RU2596168C1 - Combined cumulative lining for high-speed compact elements formation - Google Patents
Combined cumulative lining for high-speed compact elements formation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2596168C1 RU2596168C1 RU2015136678/03A RU2015136678A RU2596168C1 RU 2596168 C1 RU2596168 C1 RU 2596168C1 RU 2015136678/03 A RU2015136678/03 A RU 2015136678/03A RU 2015136678 A RU2015136678 A RU 2015136678A RU 2596168 C1 RU2596168 C1 RU 2596168C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- jet
- shell
- forming part
- speed
- 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), используемых при экспериментальном, исследовании материалов в условиях высокоинтенсивного кинетического воздействия.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) used in experimental, study of materials under conditions of high-intensity kinetic effects.
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 единиц до нескольких десятков граммов (m=5…20 г) до скоростей порядка V=8…10 км/с и более. При этом устройства должны быть достаточно просты в конструктивном исполнении и адаптированы к условиям моделирования коллективного воздействия ВКЭ (например, устанавливаться в специальных кассетах из нескольких КУ).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 from units to several tens of grams (m = 5 ... 20 g) to speeds of the order of V = 8 ... 10 km / s and more. At the same time, the devices should be quite simple in design and adapted to the conditions for simulating the collective influence of a TBEV (for example, be installed in special cassettes from several KUs).
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). При этом полусферическая оболочка, являющаяся частным случаем оболочки вращения положительной гауссовой кривизны, 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, a hemispherical shell, which is a special case of a shell of revolution of positive Gaussian curvature, 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 plays the role of the cut-off part, which allows to cut off the part the jet flow of the material and highlight 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.
Заявляемой предметной областью предлагаемого изобретения является достижение необходимых уровней скоростей и масс ВКЭ за счет совершенствования конструкции комбинированной КО, главным образом, ее струеобразующей части, как одного из элементов простейшего КУ - кумулятивного заряда.The claimed subject area of the invention is the achievement of the necessary levels of speeds and masses of the TBE by improving the design of the combined KO, mainly its jet-forming part, as one of the elements of the simplest KU - cumulative charge.
Анализ патентно-информационных источников позволил выявить ряд аналогов предлагаемого технического решения в части использования комбинированной ПЦ-облицовки в составе КУ [3-7].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 [3-7].
Так, в известном техническом решении [3] предлагается простейшее КУ, состоящее из цилиндрического заряда ВВ, детонирующего устройства и комбинированной КО, струеобразующая часть которой выполнена в форме полусферической оболочки постоянной толщины, а отсекающая часть КО - в форме цилиндрической оболочки, 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.So, in the well-known technical solution [3], the simplest KU is proposed, consisting of a cylindrical explosive charge, a detonating device and a combined KO, the jet-forming part of which is made in the form of a hemispherical shell of constant thickness, and the cutting part of the KO - in the form of a cylindrical shell, both parts the facings are mated and have the same external radius, and the cylindrical part has a thickness of about 20 ... 25% more than the thickness of the hemispherical part.
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, обеспечивающее при оптимизации геометрических параметров 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 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 worked out, which ensures optimization of the geometric parameters of the combined KO and the use of an explosive charge based on TNT-hexogen of cylindrical shape with a diameter of 90 mm and a height of 144 mm to form a steel TBEV of mass m = 17 ± 4 with a speed of V = 6, 0 km / s.
При наличии общих признаков данного технического решения с предлагаемым в части конструкции КО, струеобразующая часть которой выполнена в форме оболочки вращения положительной гауссовой кривизны, а сопрягающаяся с ней отсекающая часть КО в форме цилиндрической оболочки, оно приводит к устойчивому формированию ВКЭ приемлемой массы со скоростью, большей приводимой в работах [1, 2] для простейших КУ с комбинированной ПЦ-облицовкой, однако меньшей требуемого порога, заявленного для решения поставленной задачи. Одной из возможных причин этого является неоптимальное распределение толщины полусферической и цилиндрической частей комбинированной КО.In the presence of common features of this technical solution with the proposed KO design, the jet-forming part of which is made in the form of a shell of rotation of positive Gaussian curvature, and the mating part of the KO interfaced with it in the form of a cylindrical shell, it leads to the stable formation of a TBEV of an acceptable mass with a speed greater than given in [1, 2] for the simplest KU with a combined PC-facing, however, less than the required threshold, stated to solve the problem. One possible reason for this is the non-optimal distribution of the thickness of the hemispherical and cylindrical parts of the combined KO.
Другими аналогами предлагаемого технического решения в части конструкции комбинированной КО могут быть изобретения [4-6]. В них предлагаются достаточно сложные КУ, в которых комбинированная ПЦ-облицовка является одним из элементов устройства, причем не играющим ключевую роль в повышении эффективности метания ВКЭ. Так в изобретении [4] увеличение скорости метания ВКЭ связывают с образованием маховской детонационной волны, давление в которой существенно выше, чем за фронтом падающей стационарной волны. Организация такой маховской волны, в свою очередь, связана с конструкцией детонационной разводки на торце или боковой поверхности заряда.Other analogues of the proposed technical solution in terms of the design of combined KO may be inventions [4-6]. They offer quite complex KUs in which the combined PC-lining is one of the elements of the device, and does not play a key role in increasing the efficiency of throwing the TBE. Thus, in the invention [4], an increase in the velocity of the TBE throwing is associated with the formation of the Mach detonation wave, the pressure in which is significantly higher than behind the front of the incident stationary wave. The organization of such a Mach wave, in turn, is associated with the design of detonation wiring at the end or lateral surface of the charge.
В изобретении [5] предлагается устройство, состоящее из заряда ВВ цилиндрический формы с осевой кумулятивной выемкой в форме полусферы-цилиндра с металлической облицовкой и детонирующего 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.The invention [5] 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 detonating 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.
В изобретении [6] предлагается устройство, в котором осевая выемка на внешнем торце осесимметричного элемента из полимерного материала выполнена в форме полусферы-цилиндра и снабжена металлической разнотолщинной облицовкой. При этом, по мнению авторов изобретения, снабжение осесимметричного элемента металлической разнотолщинной облицовкой позволяет избавиться от градиента скорости ВКЭ.The invention [6] proposes a device in which an axial recess at the outer end of an axisymmetric element of polymeric material is made in the form of a hemisphere-cylinder and is provided with a metal coating of different thicknesses. At the same time, according to the inventors, the supply of an axisymmetric element with a metal cladding of different thickness allows one to get rid of the velocity gradient of the TBEV.
При наличии общих признаков данных технических решений с предлагаемым в части использования комбинированной КО, струеобразующая часть которой выполнена в форме оболочки вращения положительной гауссовой кривизны, а сопрягающаяся с ней отсекающая часть КО - в форме цилиндрической оболочки, они позволяют получить скорость метания стальных ВКЭ массой до 10 г в диапазоне 7,0…8,0 км/с не за счет совершенствования конструкции КО, а за счет увеличения массы заряда ВВ по отношению к массе КО, повышения давления в детонационной волне или введения дополнительных элементов в конструкцию КУ, существенно ее усложняющих и удорожающих. К тому же такие устройства неэффективно использовать при моделировании коллективного воздействия ВКЭ, прежде всего исходя из критериев простоты, мобильности и стоимости.If there are common features of these technical solutions with the proposed use of combined KO, the jet-forming part of which is made in the form of a shell of rotation of positive Gaussian curvature, and the mating part of the KO that is mating with it is in the form of a cylindrical shell, they allow you to get the speed of throwing steel TBEs weighing up to 10 g in the range of 7.0 ... 8.0 km / s not due to the improvement of the KO design, but due to an increase in the mass of the explosive charge with respect to the mass of the KO, increase in pressure in the detonation wave, or introduction olnitelnyh elements in the structure of KU substantially its complicated and expensive. In addition, such devices are inefficient to use when modeling the collective impact of TBEV, primarily based on the criteria of simplicity, mobility and cost.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является техническое решение комбинированной КО для формирования высокоскоростных элементов [7], в котором струеобразующая часть КО выполнена в форме полусферической оболочки (частного случая оболочки вращения положительной гауссовой кривизны) с уменьшением толщины от вершины к ее основанию от (0,08…0,1) RC до (0,03…0,05) RC, где RC - внешний радиус полусферической оболочки, а отсекающая часть КО - в форме цилиндрической оболочки, внешний радиус которой совпадает с внешним радиусом полусферической части, а толщина составляет 0,5…1,0 от толщины основания полусферической оболочки (фиг. 1,а).The closest technical solution adopted for the prototype is the technical solution of a combined KO for the formation of high-speed elements [7], in which the jet-forming part of the KO is made in the form of a hemispherical shell (a special case of a shell of rotation of positive Gaussian curvature) with a decrease in thickness from the top to its 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 shell, and the cutting part of the KO is in the form of a cylindrical shell, the outer radius of which coincides with the outer radius floor spherical portion, and a thickness of 0.5 ... 1.0 times the thickness of the base of the hemispherical shell (Fig. 1a).
