RU2491497C1 - Method and device for creating jet streams with elimination of hollow charge spin - Google Patents
Method and device for creating jet streams with elimination of hollow charge spin Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491497C1 RU2491497C1 RU2012103156/11A RU2012103156A RU2491497C1 RU 2491497 C1 RU2491497 C1 RU 2491497C1 RU 2012103156/11 A RU2012103156/11 A RU 2012103156/11A RU 2012103156 A RU2012103156 A RU 2012103156A RU 2491497 C1 RU2491497 C1 RU 2491497C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cumulative
- cladding
- lining
- charge
- auxiliary
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к взрывным устройствам, в частности к способам и устройствам формирования кумулятивных струй в кумулятивных зарядах, применяемых, например, в высокоскоростных боеприпасах стабилизируемых в полете вращением.The present invention relates to explosive devices, in particular to methods and devices for forming cumulative jets in cumulative charges, used, for example, in high-speed munitions stabilized in flight by rotation.
Известен способ и устройство формирования компактных кумулятивных струй для устройств, стабилизируемых в полете вращением [1], при котором производят инициирование расположенного в корпусе заряда взрывчатого вещества, с расположенном в торце заряда с противоположной стороны инициирования заряда металлической облицовки малого прогиба (конической или полусферической формы), метание облицовки под действием продуктов детонации заряда взрывчатого вещества, ее сжатие и выворачивание на оси симметрии заряда с образованием компактного высокоскоростного тела. и устройство, включающее профилированный корпус с размещенной в нем заряда взрывчатого вещества, имеющего кумулятивную выемку малого прогиба, покрытую металлической облицовкой для которой отношение высоты облицовки H к диаметру основания облицовки D: H/D<0.3, толщиной облицовки δ, изменяющейся в пределах 0.03D≤δ≤0.3D и блока инициирования (детонирующий шнур, взрывной патрон, электродетонатор и т.п.).A known method and device for the formation of compact cumulative jets for devices stabilized in flight by rotation [1], in which the explosive located in the charge is initiated from the charge side located on the opposite side of the charge initiation of a small deflection metal (conical or hemispherical) , throwing the lining under the action of detonation products of the explosive charge, its compression and inversion on the axis of symmetry of the charge with the formation of a compact high body-velocity. and a device comprising a shaped body with an explosive charge placed therein having a cumulative recess of small deflection covered with a metal cladding for which the ratio of the height of the cladding H to the diameter of the base of the cladding D: H / D <0.3, the thickness of the cladding δ, varying within 0.03D ≤δ≤0.3D and the initiation unit (detonating cord, explosive cartridge, electric detonator, etc.).
Достоинством способа и устройства является то, что масса кумулятивной струи достигает 80-95% от массы кумулятивной облицовки, формируемая кумулятивная струя большого диаметра устойчива к влиянию вращения.The advantage of the method and device is that the mass of the cumulative jet reaches 80-95% of the mass of the cumulative lining, the shaped cumulative jet of large diameter is resistant to rotation.
К недостаткам способа и устройства, реализующего способ относится малая максимальная скорость формируемой кумулятивной струи, которая не превышает 4-5 км/с и низкая эффективность пробития преграды, не превышающей 1.5-2 диаметров высокоскоростного устройства.The disadvantages of the method and device that implements the method include the low maximum speed of the formed cumulative jet, which does not exceed 4-5 km / s and the low penetration efficiency of the obstacle, not exceeding 1.5-2 diameters of the high-speed device.
Известен способ и устройство формирования кумулятивных струй с уменьшением эффекта вращения, при котором производят инициирование заряда взрывчатого вещества с выемкой облицованной металлической облицовкой специального вида с расположенной на ее внешней поверхности гофр, схлопывания ее на оси симметрии заряда с формированием кумулятивной струи и устройство, содержащего корпус с расположенным внутри его заряде взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, облицованной металлом со специальной формой кумулятивной конической облицовки с гофрами и инициирующего устройства [см., например, 2, 3 с.47-56].A known method and device for the formation of cumulative jets with a decrease in the rotation effect, in which they initiate a charge of explosives with a recess lined with a metal cladding of a special kind located on its outer surface of the corrugation, collapse it on the axis of symmetry of the charge with the formation of a cumulative jet and a device containing a casing located inside its explosive charge with a cumulative recess lined with metal with a special shape of a cumulative conical shell and with corrugations and the initiating device [see., e.g., 2, 3 s.47-56].
В данном кумулятивном заряде удалось в некоторой степени уменьшить эффект вращения кумулятивного заряда. Однако эффективность таких зарядов составляла всего порядка двух калибров, и уменьшение эффекта вращения возможна в узком диапазоне угловых скоростей вращения. Вне этого диапазона угловых скоростей вращения кумулятивного заряда эффективность пробития преграды резко снижается. Кумулятивные заряды с такими облицовками позволят уменьшить эффект вращения при максимальных скоростях до 30-200 об/с [3, с.47-61], что недостаточно для стабилизации в полете высокоскоростного устройства. Известно, что, например, необходимая скорость вращения артиллерийских снарядов для их стабилизации в полете составляет порядка 20000 об/мин и увеличивается с уменьшением калибра снаряда [4, с.154-155].In this cumulative charge, the effect of the rotation of the cumulative charge was somewhat reduced. However, the efficiency of such charges was only of the order of two calibers, and a decrease in the rotation effect is possible in a narrow range of angular velocities of rotation. Outside this range of angular velocities of rotation of a cumulative charge, the efficiency of breaking through a barrier sharply decreases. Cumulative charges with such facings will reduce the rotation effect at maximum speeds up to 30-200 r / s [3, p. 47-61], which is not enough to stabilize a high-speed device in flight. It is known that, for example, the required rotation speed of artillery shells for their stabilization in flight is about 20,000 rpm and increases with decreasing projectile caliber [4, p.154-155].
Известен способ и устройство формирования кумулятивной струи с уменьшением эффекта вращения кумулятивных зарядов, заключающийся в изменении текстуры материала кумулятивной облицовки путем ее раскатки в сторону вращения [5], при этом кумулятивный заряд состоит из корпуса, кумулятивной облицовки, заряда взрывчатого вещества и инициирующего устройства.A known method and device for forming a cumulative jet with a decrease in the effect of rotation of cumulative charges, which consists in changing the texture of the material of the cumulative lining by rolling it in the direction of rotation [5], while the cumulative charge consists of a body, cumulative lining, explosive charge and initiating device.
Предложенный способ и устройство позволяет повысить пробитие для прецизионных кумулятивных зарядов на 15% на малых фокусных расстояниях и до 30% на больших.The proposed method and device can increase the penetration for precision cumulative charges by 15% at small focal lengths and up to 30% at large.
Кумулятивные заряды с такими облицовками позволят уменьшить эффект вращения при максимальных скоростях до 10-20 об/с, что недостаточно для стабилизации в полете высокоскоростного устройства и эффективность таких зарядов составляла всего порядка двух-трех калибров в диапазоне угловых скоростей вращения кумулятивного заряда.Cumulative charges with such facings will reduce the effect of rotation at maximum speeds up to 10-20 r / s, which is not enough to stabilize a high-speed device in flight and the efficiency of such charges was only about two to three calibers in the range of angular speeds of rotation of the cumulative charge.
Кроме того, известен способ формирования кумулятивных струй [6, с.484-494, 499-510.], выбранный прототипом предлагаемого изобретения и заключающийся в инициировании расположенного в профилированном осесимметричном корпусе заряда взрывчатого вещества, с расположенном в торце заряда с противоположной стороны инициирования заряда выемкой, облицованной металлом, в метании, сжатии и соударения частей материала кумулятивной облицовки на оси симметрии заряда, с формированием кумулятивной струи из материала внутренней поверхности облицовки и направленной вдоль оси симметрии кумулятивной выемки и устройство, реализующее способ [7-9], содержащее корпус, с размещенной в нем профилированном заряде взрывчатого вещества, имеющего кумулятивную выемку в его торце, противоположном месту приложения инициатора (детонирующий шнур, взрывной патрон, электродетонатор и т.п.) и покрытую кумулятивной облицовкой из металла, выполненной в форме усеченного полого конуса и обращенной к инициатору основанием с меньшим или равным внешнему диаметру основания кумулятивной облицовки и дополнительного тела в виде дна, размещенного на меньшем или равном внешнему диаметру основания кумулятивной облицовки, ближайшего к инициатору и выполненного из пластины с плотностью материала не менее плотности материала кумулятивной облицовки, вспомогательной облицовки размещенной по оси симметрии и соосно с кумулятивной облицовкой, между инициатором и внешней поверхностью кумулятивной облицовки в форме осесимметричной усеченной оболочки с длиной образующей поверхности не более длины образующей поверхности кумулятивной облицовки, с плотностью материала менее плотности материала кумулятивной облицовки.In addition, there is a known method of forming cumulative jets [6, p. 484-494, 499-510.], Selected by the prototype of the present invention and consisting in the initiation of an explosive charge located in a profiled axisymmetric housing with a charge initiation located at the end of the charge on the opposite side recess, lined with metal, in the throwing, compression and impact of parts of the material of the cumulative lining on the axis of symmetry of the charge, with the formation of a cumulative jet of material of the inner surface of the lining and introduced along the axis of symmetry of the cumulative recess and a device that implements the method [7-9], containing a housing with a shaped charge of explosive placed in it, having a cumulative recess in its end, opposite to the place of application of the initiator (detonating cord, explosive cartridge, electric detonator, etc. .p.) and covered with a cumulative lining of metal made in the form of a truncated hollow cone and facing the initiator with a base with a smaller or equal external diameter of the base of the cumulative lining and additional and in the form of a bottom placed on a smaller or equal external diameter of the base of the cumulative cladding closest to the initiator and made of a plate with a material density not less than the density of the material of the cumulative cladding, an auxiliary cladding placed along the axis of symmetry and coaxially with the cumulative cladding, between the initiator and the outer surface cumulative cladding in the form of an axisymmetric truncated shell with a generatrix surface not exceeding the length of the generatrix of the cumulative cladding, with a density of terial less than the density of the material of the cumulative lining.
Применение способа и устройства формирования кумулятивной струи позволило получить максимальные скорости струи порядка 10-15 км/с и повысить эффективность пробивания преграды. При этом в кумулятивных зарядах используются преимущественно облицовки с углом раствора менее 70 градусов и выполненные из меди или сплавов меди. Однако в ряде случаев, эффективность способа и устройства, реализующего способ, оказывается недостаточной для достижения эффективного пробивания преграды в устройствах стабилизированных в полете вращением.The application of the method and device for the formation of a cumulative jet made it possible to obtain maximum jet velocities of the order of 10-15 km / s and to increase the efficiency of penetration of the barrier. Moreover, in cumulative charges, claddings with a solution angle of less than 70 degrees and made of copper or copper alloys are mainly used. However, in some cases, the effectiveness of the method and device that implements the method is insufficient to achieve effective penetration of obstacles in devices stabilized in flight by rotation.
К недостаткам способа и устройства относится то, что скорость формируемой кумулятивной струи возрастает с уменьшением угла раскрытия кумулятивной облицовки и с одновременным увеличением размеров и массы песта и уменьшением массы струи. Во вращающемся кумулятивном заряде при образовании толстого песта и тонкой кумулятивной струи, в силу сохранения момента количества движения тонкая струя начинает вращаться с несравненно большей угловой скоростью, чем толстый пест, обладающий большим моментом инерции. Этот процесс возникает непосредственно вначале формирования кумулятивной струи. Разность угловых скоростей песта и основания струи создают крутящий момент, он не компенсируются прочностными свойствами материала тонкой струи и она разрушается.The disadvantages of the method and device include the fact that the speed of the formed cumulative jet increases with a decrease in the opening angle of the cumulative lining and with a simultaneous increase in the size and mass of the pestle and a decrease in the mass of the jet. In a rotating cumulative charge with the formation of a thick pestle and a thin cumulative jet, due to the conservation of the angular momentum, the thin jet begins to rotate at an incomparably greater angular velocity than a thick pestle with a large moment of inertia. This process occurs immediately at the beginning of the formation of the cumulative jet. The difference in the angular velocities of the pestle and the base of the jet creates a torque, it is not compensated by the strength properties of the material of the thin jet and it is destroyed.
Кроме того, даже небольшие погрешности изготовления кумулятивного заряда приводят к нарушению симметрии процесса формирования кумулятивной струи, что приводит к разрушению ее при вращении. В результате во вращающемся кумулятивном заряде эффективность пробития резко уменьшается по сравнению с не вращающимся кумулятивным зарядом.In addition, even small errors in the manufacture of the cumulative charge lead to a violation of the symmetry of the formation of the cumulative jet, which leads to its destruction during rotation. As a result, in a rotating cumulative charge, the penetration efficiency sharply decreases in comparison with a non-rotating cumulative charge.
Использование в кумулятивных зарядах кумулятивной облицовки из металла с однородной изотропной мелкозернистой (до 50 мкм) структурой [10] не увеличивает ее симметрии схлопывания и прочности материала при кручении в поперечном сечении формируемой кумулятивной струи и вследствие этого оказывается низкая эффективность пробития преграды вращающимся кумулятивным зарядом.The use of a cumulative metal cladding with a homogeneous isotropic fine-grained (up to 50 μm) structure [10] in cumulative charges does not increase its collapse symmetry and material strength during torsion in the cross section of the formed cumulative jet and, as a result, the barrier penetration efficiency is low by a rotating cumulative charge.
Для вращающегося кумулятивного заряда, формирующего высокоскоростную кумулятивную струю, с увеличением угловой скорости вращения, диаметра заряда и уменьшения угла раскрыва облицовки уменьшается эффективность пробивания преграды [6, с.535-543]. при этом пробивная способность снижается в несколько раз по сравнению с невращающимися кумулятивными зарядами. Поэтому такие заряды для высокоскоростных устройств, стабилизируемых в полете вращением в настоящее время не применяются.For a rotating cumulative charge forming a high-speed cumulative jet, with increasing angular velocity of rotation, diameter of the charge and decreasing the aperture angle of the cladding, the efficiency of penetration of the barrier decreases [6, p.535-543]. at the same time, the penetration ability decreases several times in comparison with non-rotating cumulative charges. Therefore, such charges are not currently used for high-speed devices stabilized in flight by rotation.
Общим недостатком всех известных способов и устройств формирования кумулятивных струй для высокоскоростных устройств, стабилизируемых в полете вращением является малоэффективное действие по преграде.A common disadvantage of all known methods and devices for forming cumulative jets for high-speed devices stabilized in flight by rotation is the ineffective action on the barrier.
Задачей предлагаемого изобретения является достижение технического результата - дальнейшее увеличение глубины пробития преграды вращающимся кумулятивным зарядом.The objective of the invention is to achieve a technical result - a further increase in the penetration depth of the obstacle by a rotating cumulative charge.
Поставленная задача достигается тем что, в известном способе формирования кумулятивных струй с.устранением эффекта вращения кумулятивных зарядов, заключающимся в том. что производят инициирование расположенного в профилированном осесимметричном корпусе заряда взрывчатого вещества, с расположенном в торце заряда с противоположной стороны инициирования заряда выемкой, облицованной металлом, в метании, сжатии и соударения частей материала кумулятивной облицовки на оси симметрии заряда, с формированием кумулятивной струи из материала внутренней поверхности облицовки и направленной вдоль оси симметрии кумулятивной выемки согласно изобретению, кумулятивную выемку выполняют в форме усеченной конической поверхности, покрывают ее вспомогательной облицовкой, с плотностью материала более плотности заряда взрывчатого вещества, в сжатии и метании ее продуктами детонации заряда на внешнюю поверхность кумулятивной облицовки, при этом кумулятивная облицовка изготавливается из меди или сплавов меди или рафинированного железа, при этом линейная скорость вращения внутренней поверхности облицовки не превышает 16-18 м/с, в зависимости от материала кумулятивной облицовки.The problem is achieved by the fact that, in the known method of forming cumulative jets with the elimination of the effect of rotation of cumulative charges, which consists in. that they produce the initiation of an explosive charge located in a profiled axisymmetric case, with a recess lined with metal located in the end of the charge on the opposite side of the charge, in throwing, compressing and colliding parts of the material of the cumulative lining on the axis of symmetry of the charge, with the formation of a cumulative jet from the material of the inner surface facing and directed along the axis of symmetry of the cumulative recess according to the invention, the cumulative recess is made in the form of a truncated conic surface, cover it with an auxiliary lining, with a material density higher than the explosive charge density, in compression and throwing it with products of detonation of the charge on the outer surface of the cumulative lining, while the cumulative lining is made of copper or copper alloys or refined iron, while the linear speed of rotation the inner surface of the cladding does not exceed 16-18 m / s, depending on the material of the cumulative cladding.
Кроме того, в качестве материала кумулятивной облицовки используют металл или сплавы металлов со сформированной преимущественно одинаковой кристаллографической направленностью кристаллов столбчатой структуры, расположенных по нормали к образующей поверхности кумулятивной облицовки, при этом преимущественно выбирают кристаллографическую направленность кристаллов, обладающих максимальной пластичностью.In addition, metal or metal alloys with a predominantly identical crystallographic directivity of columnar structure crystals located normal to the generatrix surface of the cumulative cladding are used as the material of the cumulative lining, while the crystallographic directivity of crystals having the maximum ductility is mainly chosen.
Кроме того, в устройстве для формирования кумулятивных струй с устранением эффекта вращения кумулятивных зарядов, содержащем корпус, с размещенном в нем профилированном заряде взрывчатого вещества, имеющего кумулятивную выемку в его торце, противоположном месту приложения инициатора и покрытую кумулятивной облицовкой из металла, выполненной в форме усеченного полого конуса и обращенной к инициатору (детонирующий шнур, взрывной патрон, электродетонатор и т.п.) основанием с меньшим или равным внешнему диаметру основания кумулятивной облицовки и дополнительного тела в виде дна, размещенного на меньшем или равном внешнему диаметру основания кумулятивной облицовки, ближайшего к инициатору и выполненного из пластины с плотностью материала не менее плотности материала кумулятивной облицовки, вспомогательной облицовки размещенной по оси симметрии и соосно с кумулятивной облицовкой, между инициатором и внешней поверхностью кумулятивной облицовки в форме осесимметричной усеченной оболочки с длиной образующей поверхности не более длины образующей поверхности кумулятивной облицовки, с плотностью материала менее плотности материала кумулятивной облицовки, согласно изобретению, вспомогательная облицовка сопрягается одним концом со стороны ближайшей к инициатору с дополнительным телом и с внешним диаметром при вершине вспомогательной облицовки не менее 0.26D и диаметром основания не более 0.8D, диаметр дополнительного тела выбирается не менее внешнего диаметра вершины вспомогательной облицовки в месте их сопряжения, вспомогательная облицовка выполнена с внутренним углом полураствора β изменяющегося в пределах от 8 до 10 градусов и внешним углом полураствора β1 изменяющегося в пределах от 8 до 13 градусов, при этом внешний диаметр кумулятивной облицовки составляет не более 0.25D, и внутренним углом полураствора облицовки β2 изменяющийся в пределах от 0 до 10 градусов, внешним углом полураствора облицовки β3 изменяющийся в пределах от 0 до 12 градусов, где D внешний диаметр кумулятивного заряда, при этом основание вспомогательной облицовки сопряжено с внешним диаметром перфорированной диафрагмы, а внутренний диаметр перфорированной диафрагмы сопряжен с внешним диаметром облицовки со стороны ее основания, причем угол α между внешней поверхностью кумулятивной облицовки и перфорированной диафрагмой составляет не более 90 градусов, при этом кумулятивная облицовка, вспомогательная облицовка, дополнительное тело и перфорированная диафрагма выполнены разборными (составными).In addition, in a device for forming cumulative jets with the elimination of the effect of rotation of cumulative charges, comprising a housing, with a shaped charge of explosive placed therein having a cumulative recess in its end, opposite the initiator's application and covered with a shaped metal clad made in the form of a truncated hollow cone and facing the initiator (detonating cord, explosive cartridge, electric detonator, etc.) with a base with a smaller or equal external diameter of the base of the cumulative cladding and an additional body in the form of a bottom placed on a smaller or equal external diameter of the base of the cumulative cladding, closest to the initiator and made of a plate with a material density not less than the density of the material of the cumulative cladding, auxiliary cladding placed along the axis of symmetry and coaxially with the cumulative cladding, between the initiator and the outer surface of the cumulative cladding in the form of an axisymmetric truncated shell with a length of the generating surface of not more than the length of the forming surface of the cumulative cladding, with a material density less than the density of the cumulative cladding material, according to the invention, the auxiliary cladding is mated at one end from the side closest to the initiator with an additional body and with an external diameter at the top of the auxiliary cladding of at least 0.26D and a base diameter of not more than 0.8D, the diameter of the additional of the body, at least the outer diameter of the vertex of the auxiliary cladding is selected at the place of their mating, the auxiliary cladding is made with an internal angle of the half-solution β changing in within 8 to 10 degrees and the external half-angle β 1 varying from 8 to 13 degrees, while the external diameter of the cumulative cladding is not more than 0.25D, and the internal half-angle of the cladding β 2 varying from 0 to 10 degrees, the external the half-angle of the cladding β 3 varies from 0 to 12 degrees, where D is the external diameter of the cumulative charge, while the base of the auxiliary cladding is conjugated with the external diameter of the perforated diaphragm, and the inner diameter of the perforated diaphragm with yarn with an outer diameter of the lining on the side of its base, and the angle α between the outer surface of the cumulative lining and the perforated diaphragm is not more than 90 degrees, while the cumulative lining, auxiliary lining, additional body and the perforated diaphragm are made collapsible (composite).
Анализ всех возможных способов и устройств формирования кумулятивных струй с устранением эффекта вращения кумулятивных зарядов, показывает, что ни в одном из них не реализуются технические решения, составляющие суть заявленного изобретения.An analysis of all possible methods and devices for forming cumulative jets with the elimination of the effect of rotation of cumulative charges shows that none of them implements technical solutions that make up the essence of the claimed invention.
Основой способа и устройства формирования кумулятивных струй с устранением эффекта вращения кумулятивных зарядов является экспериментально обнаруженная зависимость эффективности пробития преграды от скорости вращения кумулятивного заряда. До некоторых величин скорости вращения кумулятивного заряда эффективность пробивание преграды не меняется или может даже увеличиваться, а потом начинает резко уменьшаться. Была зафиксирована оптимальная линейная скорость вращения внутренней поверхности облицовки, в зависимости от материала облицовки, меди или сплавов меди или рафинированного железа, при которой начинается уменьшение эффективности пробивания преграды и основная облицовка в кумулятивном заряде с конической или цилиндрической внутренней поверхностью выбирается с линейной скоростью вращения внутренней поверхности не более максимальной оптимальной линейной скорости вращения.The basis of the method and device for the formation of cumulative jets with the elimination of the effect of rotation of cumulative charges is the experimentally discovered dependence of the efficiency of penetration of barriers from the speed of rotation of the cumulative charge. Up to some values of the speed of rotation of the cumulative charge, the efficiency of penetration of the barrier does not change or may even increase, and then it begins to decrease sharply. The optimal linear speed of rotation of the inner surface of the cladding was fixed, depending on the material of the cladding, copper or alloys of copper or refined iron, at which the reduction in the effectiveness of penetration of the barrier begins and the main cladding in the cumulative charge with a conical or cylindrical inner surface is selected with a linear speed of rotation of the inner surface no more than the maximum optimal linear speed of rotation.
Сущность изобретения заключается в том, что производят инициирование расположенного в профилированном осесимметричном корпусе заряда взрывчатого вещества (BB), с расположенном в торце заряда с противоположной стороны инициирования заряда выемкой, облицованной металлом.The essence of the invention lies in the fact that they initiate located in a profiled axisymmetric case of explosive charge (BB), with located in the end of the charge on the opposite side of the charge initiation recess lined with metal.
При распространении детонационной волны по заряду ВВ происходит метание и сжатие материала вспомогательной облицовки на внешнюю поверхность облицовки, передавая ей импульс продуктов детонации. За счет более высокой плотности материала вспомогательной облицовки по сравнению с плотностью заряда ВВ нагружение основной облицовки происходит более длительное время. Более продолжительное время нагружения материала облицовки динамической нагрузкой, поддерживает более высокий уровень внутренней энергии материала. При этом плотность материала вспомогательной облицовки может быть как меньше, так и больше плотности материала кумулятивной облицовки. Например, при выполнении кумулятивной облицовки из меди, вспомогательная облицовка может изготавливаться из железа, молибдена, свинца, тантала, титана и т.п. При этом диаметр вспомогательной облицовки выбирается больше диаметра основной облицовки для уменьшения влияния вращения на эффективность пробития. Известно, что влияние вращения на эффективность пробития меньше для облицовок меньшего диаметра [6, с.536]. При дальнейшем сжатии и соударении частей материала кумулятивной облицовки на оси симметрии заряда происходит формирование кумулятивной струи из материала внутренней поверхности облицовки, направленной вдоль оси симметрии кумулятивной выемки. При изготовлении основной облицовки из меди или сплавов меди или рафинированного железа и линейной скорости вращения внутренней поверхности облицовки, не превышающей 16-18 м/с, в зависимости от материала кумулятивной облицовки обеспечивается формирование кумулятивной струи, не разрушающейся при вращении и не снижающей пробитие по сравнению с кумулятивным зарядом без вращения. Экспериментально установлено, что при увеличении указанной величины линейной скорости вращения внутренней поверхности облицовки происходит резкое уменьшение эффективности пробития преграды. При этом меньшая величина линейной скорости вращения соответствует материалу кумулятивной облицовки с меньшей плотностью и большая величина линейной скорости вращения соответствует материалу кумулятивной облицовки с большей плотностью.When the detonation wave propagates along the explosive charge, the auxiliary lining material is thrown and compressed onto the outer surface of the lining, transmitting to it the impulse of the detonation products. Due to the higher density of the material of the auxiliary cladding compared with the charge density of the explosive, the loading of the main cladding takes a longer time. A longer loading time of the cladding material with a dynamic load maintains a higher level of internal energy of the material. In this case, the density of the material of the auxiliary cladding can be either less or more than the density of the material of the cumulative cladding. For example, when performing a cumulative cladding of copper, the auxiliary cladding may be made of iron, molybdenum, lead, tantalum, titanium, etc. In this case, the diameter of the auxiliary cladding is selected to be larger than the diameter of the main cladding to reduce the effect of rotation on the penetration efficiency. It is known that the effect of rotation on the penetration efficiency is less for facings of smaller diameter [6, p. 536]. With further compression and collision of parts of the material of the cumulative lining on the axis of symmetry of the charge, a cumulative stream is formed from the material of the inner surface of the lining directed along the axis of symmetry of the cumulative recess. In the manufacture of the main cladding from copper or copper or refined iron alloys and a linear speed of rotation of the inner surface of the cladding not exceeding 16-18 m / s, depending on the material of the cumulative cladding, a cumulative stream is formed that does not collapse during rotation and does not reduce penetration compared with a cumulative charge without rotation. It was experimentally established that with an increase in the indicated value of the linear speed of rotation of the inner surface of the cladding, a sharp decrease in the efficiency of penetration of the barrier occurs. Moreover, a lower linear velocity corresponds to a cumulative lining material with a lower density and a higher linear velocity corresponds to a cumulative lining material with a higher density.
Известно, что применение в качестве материала кумулятивной облицовки металла с однородной мелкозернистой структурой для повышения пробития преграды, обеспечивает «изотропные» механические свойства материала, но не позволяет использовать его предельные свойства. Это приводит к уменьшению предельной получаемой длины кумулятивной струи и ее прочности в поперечном сечении и как следствие уменьшает эффективность перфорации при вращении. Для обеспечения максимальной изотропности механических свойств материала, зерна применяемых в кумулятивных облицовках материалов делают максимально мелкими, до величины несколько микрон, что повышает сложность их изготовления и стоимость устройства.It is known that the use of a cumulative metal cladding with a homogeneous fine-grained structure as a material to increase the penetration of a barrier provides “isotropic” mechanical properties of the material, but does not allow its limiting properties to be used. This leads to a decrease in the ultimate resulting length of the cumulative jet and its strength in the cross section and, as a consequence, reduces the efficiency of perforation during rotation. To ensure maximum isotropy of the mechanical properties of the material, the grains used in the cumulative lining of the materials are made as small as possible, up to several microns, which increases the complexity of their manufacture and the cost of the device.
Известно, что механические свойства материала (скорость звука, пластичность, прочность, модуль упругости и т.д.) различны для различных ориентации кристаллов ее составляющих. Под действием взрывного течения материала кумулятивной облицовки кристаллы превращаются в нитевидные, длина которых зависит от их размеров, а свойства от их кристаллографического направления.It is known that the mechanical properties of a material (speed of sound, ductility, strength, elastic modulus, etc.) are different for different orientations of the crystals of its components. Under the action of the explosive flow of the material of the cumulative lining, the crystals turn into whisker, the length of which depends on their size, and the properties on their crystallographic direction.
С целью увеличения эффективности пробития преграды вращающимся кумулятивным зарядом и увеличения прочности материала кумулятивной струи при кручении, материал облицовки подвергают направленной кристаллизации. Например, для меди или сплавов меди или рафинированного железа, имеющих высокую плотность и широко используемых в кумулятивных зарядах необходимо, чтобы использовались материалы со сформированной преимущественно одинаковой кристаллографической направленностью кристаллов столбчатой структуры и расположенных по нормали к образующей поверхности облицовки. При этом преимущественно выбирают кристаллографическую направленность кристаллов, обладающих максимальной пластичностью.In order to increase the efficiency of breaking through the barrier with a rotating cumulative charge and increase the strength of the cumulative jet material during torsion, the facing material is subjected to directional crystallization. For example, for copper or copper or refined iron alloys having a high density and widely used in cumulative charges, it is necessary that materials with a predominantly uniform crystallographic directivity of columnar crystals and normal to the forming surface of the lining be used. In this case, the crystallographic directivity of crystals having maximum ductility is predominantly chosen.
Кумулятивный заряд с такой облицовкой отстреливался, а сформированные кумулятивная струя и пест улавливались. Материал кумулятивной струи и песта имеет анизотропное строение и состоит из длинных нитевидных кристаллов с одинаковыми свойствами, зависящими от первоначальной ориентации кристалла. Из осевой части песта был вырезан образец и испытан. Прочность материала кумулятивной струи на разрыв выросла с 23 кг/мм2 для меди изотропного строения, до 140 кг/мм2 для нитевидных кристаллов. Одновременно увеличилась пластичность материала кумулятивной струи с 50% до 70%.The cumulative charge with such a lining was shot back, and the formed cumulative stream and pest were captured. The material of the cumulative jet and pestle has an anisotropic structure and consists of long whiskers with the same properties, depending on the initial orientation of the crystal. A specimen was cut from the axial part of the pestle and tested. The tensile strength of the cumulative jet material increased from 23 kg / mm 2 for isotropic copper, to 140 kg / mm 2 for whiskers. At the same time, the plasticity of the material of the cumulative jet increased from 50% to 70%.
Таким образом, выполняя облицовку из кристаллического материала с одинаковой направленностью зерен достигается максимальная симметрия при ее схлопывании, происходит формирование кумулятивной струи во вращающихся кумулятивных зарядах с длинными нитями кристаллитами повышенной прочностью в поперечном направлении по отношению к направлению движения кумулятивной струи и повышенной пластичностью в продольном направлении. Таким образом, кумулятивная струя не разрушается при ее вращении и увеличивается ее длина, что приводит к увеличению эффективности пробития преграды.Thus, when lining from a crystalline material with the same grain orientation, maximum symmetry is achieved when it collapses, a cumulative jet is formed in rotating cumulative charges with long strands of crystallites of increased strength in the transverse direction with respect to the direction of movement of the cumulative jet and increased ductility in the longitudinal direction. Thus, the cumulative jet does not collapse during its rotation and its length increases, which leads to an increase in the efficiency of breaking through the obstacle.
