями.

    Точность измерения скорости ПЭ при использовании рентгеноимпульсного метода регистрации определяется точностью методики, зависящей от размеров источника рентгеновского излучения и от ошибок определения положения реперных меток, масштаба изображения и времени выдачи импульса рентгеновского излучения. Относительная погрешность измерения скорости ПЭ этим методом, оцененная при проведении испытаний БЧ с высокоскоростным осколочным ПП [2], может составлять 3.. .7 %.

    Приведенные примеры служат подтверждением тому, что и этот рентгеноимпульсный метод не позволяет решить все возникающие проблемы. В частности, его применение для определения характеристик низкоскоростных осколочных ПП, образованных БЧ с многослойными (по радиусу) осколочными оболочками, не обеспечивает достоверной регистрации скоростных характеристик ПЭ.

    В то же время существуют технические решения, позволяющие придать потоку низкоскоростных ПЭ, образованному при подрыве заряда БЧ, дополнительную скорость движения, достаточную для применения оптического метода регистрации с использованием МО, изготовленных из прочных листов стали толщиной 2-3 мм. Один из таких способов -создание дополнительной скорости движения БЧ с помощью ракетного трека. Согласно работе [3], такой способ для определения характеристик низкоскоростных полей поражения с активными ПЭ был применен при отработке БЧ противоракеты В-1000.

    При использовании способа искусственного увеличения скорости ПЭ в расчетные зависимости, применяемые для определения характеристик движения ПЭ, вводится дополнительная величина — скорость движения по треку содержащего БЧ экспериментального устройства (ЭУ) в момент подрыва заряда БЧ. Ошибка определения скорости ЭУ также вносит свой вклад в ошибку измерения скорости ПЭ.

    Предположим, что испытываемая БЧ закреплена осесимметрично с ЭУ. Тогда, зная скорость ЭУ, по расстоянию R от точки пересечения оси БЧ со щитом до места попадания ПЭ в щит, определенной с учетом размеров осколочной оболочки, можно определить радиальную составляющую Ук скорости его движения:

    В случае если дополнительно производится оптическая регистрация процесса пробития щита потоком ПЭ, по разности величин времени ti появления пробоины и расчетного времени t0 = L / VP (Ь — расстояние от места подрыва БЧ до щита, VP — скорость движения экспериментального устройства (центра масс БЧ) в момент подрыва) движения центра масс БЧ до щита можно определить и осевую составляющую скорости Ух:

    Используя значения составляющих скорости (1) и (2), производим расчет меридионального угла движения ПЭ:

    Когда Ух > 0, меридиональный угол фг- < п/2, это означает, что ПЭ движется в направлении передней полусферы, и, наоборот, при Ух < 0 угол фг- >п/2 (фг- отсчитывается от направления вектора скорости движения ЭУ). Ошибки измерения радиальной скорости зависят от точности измерения величин R, Ь и скорости ЭУ в момент подрыва. При ско-

    рости ЭУ ~500 м/с, расстояниях Ь = 10 м и R = 1 м, точности их определения 0,05 и 0,02 м соответственно, точности измерения скорости ЭУ, равной 2 %, относительная ошибка определения величины VR составит ~4,5 %.

    Точность регистрации осевой составляющей скорости ¥х ПЭ зависит от удаления точки подрыва от щита, точности регистрации скорости ЭУ, частоты съемки и абсолютного значения Ух. Так, при частоте съемки 2000 кадр/с время между кадрами будет составлять 81 = 5 • 10-4 с. При скорости ЭУ 500 м/с и расстоянии Ь = 10 м время t0 движения ЭУ от точки подрыва до щита составит 0,02 с. Попавший на следующий кадр ПЭ пройдет это расстояние за 0,0205 с со скоростью 487,8 м/с. В результате все ПЭ, значение осевой составляющей скорости которых отличается менее чем на 12,2 м/с, появятся на кадре регистро-граммы одновременно. Значит, абсолютная величина ошибки измерения ¥х в этом примере составит 12,2 м/с, и для ПЭ, имеющих радиальную скорость вблизи верхней границы измеряемого диапазона — 300 м/с, относительная ошибка определения величины меридионального угла ф,- составит ~2,5°, а для ПЭ, имеющих скорость на порядок меньше, величина ошибки увеличится примерно до 20°.

    Учет торможения ПЭ на траектории можно выполнить, зная величину баллистического коэффициента а ПЭ. При аR ^ 1 и аХ ^ 1,

    используя разложение показательной функции по малому параметру, величины средних скоростей ПЭ можно выразить как

    Кадры, полученные в результате высокоскоростной съемки процесса испытаний, приведены на рис. 3 и 4. Начальный момент подрыва разрывного заряда БЧ (небольшая вспышка в головной части ЭУ, расположенного в левой части кадра) показан на рис. 3, а. В правой части кадра хорошо виден щит МО, центральная часть которого закрыта листом фанеры для обеспечения прохода через щит двигателя ЭУ. Кадр на рис. 3, б демонстрирует момент подхода к щиту неразрушенной части двигателя и лидирующей части потока ПЭ.

    На рис. 4 приведены два кадра высокоскоростной съемки процесса пробития МО головной частью обтекателя (большое яркое пятно в левой части изображения) и осколоч-

    Рис. 3. Кадры высокоскоростной видеосъемки процесса срабатывания БЧ: а — начальный момент подрыва разрывного заряда БЧ; б — момент подхода к щиту неразрушенной части двигателя и лидирующей части потока ПЭ

    i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

    Рис. 4. Кадры высокоскоростной видеосъемки процесса пробития щита МО, полученные в момент удара по щиту головной части обтекателя ЭУ (а) и осколочного потока (б)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *