RU2549505C1 - Combined shaped lining for high-speed compact element formation - Google Patents
Combined shaped lining for high-speed compact element formation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549505C1 RU2549505C1 RU2014122037/11A RU2014122037A RU2549505C1 RU 2549505 C1 RU2549505 C1 RU 2549505C1 RU 2014122037/11 A RU2014122037/11 A RU 2014122037/11A RU 2014122037 A RU2014122037 A RU 2014122037A RU 2549505 C1 RU2549505 C1 RU 2549505C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thickness
- jet
- speed
- hemisphere
- combined
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области ракетно-космической и оборонной техники и может быть использовано в различных кумулятивных устройствах (КУ), предназначенных для формирования высокоскоростных компактных элементов (ВКЭ) при моделировании воздействия метеоритных частиц или космического мусора искусственного происхождения на корпус космических объектов и при экспериментальном исследовании материалов в условиях высокоскоростного ударного нагружения.The invention relates to the field of rocket and space and defense technology and can be used in various cumulative devices (KU), designed to form high-speed compact elements (TBE) when simulating the effects of meteorite particles or space debris of artificial origin on the body of space objects and in the experimental study of materials under conditions of high-speed shock loading.
Уровень техникиState of the art
Для определения реакции сложных конструкций на удар частиц с космическими скоростями требуется разработка устройств, позволяющих в наземных условиях осуществить разгон компактных металлических элементов массой от одного до нескольких десятков граммов (m=1…20 г) до скоростей порядка V=6…9 км/с и более [1, 2]. При этом устройства должны быть достаточно просты в конструктивном исполнении и адаптированы к условиям моделирования коллективного воздействия ВКЭ.To determine the reaction of complex structures to the impact of particles with cosmic velocities, it is necessary to develop devices that allow under ground conditions to accelerate compact metal elements weighing one to several tens of grams (m = 1 ... 20 g) to speeds of the order of V = 6 ... 9 km / s and more [1, 2]. In this case, the devices should be quite simple in design and adapted to the conditions of modeling the collective impact of the TBEV.
Для решения данной задачи применяются различные взрывные метающие устройства, в том числе КУ, формирующие ВКЭ [1, 2]. Основным элементом подобных КУ, помимо заряда взрывчатого вещества (ВВ) и детонирующего устройства, является кумулятивная облицовка (КО), устанавливаемая в профилированной выемке заряда ВВ и предназначенная для формирования струйного течения материала с соответствующим распределением массы и скорости его отдельных частиц при движении в пространстве. При этом известным способом формирования ВКЭ при использовании КУ является организация в нужный момент времени «отсечки» высокоскоростной части струйного течения материала, из которой в дальнейшем и формируется собственно безградиентный ВКЭ необходимой массы и скорости. Такая отсечка может быть реализована различными способами, например, с помощью метания пластин сбоку на струю или детонации бокового заряда [2], однако в этих случаях схемы организации отсечки достаточно громоздки, а механизм их реализации усложнен. В этой связи достаточно простым и не требующим использования дополнительных устройств способом является применение для данных целей комбинированных КО, состоящих из струеобразующей и отсекающей частей, сопрягающихся между собой.To solve this problem, various explosive throwing devices are used, including KU, forming the TBEV [1, 2]. The main element of such KU, in addition to the explosive charge (BB) and detonating device, is a cumulative lining (KO) installed in the profiled notch of the explosive charge and intended to form a jet stream of material with an appropriate distribution of the mass and speed of its individual particles when moving in space. At the same time, a well-known way to form a TBEV using KU is to organize at the right time the “cut-off” of the high-speed part of the jet flow of material, from which the proper gradientless TBEV of the required mass and speed is subsequently formed. Such a cutoff can be implemented in various ways, for example, by throwing plates laterally onto the jet or detonating the side charge [2], however, in these cases, the organization of the cutoff is rather cumbersome, and the mechanism for their implementation is complicated. In this regard, a rather simple method that does not require the use of additional devices is the use of combined KOs for these purposes, consisting of jet-forming and cutting-off parts mating with each other.
В работах [1, 2] приводится ссылка на КУ, разработанное Потаповым П.И., в котором используется облицовка комбинированной формы полусфера-цилиндр (ПЦ-облицовка). В этом случае полусфера выполняет роль струеобразующей части комбинированной КО, формирующей собственно струйное течение материала с соответствующим распределением массы и скорости вдоль струи, а цилиндр, сопрягающийся с ней, выполняет роль отсекающей части, позволяющей отсечь часть струйного течения материала и выделить собственно ВКЭ определенной массы и скорости. Применение подобных комбинированных КО в составе КУ позволило получить ВКЭ в диапазоне изменения масс m=3,5…40 г и скоростей V=4,5…4,7 км/с при использовании цилиндрических зарядов ВВ на основе тротила-гексогена и стальных КО.In [1, 2], a reference is made to the KU developed by PI Potapov, which uses a hemisphere-cylinder combined lining (PC-lining). In this case, the hemisphere plays the role of the jet-forming part of the combined KO, which forms the actual jet flow of the material with the corresponding distribution of mass and velocity along the jet, and the cylinder mating with it acts as the cut-off part, which allows to cut off part of the jet flow of the material and to distinguish the proper TBE of a certain mass and speed. The use of such combined KOs in the composition of KUs made it possible to obtain VCE in the range of mass changes m = 3.5 ... 40 g and velocities V = 4.5 ... 4.7 km / s using cylindrical explosive charges based on TNT-hexogen and steel KOs.
Полученные скорости метания ВКЭ более чем в 2 раза ниже требуемых. Повышение скорости формируемых ВКЭ может достигаться, например, за счет совершенствования конструкции ПЦ-облицовки, повышения мощности заряда ВВ, изменения способа инициирования заряда ВВ, введения в конструкцию КУ дополнительных элементов.The obtained TBE throwing rates are more than 2 times lower than required. An increase in the speed of generated VCEs can be achieved, for example, by improving the design of the PCV cladding, increasing the explosive charge power, changing the method of initiating the explosive charge, and introducing additional elements into the KU design.
Анализ патентно-информационных источников позволил выявить ряд аналогов предлагаемого технического решения в части использования комбинированной ПЦ-облицовки в составе КУ.Analysis of patent information sources revealed a number of analogues of the proposed technical solution in terms of the use of combined PC-cladding as a part of KU.
Так в известном техническом решении [3] предлагается устройство метания маховской детонационной волной, состоящее из ВВ, стальной комбинированной ПЦ-облицовки, металлического корпуса, в котором заключен заряд ВВ, детонационной разводки на торце или боковой поверхности заряда. Утверждается, что при столкновении падающих детонационных волн образуется маховская волна, давление в которой существенно выше, чем за фронтом падающей стационарной волны. Это явление и используется для увеличения скорости метания компактного элемента.Thus, in a known technical solution [3], a device for throwing a Mach detonation wave, consisting of an explosive, a steel combined PC-cladding, a metal case in which an explosive charge is enclosed, a detonation wiring at the end or side surface of the charge, is proposed. It is argued that a collision of incident detonation waves produces a Mach wave, the pressure in which is significantly higher than behind the front of an incident stationary wave. This phenomenon is used to increase the throwing speed of a compact element.
При наличии общих признаков данного технического решения с предлагаемым в части использования комбинированной ПЦ-облицовки в составе КУ, оно позволяет получить скорости метания стальных ВКЭ массой m=12 г в диапазоне V=7,5…8,0 км/с. Это существенно больше приводимых в работах [1, 2] значений для простейших КУ с комбинированной ПЦ-облицовкой, однако результат получен не за счет изменения конструкции КО, а за счет увеличения массы заряда ВВ по отношению к массе КО и усложнения конструкции в целом.In the presence of common features of this technical solution with the proposed in terms of the use of a combined PC-lining as a part of KU, it allows you to get the speed of throwing steel TBEV weighing m = 12 g in the range V = 7.5 ... 8.0 km / s. This is significantly more than the values given in [1, 2] for the simplest KU with combined PC-facing, however, the result was obtained not due to a change in the design of the KO, but due to an increase in the mass of the explosive charge with respect to the mass of the KO and the complexity of the structure as a whole.
Другим возможным аналогом предлагаемого технического решения в части конструкции комбинированной КО может быть изобретение [4]. В нем предлагается устройство, состоящее из заряда ВВ цилиндрической формы с осевой кумулятивной выемкой в форме полусферы-цилиндра с металлической облицовкой и детонационного устройства. При этом в полости кумулятивной выемки заряда соосно с ней установлен вкладыш с осевой кумулятивной выемкой в форме полусферы-цилиндра и с фланцем со ступенчатой торцевой поверхностью, обращенной к заряду. Вкладыш присоединен к торцевой поверхности облицовки торцевой поверхностью ступени фланца с меньшим диаметром наружной боковой поверхности, а ступень фланца с большим диаметром наружной боковой поверхности, равным или большим диаметром наружной боковой поверхности заряда, расположена с заданным зазором относительно ближе расположенного торца заряда.Another possible analogue of the proposed technical solution in terms of the design of combined KO may be the invention [4]. It proposes a device consisting of a cylindrical explosive charge with an axial cumulative recess in the form of a hemisphere-cylinder with a metal lining and a detonation device. In this case, an insert with an axial cumulative recess in the form of a hemisphere-cylinder and with a flange with a stepped end surface facing the charge is installed coaxially with it in the cavity of the cumulative charge recess. The liner is attached to the end surface of the lining with the end surface of the flange stage with a smaller diameter of the outer side surface, and the flange stage with a larger diameter of the outer side surface equal to or larger than the diameter of the outer side surface of the charge is located with a predetermined gap relatively closer to the end of the charge.
При наличии общих признаков данного технического решения с предлагаемым в части использования комбинированной ПЦ-облицовки в составе КУ, оно позволяет получить скорости метания стальных ВКЭ массой в единицы граммов в диапазоне V=7,3…7,5 км/с. Это больше приводимых в работах [1, 2] значений скоростей для простейших КУ с комбинированной ПЦ-облицовкой, однако результат получен не за счет изменения конструкции КО, а за счет введения дополнительных элементов в конструкцию КУ, существенно ее усложняющих.If there are common features of this technical solution with that proposed in terms of using a combined PCV cladding as a part of KU, it allows you to get the speed of throwing steel TBEV weighing units of grams in the range V = 7.3 ... 7.5 km / s. This is more than the values of the speeds given in [1, 2] for the simplest KU with combined PC-facing, however, the result was obtained not due to a change in the KO design, but due to the introduction of additional elements into the KU design, which significantly complicates it.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является техническое решение комбинированной КО в составе КУ [5], в котором струеобразующая часть КО выполнена в форме полусферы постоянной толщины, а отсекающая часть КО - в форме цилиндра, при этом обе части облицовки сопрягаются и имеют один и тот же внешний радиус, а цилиндрическая часть имеет толщину, примерно на 20…25% большую, чем толщина полусферической части (Фиг. 1).The closest technical solution adopted for the prototype is the technical solution of a combined KO as a part of KU [5], in which the jet-forming part of KO is made in the form of a hemisphere of constant thickness, and the cutting part of KO is made in the form of a cylinder, while both parts of the lining are mated and have the same external radius, and the cylindrical part has a thickness of about 20 ... 25% greater than the thickness of the hemispherical part (Fig. 1).
В данной конструкции формирование ВКЭ осуществляется путем отсечки части струйного течения, образованного из полусферической части КО, с помощью схлопывания цилиндрической части КО на оси конструкции. При этом на формирование струйного течения необходимой массы и скорости существенно влияет форма и толщина струеобразующей части комбинированной КО, а эффективность отсечки зависит от высоты и толщины цилиндрической части комбинированной КО. На основе подобной комбинированной КО было экспериментально отработано КУ, которое в дальнейшем будем называть базовым вариантом, обеспечивающее при оптимизации геометрических параметров RC, δC, hЦ, δЦ комбинированной КО и использовании заряда ВВ на основе тротила-гексогена цилиндрической формы диаметром 90 мм и высотой 144 мм формирование стального ВКЭ массой m=17±4 г со скоростью V=6,0 км/с.In this design, the formation of the TBE is carried out by cutting off part of the jet stream formed from the hemispherical part of the KO, by means of the collapse of the cylindrical part of the KO on the axis of the structure. At the same time, the shape and thickness of the jet-forming part of the combined KO significantly influence the formation of the jet flow of the required mass and speed, and the cut-off efficiency depends on the height and thickness of the cylindrical part of the combined KO. On the basis of such a combined KO, KU was experimentally tested, which we will later call the basic version, which ensures optimization of the geometric parameters R C , δ C , h C , δ C of the combined KO and the use of an explosive charge based on trotyl-hexogen of cylindrical shape with a diameter of 90 mm and a height of 144 mm, the formation of a steel TBEV of mass m = 17 ± 4 g with a speed of V = 6.0 km / s.
Общими признаками с предлагаемой комбинированной КО является наличие струеобразующей части КО, выполненной в форме полусферы, и сопрягающейся с ней отсекающей части КО в форме цилиндра.Common features with the proposed combined QO is the presence of a jet-forming part of the QO, made in the form of a hemisphere, and mating with it the cutting part of the QW in the form of a cylinder.
Реализация данного технического решения приводит к устойчивому формированию ВКЭ необходимой массы, однако скорость его метания оказывается меньшей требуемого порога, заявленного для решения поставленной задачи, из-за неоптимального распределения толщины полусферической и цилиндрической частей комбинированной КО.The implementation of this technical solution leads to the stable formation of the TBE of the required mass, however, its throwing speed is lower than the required threshold claimed to solve the problem, due to the non-optimal distribution of the thickness of the hemispherical and cylindrical parts of the combined KO.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей предлагаемого изобретения является достижение необходимых повышенных уровней скоростей и масс ВКЭ за счет совершенствования конструкции комбинированной КО, как одного из элементов простейшего взрывного КУ для формирования ВКЭ.The objective of the invention is to achieve the necessary elevated levels of velocities and masses of the TBE by improving the design of combined KO, as one of the elements of the simplest explosive KU for the formation of the TBE.
Техническим результатом является повышение скорости ВКЭ до значений, больших 6…9 км/с, при сохранении его массы на приемлемо допустимом уровне для выполнения поставленных целей за счет изменения конструктивных параметров комбинированной ПЦ-облицовки.The technical result is to increase the speed of TBEV to values greater than 6 ... 9 km / s, while maintaining its mass at an acceptable acceptable level to achieve the goals by changing the design parameters of the combined PC-cladding.
Технический результат достигается тем, что в известном техническом решении комбинированной КО для формирования ВКЭ, состоящей из струеобразующей части КО, выполненной в форме полусферы постоянной толщины, и сопрягающейся с ней отсекающей части КО, выполненной в форме цилиндра, имеющего утолщение по отношению к полусфере, струеобразующая часть КО выполнена в форме полусферы с уменьшением толщины от вершины к основанию от (0,08…0,1)RC до (0,03…0,05)RC, где RC - внешний радиус полусферической части облицовки. При этом для реализации эффективной отсечки высокоскоростной части струйного течения толщина отсекающей цилиндрической части кумулятивной облицовки должна составлять 0,5…1,0 от толщины основания полусферической части кумулятивной облицовки.The technical result is achieved by the fact that in the well-known technical solution of a combined KO for forming a TBE, consisting of a jet-forming part of KO made in the form of a hemisphere of constant thickness, and the cutting part of KO mating with it, made in the form of a cylinder having a thickening with respect to the hemisphere, jet-forming part of the CO is made in the form of a hemisphere with a decrease in thickness from the top to the base from (0.08 ... 0.1) R C to (0.03 ... 0.05) R C , where R C is the outer radius of the hemispherical part of the cladding. Moreover, for the implementation of effective cutoff of the high-speed part of the jet stream, the thickness of the cut-off cylindrical part of the cumulative lining should be 0.5 ... 1.0 of the base thickness of the hemispherical part of the cumulative lining.
Перечень фигурList of figures
Фиг. 1. Схема комбинированной облицовки полусфера-цилиндр с постоянной толщиной струеобразующей части (прототип).FIG. 1. Scheme of a combined hemisphere-cylinder lining with a constant thickness of the jet-forming part (prototype).
Фиг. 2. Схема предлагаемой комбинированной облицовки полусфера-цилиндр с уменьшающейся от вершины к основанию толщиной струеобразующей части.FIG. 2. Scheme of the proposed combined hemisphere-cylinder lining with the thickness of the jet forming part decreasing from the top to the base.
Фиг. 3. Картина течения материала и формирования компактного элемента при взрывном обжатии комбинированной облицовки полусфера-цилиндр: а - струеобразующая часть постоянной толщины (прототип); б - струеобразующая часть с уменьшающейся от вершины к основанию толщиной (предлагаемое решение).FIG. 3. The picture of the flow of material and the formation of a compact element during the explosive compression of the combined hemisphere-cylinder lining: a — jet-forming part of constant thickness (prototype); b - jet-forming part with a thickness decreasing from the top to the base (proposed solution).
Фиг. 4. Массово-скоростные распределения для струйных течений, формируемых полусферическими облицовками с разными вариантами толщин: постоянной толщины и уменьшающихся толщин от вершины к основанию: 1 - δC1/δC2=2,5/2,5 мм (постоянная толщина); 2 - δC1/δC2=2,5/2,0 мм; 3 - δC1/δC2=2,5/1,5 мм; 4 - δC1/δC2=2,5/1,0 ммFIG. 4. Mass-velocity distributions for jet flows formed by hemispherical liners with different thicknesses: constant thickness and decreasing thickness from the top to the base: 1 - δ C1 / δ C2 = 2.5 / 2.5 mm (constant thickness); 2 - δ C1 / δ C2 = 2.5 / 2.0 mm; 3 - δ C1 / δ C2 = 2.5 / 1.5 mm; 4 - δ C1 / δ C2 = 2.5 / 1.0 mm
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
С целью определения преимуществ предлагаемого технического решения были проведены соответствующие численные расчеты по методике, которая была предварительно протестирована на результатах экспериментальных исследований [1, 5]. При этом за базовый для сравнения вариант был выбран прототип с диаметром цилиндрического заряда ВВ 90 мм, высотой 144 мм и параметрами КО: RC=26,5 мм, δC=2,5 мм, hЦ=26 мм, δЦ=3,2 мм (Фиг. 1), в котором менялись толщины струеобразующей и отсекающей частей комбинированной КО.In order to determine the advantages of the proposed technical solution, corresponding numerical calculations were carried out according to the methodology, which was previously tested on the results of experimental studies [1, 5]. In this case, a prototype with a cylindrical charge diameter of BB 90 mm, a height of 144 mm and KO parameters was chosen as the base option for comparison: R C = 26.5 mm, δ C = 2.5 mm, h C = 26 mm, δ C = 3.2 mm (Fig. 1), in which the thickness of the jet-forming and cutting parts of the combined KO changed.
На Фиг. 3а приведена картина течения материала и формирования ВКЭ для базового варианта, соответствующего прототипу, на момент времени, когда уже произошла отсечка части струйного материала и выделился ВКЭ, на что указывает практически постоянный участок осевой скорости на оси ординат, равный примерно Vz=6 км/с. На картине можно выделить три ярко выраженных участка: справа показан лидирующий утолщенный участок струйного течения, формирование которого происходит в результате схлопывания цилиндрической части облицовки и который после прекращения инерционного деформирования материала «превращается» в ВКЭ, движущийся как абсолютно твердое тело; вслед за ВКЭ движется сплошная струя материала, которая удлиняется с сокращением своего поперечного размера и является «феноменом» численного расчета, в модель которого не вводится критерий разрушения материала (по данным экспериментальной рентгенографии такой струи не наблюдается, вместо нее движется поток мелких отдельных частиц, постепенно рассеивающихся в радиальном направлении); наконец, слева показана основная массивная часть струйного течения материала, которая резко «тормозится» и не оказывает влияния на действие ВКЭ. При этом по проведенным оценкам масса материала струйного течения, движущегося с осевой скоростью не ниже значения Vz=6 км/с составляет не менее 12…15 г. Для момента времени, когда полностью сформировался ВКЭ, это значение массы близко к экспериментально полученным значениям.In FIG. 3a, a picture of the flow of material and the formation of the TBEV for the base case corresponding to the prototype is shown at the time when a part of the jet material was cut off and the TBEV was isolated, which is indicated by a practically constant plot of axial velocity on the ordinate axis, equal to approximately V z = 6 km / from. Three distinct areas can be distinguished in the picture: on the right is the leading thickened portion of the jet stream, the formation of which occurs as a result of the collapse of the cylindrical part of the lining and which, after the inertial deformation of the material ceases, “turns” into a TBE moving like an absolutely solid body; Following the TBEC, a continuous stream of material moves, which lengthens with a reduction in its transverse size and is a “phenomenon” of numerical calculation, the model of which does not introduce a criterion for the destruction of the material (according to experimental X-ray diffraction data, such a stream is not observed, instead a stream of small individual particles moves, gradually scattered in the radial direction); finally, the main massive part of the jet stream of material is shown on the left, which sharply “slows down” and does not affect the action of the TBEV. Moreover, according to the estimates, the mass of the material of the jet stream moving with an axial velocity not lower than the value of V z = 6 km / s is at least 12 ... 15 g. For the time moment when the TBE is completely formed, this mass value is close to the experimentally obtained values.
Известно, что повышение скорости кумулятивной струи связано с изменением толщины КО [2]. Если толщина КО не слишком мала (в противном случае не образуется нормальной струи), то с уменьшением толщины КО скорость струи должна возрастать до известного предела. Однако варьирование постоянной толщиной полусферической КО в диапазоне δC=1,0…4,0 мм применительно к прототипному базовому варианту (Фиг. 1) не дало существенного прироста скорости ВКЭ. В этой связи для дальнейшего исследования был выбран вариант с уменьшающейся от вершины к основанию толщиной струеобразующей части комбинированной облицовки, при котором толщина δС1 облицовки в вершине была больше толщины δС2 облицовки в основании (Фиг. 2).It is known that an increase in the velocity of the cumulative jet is associated with a change in the thickness of the CO [2]. If the thickness of the KO is not too small (otherwise a normal jet will not form), then with a decrease in the thickness of the KO, the speed of the jet should increase to a certain limit. However, the variation in the constant thickness of the hemispherical KO in the range of δ C = 1.0 ... 4.0 mm in relation to the prototype base version (Fig. 1) did not give a significant increase in the speed of TBEV. In this regard, for further research, an option was chosen with the thickness of the jet-forming part of the combined cladding decreasing from the top to the base, in which the thickness δ C1 of the cladding at the top was greater than the thickness δ C2 of the cladding at the base (Fig. 2).
Такое конструктивное решение позволило существенно повысить скорость формируемого струйного течения. Так, если при толщинах δC1/δC2=2,5/2,5 мм (прототипный базовый вариант с постоянной толщиной облицовки) скорость «головы» струйного течения составляла Vz=6 км/с, то при сочетании δC1/δC2=2,5/1,0 мм удалось достичь значения скорости Vz=10 км/с. На Фиг. 4 приведены массово-скоростные распределения струйных течений, соответствующих вышеприведенным вариантам, без учета их отсечки.Such a constructive solution made it possible to significantly increase the speed of the formed jet flow. So, if for thicknesses δ C1 / δ C2 = 2.5 / 2.5 mm (the prototype basic version with a constant cladding thickness) the velocity of the “head” of the jet flow was V z = 6 km / s, then with the combination of δ C1 / δ C2 = 2.5 / 1.0 mm, a speed value of V z = 10 km / s was achieved. In FIG. Figure 4 shows the mass-velocity distributions of jet streams corresponding to the above options, without taking into account their cutoff.
Как показал анализ процесса схлопывания полусферических облицовок с уменьшающейся от вершины к основанию толщиной, физическая причина увеличения скорости формируемого при этом струйного течения заключается в том, что в данном случае создаются условия для обжатия облицовки, более близкого к сферически симметричному, и в результате усиливается проявление эффекта сферической кумуляции. При взрывном обжатии полусферической облицовки постоянной толщины эти условия нарушаются вследствие опережающего движения ее вершинной части (наблюдается нечто подобное выворачиванию вершинной части), что связано с более ранним приходом к этой части облицовки детонационной волны и более ранним началом ее нагружения по сравнению с периферийной частью. Уменьшение толщины периферийной части полусферической облицовки приводит к увеличению скорости ее метания, и эффект «выворачивания» вершины облицовки проявляется в меньшей степени, обеспечивая тем самым лучшие условия для реализации сферической кумуляции (концентрации энергии во внутренних слоях схлопывающейся сферической оболочки).As the analysis of the process of collapse of hemispherical linings with a thickness decreasing from the top to the base showed, the physical reason for the increase in the speed of the jet stream formed in this case is that in this case conditions are created for compression of the liner, which is closer to spherically symmetric, and as a result, the manifestation of the effect is enhanced spherical cumulation. During explosive compression of a hemispherical cladding of constant thickness, these conditions are violated due to the outstripping movement of its apical part (something similar to the turning of the apical part is observed), which is associated with an earlier arrival of a detonation wave to this part of the cladding and an earlier start of its loading compared to the peripheral part. A decrease in the thickness of the peripheral part of the hemispherical lining leads to an increase in its throwing speed, and the effect of “turning” the top of the lining appears to a lesser extent, thereby providing better conditions for the realization of spherical cumulation (energy concentration in the inner layers of a collapsing spherical shell).
На Фиг. 3б представлены результаты численного моделирования для варианта разнотолщиннной облицовки δC1/δC2=2,5/1,5 мм (hЦ=26 мм, RC=26,5 мм, δЦ=2,5 мм). Видно, что в связи с увеличением скорости головной части струйного течения до Vz=8 км/с (вместо Vz=6 км/с для базового варианта) отсечка, производимая при схлопывании цилиндрической части, становится запоздалой и реализуется на участке струйного течения со скоростью 6,5 км/с. В результате формируется практически безградиентный участок со скоростью Vz=7…7,5 км/с, перед которым движется градиентный участок струи со скоростью «головы» Vz=8 км/с.In FIG. 3b presents the results of numerical modeling for a variant of a different thickness cladding δ C1 / δ C2 = 2.5 / 1.5 mm (h C = 26 mm, R C = 26.5 mm, δ C = 2.5 mm). It can be seen that due to the increase in the velocity of the head of the jet stream to V z = 8 km / s (instead of V z = 6 km / s for the basic version), the cutoff produced during the collapse of the cylindrical part becomes belated and is realized in the section of the jet stream with 6.5 km / s. As a result, an almost gradientless section is formed with a speed of V z = 7 ... 7.5 km / s, in front of which a gradient section of the jet moves with a head speed of V z = 8 km / s.
Вопрос с оптимальной «отсечкой» можно решить, уменьшая толщину цилиндрической части δЦ до значений толщины полусферической части δC2 и менее. Проведенные оценки показывают, что при значении δЦ=1,0 мм в вышеприведенном варианте расчета удается выделить уже безградиентный ВКЭ со скоростью не менее Vz=8 км/с (прибавка по сравнению с базовым вариантом составляет не менее 25%), однако его масса по сравнению с прототипом существенно уменьшается до единиц граммов, что в принципе укладывается в рекомендуемый диапазон ее изменения. Вопрос увеличения массы ВКЭ при сохранении его скорости может быть при необходимости решен за счет пропорционального увеличения размеров КУ [5].The issue with the optimal “cut-off” can be solved by reducing the thickness of the cylindrical part δ C to the values of the thickness of the hemispherical part δ C2 or less. Estimates show that with a value of δ C = 1.0 mm in the above calculation option, it is possible to isolate an already gradientless TBEV with a speed of at least V z = 8 km / s (the increase compared to the base version is at least 25%), but it mass compared with the prototype is significantly reduced to units of grams, which in principle fits into the recommended range of its change. The issue of increasing the mass of the TBEV while maintaining its speed can be solved if necessary due to the proportional increase in the size of KU [5].
Источники информацииInformation sources
1. Высокоскоростное метание компактных элементов / А.Г. Балеевский, Ю.Г. Киселев, В.А. Могилев и др. // Сборник докладов научной конференции ВРЦ РАРАН «Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения». - Саров: ВНИИЭФ, 2000. - С. 244-248.1. High-speed throwing of compact elements / A.G. Baleevsky, Yu.G. Kiselev, V.A. Mogilev et al. // Collection of reports of the scientific conference of the RRAN RRC "Modern methods for the design and development of missile and artillery weapons." - Sarov: VNIIEF, 2000 .-- S. 244-248.
2. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. - Изд. 3-е, перераб - В 2 т., Т. 2. - М.: Физматлит, 2002. - С. 37-40.2. Explosion Physics / Ed. L.P. Orlenko. - Ed. 3rd, revision - In 2 t., T. 2. - M .: Fizmatlit, 2002. - S. 37-40.
3. Патент РФ №2309367, кл. F42B 1/02. Способ и устройство формирования компактного элемента / А.С. Князев, Д.В. Маляров. - Публ. 27.10.2007.3. RF patent No. 2309367, cl.
4. Патент РФ №2383849, кл. F42B 1/028. Кумулятивное устрйство / А.С. Князев, Д.В. Маляров. - Публ. 10.03.2010.4. RF patent No. 2383849, cl.
5. Жданов И.В., Князев А.С., Маляров Д.В. Получение высокоскоростных компактных элементов требуемых масс при пропорциональном изменении размеров кумулятивных устройств // Труды Томского государственного университета. - Т. 276. - Сер. физико-математическая. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 2010. - С. 193-195.5. Zhdanov I.V., Knyazev A.S., Malyarov D.V. Obtaining high-speed compact elements of the required masses with a proportional change in the size of cumulative devices // Transactions of Tomsk State University. - T. 276. - Ser. physical and mathematical. - Tomsk: Publishing house of Tomsk University, 2010 .-- S. 193-195.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014122037/11A RU2549505C1 (en) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | Combined shaped lining for high-speed compact element formation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014122037/11A RU2549505C1 (en) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | Combined shaped lining for high-speed compact element formation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2549505C1 true RU2549505C1 (en) | 2015-04-27 |
Family
ID=53289772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014122037/11A RU2549505C1 (en) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | Combined shaped lining for high-speed compact element formation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2549505C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2596168C1 (en) * | 2015-08-28 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Combined cumulative lining for high-speed compact elements formation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999001713A2 (en) * | 1997-12-01 | 1999-01-14 | United States Of America | Shaped charge liner and method for its production |
| RU2160880C2 (en) * | 1995-07-27 | 2000-12-20 | Вестерн Атлас Интернэшнл Инк. | Shaped charge |
| US6510797B1 (en) * | 2000-08-17 | 2003-01-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Segmented kinetic energy explosively formed penetrator assembly |
-
2014
- 2014-05-30 RU RU2014122037/11A patent/RU2549505C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2160880C2 (en) * | 1995-07-27 | 2000-12-20 | Вестерн Атлас Интернэшнл Инк. | Shaped charge |
| WO1999001713A2 (en) * | 1997-12-01 | 1999-01-14 | United States Of America | Shaped charge liner and method for its production |
| US6510797B1 (en) * | 2000-08-17 | 2003-01-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Segmented kinetic energy explosively formed penetrator assembly |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2596168C1 (en) * | 2015-08-28 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Combined cumulative lining for high-speed compact elements formation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3100445A (en) | Shaped charge and method of firing the same | |
| US9175936B1 (en) | Swept conical-like profile axisymmetric circular linear shaped charge | |
| US4359943A (en) | Shaped charge warhead including shock wave forming surface | |
| Fedorov et al. | Numerical analysis of the effect of the geometric parameters of a combined shaped-charge liner on the mass and velocity of explosively formed compact elements | |
| RU2549505C1 (en) | Combined shaped lining for high-speed compact element formation | |
| US5320044A (en) | Three radii shaped charge liner | |
| Ma et al. | Formation and impact-induced separation of tandem EFPs | |
| Fedorov et al. | Formation of a high-velocity particle flow from shaped charges with a liner consisting of a hemisphere and a degressive-thickness cylinder | |
| RU2564428C1 (en) | Combined cumulative facing for formation of high-speed compact elements | |
| SE529287C2 (en) | Ways to initiate external explosive charge and explosive charged action components therefore | |
| RU73727U1 (en) | COMPACT ELEMENT FORMING DEVICE | |
| RU2378606C1 (en) | Cumulative launching device | |
| RU2596168C1 (en) | Combined cumulative lining for high-speed compact elements formation | |
| RU2309367C2 (en) | Method and device for forming of compact component | |
| RU2491497C1 (en) | Method and device for creating jet streams with elimination of hollow charge spin | |
| US20190107371A1 (en) | Dual-mode shaped charge device | |
| RU2707000C1 (en) | Facing for shaping device | |
| RU2553611C1 (en) | Method of forming compact metal element | |
| RU2773393C1 (en) | Method for forming a high-speed metal compact element and a throwing device for its implementation | |
| RU2556046C1 (en) | Ammunition of multiple-factor and trans-barrier actions | |
| Kolpakov et al. | Simulation of the design process of the high-speed elongated aircrafts with variable form | |
| RU2427785C1 (en) | High-capacity fragmentation projectile of directed action | |
| RU2603684C1 (en) | Method of forming hyperspeed metal compact element and cumulative casting device for its implementation (versions) | |
| SE541548C2 (en) | Procedure for pre-fragmentation of a combat part and pre-fragmented combat part | |
| RU2540759C1 (en) | Plane wave explosive generator for cumulative perforators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160531 |