Для получения облицовки с кристаллами расположенными преимущественно перпендикулярными образующей облицовки и столбчатым строением крупных зерен, можно использовать известные способы. Например, способ резкого охлаждения жидкого металла-«жидкой штамповкой» с интенсивным охлаждением внутренней формы кристаллизатора жидкостью, способ перекристаллизации уже готовых механически обработанных облицовок, способ разогрева готовых облицовок в радиопрозрачной форме токами высокой частоты с интенсивным охлаждением внутреннего кристаллизатора [11-12] и др.To obtain a cladding with crystals located mainly perpendicular to the generatrix of the cladding and the columnar structure of large grains, known methods can be used. For example, a method of abrupt cooling of a liquid metal by “liquid stamping” with intensive cooling of the internal mold form with liquid, a method of recrystallization of finished machined claddings, a method of heating finished claddings in radiolucent form with high-frequency currents with intensive cooling of the internal mold [11-12], etc. .
Экспериментально установлено, что вращающиеся кумулятивные заряды с металлическими облицовками с одинаковой кристаллографической направленностью зерен со столбчатой структурой расположенных по нормали к образующей облицовки, имеют более высокую эффективность, чем заряды с облицовкой с однородной мелкозернистой структурой.It was experimentally established that rotating cumulative charges with metal facings with the same crystallographic directivity of grains with a columnar structure normal to the generatrix of the cladding have higher efficiency than charges with a cladding with a uniform fine-grained structure.
Устройство для формирования кумулятивных струй с устранением эффекта вращения кумулятивных зарядов изображено на фиг.1. Кумулятивный заряд содержит корпус 2 с размещенном в нем заряде ВВ 3 с конической с усеченной формой поверхности выемкой, выполненной в его. торце, противоположном месту приложения инициатора 1. В качестве инициатора 1 может использоваться детонирующий шнур, взрывной патрон, электродетонатор и т.п. В кумулятивной выемке размещается кумулятивная облицовка 5, выполненная из металла, например, меди или сплавов меди или рафинированного железа (например, марки 005ЖР-ВП) в форме усеченного полого конуса. При этом кумулятивная облицовка 5 обращена к инициатору 1 основанием с меньшим или равным внешнему диаметру основания кумулятивной облицовки. На меньшем или равном внешнему диаметру основания кумулятивной облицовки 5, ближайшего к инициатору 1 размещается дополнительное тело в виде дна 6. Дно 6 выполняется из пластины и из материала с плотностью не менее плотности материала кумулятивной облицовки 5. Дно 6 предназначена увеличения начальных скоростей метания и сжатия вспомогательной облицовки 4 и кумулятивной облицовки 5. а так же для недопущения прорыва продуктов детонации заряда BB в, пространство между вспомогательной облицовкой 4 и кумулятивной облицовкой 5 и во внутреннее пространство кумулятивной облицовки 5 и нарушения режима струеобразования. При выполнении дна 6 из материала с плотностью менее плотности материала кумулятивной облицовки 5 происходит его разрушения в процессе струеобразования, что приводит к разрушению формируемой кумулятивной струи.A device for forming cumulative jets with the elimination of the effect of rotation of cumulative charges is shown in figure 1. The cumulative charge comprises a housing 2 with a explosive charge 3 placed in it, with a recess conical with a truncated surface shape made in it. the end opposite the place of application of the initiator 1. As the initiator 1 can be used a detonating cord, an explosive cartridge, an electric detonator, etc. A cumulative lining 5 made of metal, for example, copper or alloys of copper or refined iron (for example, grade 005ЖР-ВП) in the form of a truncated hollow cone, is placed in the cumulative recess. In this case, the cumulative lining 5 faces the initiator 1 with a base with a smaller or equal external diameter of the base of the cumulative lining. On a smaller or equal external diameter of the base of the cumulative lining 5, closest to the initiator 1, an additional body is placed in the form of a bottom 6. The bottom 6 is made of a plate and of a material with a density not less than the density of the material of the cumulative lining 5. The bottom 6 is designed to increase the initial throwing and compression speeds auxiliary cladding 4 and cumulative cladding 5. as well as to prevent breakthrough of detonation products of charge BB in, the space between auxiliary cladding 4 and cumulative cladding 5 and into the inner the transverse cumulative lining 5 and violation of the regime of jet formation. When the bottom 6 is made of a material with a density less than the density of the material of the cumulative lining 5, it is destroyed in the process of jet formation, which leads to the destruction of the formed cumulative jet.
Диаметр дополнительного тела 6 выбирается не менее внешнего диаметра вершины вспомогательной облицовки 4 в месте их сопряжения. При выполнении диаметра дополнительного тела 6 менее внешнего диаметра вершины вспомогательной облицовки 4 в месте их сопряжения возможен прорыв продуктов детонации в пространство между вспомогательной облицовкой 4 и кумулятивной облицовкой 5, нарушаются условия нагружения кумулятивной облицовки 5, что приводит к разрушению формируемой кумулятивной струи.The diameter of the additional body 6 is selected not less than the outer diameter of the apex of the auxiliary cladding 4 in the place of their conjugation. When the diameter of the additional body 6 is less than the outer diameter of the apex of the auxiliary lining 4 at the place of their mating, the detonation products may break through the space between the auxiliary lining 4 and the cumulative lining 5, the loading conditions of the cumulative lining 5 are violated, which leads to the destruction of the formed cumulative jet.
Вспомогательная облицовка 4 размещается по оси симметрии и соосно с кумулятивной облицовкой 5, между инициатором 1 и внешней поверхностью кумулятивной облицовки 5 в форме осесимметричной усеченной оболочки с длиной образующей поверхности не более длины образующей поверхности кумулятивной облицовки 5. При выполнении вспомогательной облицовки 4 с длиной образующей поверхности более длины образующей поверхности кумулятивной облицовки 5 увеличиваются продольные габариты кумулятивного заряда за счет части материала вспомогательной облицовки 4, не участвующей в процессе струеобразования.Auxiliary cladding 4 is placed along the axis of symmetry and coaxially with the cumulative cladding 5, between the initiator 1 and the outer surface of the cumulative cladding 5 in the form of an axisymmetric truncated shell with a length of the forming surface not more than the length of the forming surface of the cumulative cladding 5. When performing auxiliary cladding 4 with the length of the forming surface longer than the length of the forming surface of the cumulative lining 5 increases the longitudinal dimensions of the cumulative charge due to the part of the material of the auxiliary lining Sheets 4, not involved in the process of jet formation.
Вспомогательная облицовка 4 выполняется из металла, например из железа, с плотностью менее плотности материала облицовки 5, выполненной, например, из меди или сплавов меди. Для облицовки 5, выполненной из железа, вспомогательная облицовка выполняется, например, из цинка, титана и т.д.Auxiliary cladding 4 is made of metal, such as iron, with a density less than the density of the material of the cladding 5, made, for example, of copper or copper alloys. For cladding 5 made of iron, the auxiliary cladding is, for example, zinc, titanium, etc.
Вспомогательная облицовка 4 сопрягается одним концом со стороны ближайшей к инициатору 1 с дополнительным телом 6 и с внешним диаметром при вершине вспомогательной облицовки 4 не менее 0.26D и диаметром основания не более 0.8D, где D- диаметр кумулятивного заряда.Auxiliary cladding 4 is mated at one end from the side closest to initiator 1 with an additional body 6 and with an external diameter at the apex of auxiliary cladding 4 of at least 0.26D and a base diameter of not more than 0.8D, where D is the diameter of the cumulative charge.
При внешнем диаметре вершины вспомогательной облицовки 4 менее 0.26D не обеспечивается достаточная скорость ее метания на облицовку 5, что приводит к уменьшению максимальной скорости формируемой кумулятивной струи и длины, и как следствие, к уменьшению эффективности пробития преграды. При диаметре основания вспомогательной облицовки более 0.8 D уменьшаются скорость ее метания на кумулятивную облицовку 5 и минимальная скорость формируемой кумулятивной струи с соответственным уменьшением эффективности пробития.When the outer diameter of the apex of the auxiliary cladding 4 is less than 0.26D, a sufficient speed of its throwing on the cladding 5 is not ensured, which leads to a decrease in the maximum speed of the formed cumulative jet and length, and as a result, to a decrease in the efficiency of penetration of the barrier. When the diameter of the base of the auxiliary lining is more than 0.8 D, its throwing speed on the cumulative lining 5 and the minimum speed of the formed cumulative stream with a corresponding decrease in the penetration efficiency decrease.
Вспомогательная облицовка 4 выполнена с внутренним углом полураствора β, изменяющегося в пределах от 8 до 10 градусов, и внешним углом полураствора β1, изменяющегося в пределах от 8 до 13 градусов.Auxiliary lining 4 is made with an internal angle of the half-solution β, varying from 8 to 10 degrees, and an external angle of the half-solution β 1, varying from 8 to 13 degrees.
При угле полураствора вспомогательной облицовки 4 менее 8 градусов импульс передаваемой основной облицовки 5 становится большим и приводит к разрушению формируемой кумулятивной струи при соударении материала облицовки 5 на оси симметрии заряда. При угле полураствора вспомогательной облицовки 4 более 10 градусов уменьшаются длина вспомогательной облицовки 4 и импульс, передаваемый облицовке 5, что приводит к уменьшению максимальной скорости кумулятивной струи и ее эффективной длине. При внешнем угле вспомогательной облицовки 4 менее 8 и более 13 градусов формируется малый градиент скоростей кумулятивной струи из облицовки 6.When the half-angle of the auxiliary cladding 4 is less than 8 degrees, the momentum of the transmitted main cladding 5 becomes large and leads to the destruction of the formed cumulative stream upon impact of the cladding material 5 on the axis of symmetry of the charge. When the half-angle of the auxiliary cladding 4 is more than 10 degrees, the length of the auxiliary cladding 4 and the impulse transmitted to the cladding 5 are reduced, which leads to a decrease in the maximum velocity of the cumulative jet and its effective length. When the external angle of the auxiliary cladding 4 is less than 8 and more than 13 degrees, a small gradient of the velocities of the cumulative jet from the cladding 6 is formed.
Кумулятивная облицовка 5 выполняется с внутренним углом полураствора облицовки β2, изменяющимся в пределах от 0 до 10 градусов, внешним углом полураствора облицовки β3, изменяющимся в пределах от 0 до 12 градусов. Внешний диаметр кумулятивной облицовки 5 выбирается не более 0.25D. С увеличением внутреннего угла полураствора облицовки 5 более 10 градусов уменьшаются максимальная скорость формируемой кумулятивной струи и ее эффективная длина, что приводит к уменьшению эффективности пробития преграды.The cumulative lining 5 is performed with an internal angle of the half-solution of the facing β 2, varying from 0 to 10 degrees, an external angle of the half-solution of the facing of β 3, varying from 0 to 12 degrees. The outer diameter of the cumulative lining 5 is selected no more than 0.25D. With an increase in the internal angle of the half-solution of the cladding 5 over 10 degrees, the maximum speed of the shaped-charge jet formed and its effective length decrease, which leads to a decrease in the efficiency of penetration of the barrier.
Экспериментально установлено, что кумулятивный заряд сохраняет свою работоспособность в указанном диапазоне углов, но максимальная эффективность заряда достигается при выполнении кумулятивной облицовки 5 с внутренней цилиндрической поверхностью. При внешнем диаметре облицовки 5 более 0.25D скорость метания материала облицовки 5 становится высокой, приводящая к разрушению формируемой кумулятивной струи и при этом увеличиваются габариты устройства.It was experimentally established that the cumulative charge maintains its operability in the indicated range of angles, but the maximum charge efficiency is achieved when the cumulative lining 5 with the inner cylindrical surface is made. When the outer diameter of the cladding 5 is greater than 0.25D, the throwing speed of the material of the cladding 5 becomes high, leading to the destruction of the formed cumulative stream and the dimensions of the device increase.
Основание вспомогательной облицовки 4 сопряжено с внешним диаметром перфорированной диафрагмы 7, а внутренний диаметр перфорированной диафрагмы сопряжен с внешним диаметром кумулятивной облицовки 5 со стороны ее основания, причем угол α между внешней поверхностью кумулятивной облицовки 5 и перфорированной диафрагмой 7 составляет не более 90 градусов. При выполнении угла α более 90 градусов увеличиваются продольные габариты и вес заряда. Перфорированная диафрагма 7 служит для обеспечения выхода воздуха из пространства, расположенного между внешней поверхностью кумулятивной облицовки 5 и внутренней поверхностью вспомогательной облицовки 4, а также отсечки возникающих боковых кумулятивных струй, при соударении материала вспомогательной облицовки 4 с внешней поверхностью кумулятивной облицовки 5 и их влияния на основную кумулятивную струю. Экспериментально установлено, что введение перфорированной диафрагмы 7 увеличивает стабильность работы вращающегося кумулятивного заряда и увеличивает эффективность пробития преграды на 30-45%.The base of the auxiliary cladding 4 is associated with the outer diameter of the perforated diaphragm 7, and the inner diameter of the perforated diaphragm is conjugated with the external diameter of the cumulative cladding 5 from its base, and the angle α between the outer surface of the cumulative cladding 5 and the perforated diaphragm 7 is not more than 90 degrees. When the angle α is greater than 90 degrees, the longitudinal dimensions and charge weight increase. The perforated diaphragm 7 serves to ensure the exit of air from the space located between the outer surface of the cumulative lining 5 and the inner surface of the auxiliary lining 4, as well as cutting off the resulting side cumulative jets, when the material of the auxiliary lining 4 collides with the outer surface of the cumulative lining 5 and their influence on the main cumulative jet. It was experimentally established that the introduction of a perforated diaphragm 7 increases the stability of the rotating cumulative charge and increases the efficiency of penetration by 30-45%.
При изготовлении кумулятивной облицовки 5, дополнительного тела дна 6, вспомогательной облицовки 4 и перфорированной диафрагмы 7 разборными (составными) и выполнении вышеприведенных соотношений обеспечивается эффективное функционирование вращающегося кумулятивного заряда.In the manufacture of the cumulative lining 5, the additional bottom body 6, the auxiliary lining 4 and the perforated diaphragm 7 collapsible (composite) and the above relations are satisfied, the effective functioning of the rotating cumulative charge is ensured.
При срабатывании блока инициирования 1 (например, капсюля детонатора) детонационная волна распространяется по заряду BB 3. При взаимодействии дна 6 с продуктами детонации заряда BB 3, дно 6 ускоряется в падающей детонационной волне и приобретает осевую скорость в направлении формирования кумулятивной струи ранее, чем начнет вспомогательная облицовка 4 начнет приобретать осевую и радиальную скорости метания и сжатия. В процессе взаимодействия дна 6 и вспомогательной облицовки 4, вспомогательной облицовке 4 принудительно придается дополнительная осевая составляющая скорости метания. Вспомогательная облицовка 4 большого диаметра передает кумулятивной облицовке 5 меньшего диаметра, служащей для формирования кумулятивной струи, энергию заряда ВВ 3 в результате их соударения. Выполнение вспомогательной облицовки 4 из материала с плотностью менее плотности материала облицовки 5 позволяет эффективно передать импульс, полученный от продуктов детонации заряда ВВ 3 облицовки 5 и не разрушить ее. Одновременно в процессе взаимодействия дна 6 и кумулятивной облицовки 5, кумулятивной облицовке 5 принудительно придается дополнительная осевая составляющая скорости метания. Формирование высокоскоростной кумулятивной струи из внутренней кумулятивной облицовки 5 происходит по классической схеме [6, с.484-494, 499-517]. Кумулятивная облицовка 5 сжимается, материал облицовки 5 соударяется на оси симметрии заряда с формированием высокоскоростной струи из внутренней части облицовки 5 и песта из внешней части облицовки 5. Сжатый воздух сжимающийся вспомогательной облицовкой 4 и находящийся между вспомогательной облицовкой 4 и внешней поверхностью облицовки 5 выходит через отверстия перфорированной диафрагмы 7.When the initiation unit 1 is triggered (for example, the detonator capsule), the detonation wave propagates along the charge BB 3. When the bottom 6 interacts with the detonation products of charge BB 3, the bottom 6 accelerates in the incident detonation wave and acquires an axial velocity in the direction of formation of the cumulative jet earlier than it starts auxiliary lining 4 will begin to acquire axial and radial throwing and compression speeds. In the process of interaction of the bottom 6 and the auxiliary lining 4, the auxiliary lining 4 is forced to give an additional axial component of the throwing speed. Auxiliary cladding 4 of large diameter transfers cumulative cladding 5 of smaller diameter, which serves to form a cumulative jet, the charge energy BB 3 as a result of their collision. The implementation of the auxiliary cladding 4 of a material with a density less than the density of the material of the cladding 5 allows you to effectively transfer the momentum received from the detonation products of the explosive charge 3 of the cladding 5 and not destroy it. At the same time, in the process of interaction between the bottom 6 and the cumulative lining 5, the cumulative lining 5 is forcibly given an additional axial component of the throwing speed. The formation of a high-speed cumulative jet from the internal cumulative lining 5 occurs according to the classical scheme [6, p. 484-494, 499-517]. The cumulative cladding 5 is compressed, the cladding material 5 collides on the axis of symmetry of the charge with the formation of a high-speed jet from the inner part of the cladding 5 and the pestle from the outer part of the cladding 5. Compressed air is compressed by the auxiliary cladding 4 and located between the auxiliary cladding 4 and the outer surface of the cladding 5 out perforated diaphragm 7.
Во вращающемся кумулятивном заряде при образовании толстого песта и тонкой высокоскоростной кумулятивной струи, в силу сохранения момента количества движения струя начинает вращаться с большей угловой скоростью, чем толстый пест, обладающий большим моментом инерции. Этот процесс возникает непосредственно вначале образования кумулятивной струи. Разность угловых скоростей песта и струи создает крутящую нагрузку, действующую на тонкую кумулятивную струю и которая не компенсируются прочностными свойствами материала и струя разрушается. При этом эффективность пробития преграды уменьшается. При выполнении облицовки 5 с диаметром менее диаметра вспомогательной облицовки 4 в указанных пределах крутящий момент малой величины, действующий на кумулятивную струю компенсируются прочностью материала кумулятивной струи. При этом формируемая кумулятивная струя не разрушается при вращении и эффективность пробития преграды не снижается по сравнению со статическими условиями.In a rotating cumulative charge with the formation of a thick pestle and a thin high-speed cumulative jet, due to the conservation of angular momentum, the jet begins to rotate at a greater angular velocity than a thick pestle with a large moment of inertia. This process occurs immediately at the beginning of the formation of a cumulative jet. The difference in the angular velocities of the pestle and the jet creates a torque load acting on a thin cumulative jet and which is not compensated by the strength properties of the material and the jet is destroyed. At the same time, the effectiveness of breaking through the barrier decreases. When performing cladding 5 with a diameter less than the diameter of the auxiliary cladding 4 within the specified limits, the small torque acting on the cumulative jet is compensated by the strength of the material of the cumulative jet. Moreover, the formed cumulative jet does not collapse during rotation and the efficiency of breaking through the barrier does not decrease compared to static conditions.
Пример выполнения кумулятивного заряда для вращающихся боеприпасов. В кумулятивном заряде диаметром 60 мм, вспомогательная облицовка 4 изготавливалась из мягкой стали, а кумулятивная облицовка 5 изготавливалась из меди. Корпус кумулятивного заряда 2 стальной с толщиной стенки 2.5 мм и углом раскрыва 2°30'. Внутренний угол полураствора кумулятивной облицовки 5 изменялся от 0 до 10 градусов. Вспомогательная облицовка 4 с углом полураствора, который изменялся от 8 до 10 градусов, а внешний угол изменялся от 8 до 13 градусов. Минимальная толщина стенки кумулятивной облицовки 5 равнялась 1 мм. Минимальная толщина стенки вспомогательной облицовки 4-0.88 мм, а внешний диаметр вершины 12.9 мм.An example of the execution of a cumulative charge for rotating ammunition. In a cumulative charge with a diameter of 60 mm, the auxiliary lining 4 was made of mild steel, and the cumulative lining 5 was made of copper. The case of the cumulative charge 2 steel with a wall thickness of 2.5 mm and an aperture angle of 2 ° 30 '. The inner half-angle of the cumulative lining 5 varied from 0 to 10 degrees. Auxiliary cladding 4 with an angle of half-solution, which varied from 8 to 10 degrees, and the outer angle varied from 8 to 13 degrees. The minimum wall thickness of the cumulative lining 5 was 1 mm. The minimum wall thickness of the auxiliary cladding is 4-0.88 mm, and the outer diameter of the apex is 12.9 mm.
Было установлено, что для зарядов диаметром 30 мм вращающегося с угловой скоростью 60000 об/мин, диаметром 60 мм и вращающегося со скоростью 30000 об/мин, диаметром 120 мм и вращающегося со скоростью 15000 об/мин величина пробития не менялась по сравнению с невращающимися зарядами и превышала величину известных вращающихся кумулятивных зарядов в 1.5-2 раза При этом форма кратера аналогична форме кратера полученной от пробития не вращающимся зарядом, приведенной на фиг.2.It was found that for charges with a diameter of 30 mm rotating at an angular speed of 60,000 rpm, a diameter of 60 mm and rotating at a speed of 30,000 rpm, a diameter of 120 mm and rotating at a speed of 15,000 rpm, the penetration did not change compared to non-rotating charges and exceeded the value of known rotating cumulative charges by 1.5-2 times. The shape of the crater is similar to the shape of the crater obtained from penetration by a non-rotating charge, shown in figure 2.
Таким образом, предлагаемый способ формирования кумулятивных струй с устранением эффекта вращения кумулятивных зарядов позволяет, в отличие от многих других методов формирования кумулятивных струй, осуществить формирование высокоскоростной кумулятивной струи, не разрушающейся при вращении и повысить эффективность пробития в 1.5-2 раза, по сравнению с известными способами.Thus, the proposed method for the formation of cumulative jets with the elimination of the effect of rotation of cumulative charges allows, unlike many other methods of forming cumulative jets, the formation of a high-speed cumulative jet that does not collapse during rotation and increase the penetration efficiency by 1.5-2 times, compared to the known ways.
Предложенное устройство для формирования кумулятивных струй с устранением эффекта вращения кумулятивных зарядов превосходит по эффективности пробития преграды в широком диапазоне скоростей вращения и диаметров зарядов все известные вращающиеся кумулятивные заряды, выполненных в том же калибре.The proposed device for the formation of cumulative jets with the elimination of the effect of rotation of cumulative charges surpasses all known rotating cumulative charges made in the same caliber in terms of the efficiency of breaking through barriers in a wide range of rotation speeds and diameters of charges.
Предложенные способ и устройство для формирования кумулятивных струй с устранением эффекта вращения кумулятивных зарядов могут найти использование для решения разнообразных промышленных задач.The proposed method and device for forming cumulative jets with the elimination of the effect of rotation of cumulative charges can be used to solve a variety of industrial problems.
Источники информацииInformation sources
1. Патент Англии №1604010. Усовершенствования в кумулятивных боеприпасах, 1973 г.1. Patent of England No. 1604010. Improvements in cumulative ammunition, 1973
2. Патент США №3726224 «Fluted liners for shaped charges», R.J. Eichelberger, et al.2. US patent No. 3726224 "Fluted liners for shaped charges", R.J. Eichelberger, et al.
3. Минин И.В., Минин О.В. Физические аспекты кумулятивных и осколочных боевых частей, Новосибирск, НГТУ, 2002, 84 с.3. Minin I.V., Minin O.V. Physical aspects of cumulative and fragmentation warheads, Novosibirsk, NSTU, 2002, 84 pp.
4. Балаганский И.А., Мержиевский Л.А. Действие средств поражения и боеприпасов: Учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ. - 2004, с.155.4. Balagansky I.A., Merzhievsky L.A. The effect of weapons and ammunition: Textbook. - Novosibirsk: Publishing house of NSTU. - 2004, p. 155.
5. М. Held. Spinning jets from shaped charges with flow turned liners. Proc. of the 12th Int. Symp. on Ballistics, San Antonio, Texas, v.3, 1990, pp.1-7.5. M. Held. Spinning jets from shaped charges with flow turned liners. Proc. of the 12 th Int. Symp on Ballistics, San Antonio, Texas, v. 3, 1990, pp. 1-7.
6. Баум Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б.И. Физика взрыва. - М.: Наука, 1959, 800 с.6. Baum F.A., Stanyukovich K.P., Shekhter B.I. Explosion physics. - M .: Nauka, 1959, 800 p.
7. Патент РФ 2412338 кл. Е21В 43/117, F42B 1/02. Способ и устройство (варианты) формирования высокоскоростных кумулятивных струй для перфорации скважин с глубокими незапестованными каналами и с большим диаметром. Минин В.Ф., Минин И.В., Минин О.В.7. RF patent 2412338 C. ЕВВ 43/117, F42B 1/02. Method and device (options) for the formation of high-speed cumulative jets for perforating wells with deep non-galling channels and with a large diameter. Minin V.F., Minin I.V., Minin O.V.
8. Минин В.Ф., Минин И.В., Минин О.В. Физика гиперкумуляуции и комбинированных кумулятивных зарядов // Нефтегазовые технологии, 2011, N 12, с.37-44.8. Minin V.F., Minin I.V., Minin O.V. Physics of hypercumulation and combined cumulative charges // Oil and Gas Technologies, 2011, N 12, p. 37-44.
9. Computational fluid dynamics. Technologies and applications. Ed. By Igor V. Minin and Oleg V. Minin. Croatia: INTECH, 2011. - 396 p. V.F. Minin, I.V. Minin, O.V. Minin Calculation experiment technology, pp.3-28.9. Computational fluid dynamics. Technologies and applications. Ed. By Igor V. Minin and Oleg V. Minin. Croatia: INTECH, 2011 .-- 396 p. V.F. Minin, I.V. Minin, O.V. Minin Calculation experiment technology, pp. 3-28.
9. Computational fluid dynamics. Technologies and applications. Ed. By Igor V. Minin and Oleg V. Minin. Croatia: INTECH, 2011. - 396 p. V.F. Minin, I.V. Minin, O.V. Minin Calculation experiment technology, pp.3-28.9. Computational fluid dynamics. Technologies and applications. Ed. By Igor V. Minin and Oleg V. Minin. Croatia: INTECH, 2011 .-- 396 p. V.F. Minin, I.V. Minin, O.V. Minin Calculation experiment technology, pp. 3-28.
10. Гидродинамика высоких плотностей энергии - Новосибирск: Ин-т гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, 2004. - 613 с. В.Г. Баранов, Е.Я. Брагунцов, А.В. Сотенко. Влияние фазового состава и чистоты металла облицовки на пробивное действие кумулятивных зарядов, с.520-527.10. Hydrodynamics of high energy densities - Novosibirsk: Institute of Hydrodynamics them. M.A. Lavrentiev SB RAS, 2004 .-- 613 p. V.G. Baranov, E.Ya. Braguntsov, A.V. Sotenko. The effect of the phase composition and purity of the cladding metal on the breakdown effect of cumulative charges, p.520-527.
11. Баландин Г.Ф. Литье намораживанием. - М.: Машгиз, 1962. - 262 с.11. Balandin G.F. Freeze casting. - M .: Mashgiz, 1962 .-- 262 p.
12. Степанов Ю.А., Баландин Г.Ф., Рыбкин В.А. Технология литейного производства. Специальные виды литья. - М.: Машиностроение, 1983. - 286 с.12. Stepanov Yu.A., Balandin G.F., Rybkin V.A. Foundry technology. Special types of casting. - M.: Mechanical Engineering, 1983. - 286 p.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012103156/11A RU2491497C1 (en) | 2012-01-30 | 2012-01-30 | Method and device for creating jet streams with elimination of hollow charge spin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012103156/11A RU2491497C1 (en) | 2012-01-30 | 2012-01-30 | Method and device for creating jet streams with elimination of hollow charge spin |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2491497C1 true RU2491497C1 (en) | 2013-08-27 |
Family
ID=49163878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012103156/11A RU2491497C1 (en) | 2012-01-30 | 2012-01-30 | Method and device for creating jet streams with elimination of hollow charge spin |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2491497C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553611C1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of forming compact metal element |
| RU2633021C1 (en) * | 2016-05-16 | 2017-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) | Cumulative charge for forming compact element |
| RU198026U1 (en) * | 2019-12-13 | 2020-06-15 | Умар Хамидович Булатов | CUMULATORY CHARGE HOUSING |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3726224A (en) * | 1950-08-23 | 1973-04-10 | Us Army | Fluted liners for shaped charges |
| GB1604010A (en) * | 1972-04-28 | 1981-12-02 | France Armed Forces | Armour piercing projectiles |
| DE19630339A1 (en) * | 1995-07-27 | 1997-01-30 | Western Atlas Int Inc | Cascade shaped cargo |
| RU2140053C1 (en) * | 1998-08-17 | 1999-10-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Shaped charge |
| RU2412338C1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-02-20 | Владилен Федорович Минин | Procedure and device (versions) for generation of high-velocity jet streams for perforation of wells with deep unlined channels and of large diametre |
-
2012
- 2012-01-30 RU RU2012103156/11A patent/RU2491497C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3726224A (en) * | 1950-08-23 | 1973-04-10 | Us Army | Fluted liners for shaped charges |
| GB1604010A (en) * | 1972-04-28 | 1981-12-02 | France Armed Forces | Armour piercing projectiles |
| DE19630339A1 (en) * | 1995-07-27 | 1997-01-30 | Western Atlas Int Inc | Cascade shaped cargo |
| RU2140053C1 (en) * | 1998-08-17 | 1999-10-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Shaped charge |
| RU2412338C1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-02-20 | Владилен Федорович Минин | Procedure and device (versions) for generation of high-velocity jet streams for perforation of wells with deep unlined channels and of large diametre |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АТТЕТКОВ А.А., ГНУСКИН A.M., ПЫРЬЕВ В.А., САГИДУЛЛИН Г.Г. Резка металлов взрывом. - М.: СИП РИА, 2000, с.55-61. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553611C1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of forming compact metal element |
| RU2633021C1 (en) * | 2016-05-16 | 2017-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) | Cumulative charge for forming compact element |
| RU198026U1 (en) * | 2019-12-13 | 2020-06-15 | Умар Хамидович Булатов | CUMULATORY CHARGE HOUSING |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7231876B2 (en) | Projectiles possessing high penetration and lateral effect with integrated disintegration arrangement | |
| EA001318B1 (en) | Projectile or warhead | |
| EP1164348A2 (en) | K-charge - a multipurpose shaped charge warhead | |
| RU2412338C1 (en) | Procedure and device (versions) for generation of high-velocity jet streams for perforation of wells with deep unlined channels and of large diametre | |
| US3948181A (en) | Shaped charge | |
| US20120291654A1 (en) | Selectable lethality, focused fragment munition and method of use | |
| US8887609B1 (en) | Explosive system for destruction of overpacked munitions | |
| RU2491497C1 (en) | Method and device for creating jet streams with elimination of hollow charge spin | |
| US5320044A (en) | Three radii shaped charge liner | |
| RU2018779C1 (en) | High-explosive shell (its variants) | |
| US9395128B2 (en) | Projectile launching devices and methods and apparatus using same | |
| US20160097620A1 (en) | Device and Method for Controlled Fragmentation by Means of Temperature-Activatable Notch Charges | |
| RU2564283C1 (en) | Multipurpose shaped-charge projectile | |
| RU2236667C1 (en) | Common projectiles or fragmentation shells | |
| RU2357197C1 (en) | Fuel/air explosive payload of jet missile | |
| RU2663855C1 (en) | Damage agent of ammunition | |
| RU2282133C1 (en) | High-explosive ammunition | |
| Ma et al. | Defence Technology | |
| RU2771652C1 (en) | Fragmentation ammunition | |
| JP6179575B2 (en) | warhead | |
| JP2014105928A (en) | War head | |
| RU2773393C1 (en) | Method for forming a high-speed metal compact element and a throwing device for its implementation | |
| CN113503775B (en) | Shaped charge structure capable of forming active and metal dual-projectile follow-up | |
| RU191145U1 (en) | Cumulative charge | |
| RU2639757C1 (en) | Ammunition of multiple-factor and trans-barrier actions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150131 |