Общими признаками с предлагаемой комбинированной КО является наличие струеобразующей части КО дегрессивной (уменьшающейся от вершины к основанию) толщины, выполненной в форме оболочки вращения положительной гауссовой кривизны, и сопрягающейся с ней отсекающей части КО в форме цилиндрической оболочки, внешний радиус которой совпадает с внешним радиусом поперечного сечения струеобразующей части в плоскости сопряжения.Common features with the proposed combined QO is the presence of a jet-forming part of the QW of a degressive (decreasing from the top to the base) thickness made in the form of a shell of rotation of positive Gaussian curvature, and the cutting part of the QW that is mating with it in the form of a cylindrical shell, the outer radius of which coincides with the outer radius of the transverse sections of the jet forming part in the interface plane.
Реализация данного технического решения приводит к устойчивому формированию безградиентного ВКЭ со скоростью, превышающей значения, достигнутые в [3-6], однако при этом наблюдается существенное снижение массы ВКЭ.The implementation of this technical solution leads to the stable formation of a gradientless TBEV with a speed exceeding the values achieved in [3-6], however, a significant decrease in the weight of the TBEV is observed.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Решаемой задачей настоящего изобретения является усовершенствование конструкции комбинированной КО, главным образом ее струеобразующей части, как одного из элементов простейшего КУ для формирования ВКЭ, обеспечивающее формирование ВКЭ с необходимыми массово-скоростными характеристиками, превышающими характеристики, достигнутые в прототипе и обеспечивающие решение поставленной задачи.The problem of the present invention is to improve the design of the combined KO, mainly its jet-forming part, as one of the elements of the simplest KU for the formation of the TBEV, providing the formation of the TBEV with the necessary mass-speed characteristics that exceed the characteristics achieved in the prototype and provide a solution to the problem.
Техническим результатом является получение значений скорости и массы ВКЭ, позволяющих решить поставленную задачу.The technical result is to obtain the values of speed and mass of the TBEV, allowing to solve the problem.
Технический результат достигается тем, что в известном техническом решении комбинированной КО для формирования ВКЭ, состоящей из струеобразующей части КО, выполненной в форме полусферической оболочки дегрессивной (уменьшающейся от вершины к основанию) толщины и сопрягающейся с ней отсекающей части КО, выполненной в форме цилиндрической оболочки, внешний радиус которой совпадает с внешним радиусом струеобразующей части КО, струеобразующая часть КО выполнена в форме полуэллипсоидальной оболочки дегрессивной толщины, вытянутой вдоль оси вращения.The technical result is achieved by the fact that in the well-known technical solution of the combined KO for the formation of the TBE, consisting of a jet-forming part of the KO made in the form of a hemispherical shell degressive (decreasing from the top to the base) thickness and the cutting part of the KO mating with it, made in the form of a cylindrical shell, mating with it, the outer radius of which coincides with the outer radius of the jet-forming part of the KO, the jet-forming part of the KO is made in the form of a semi-ellipsoidal shell of degressive thickness, elongated along si rotation.
Перечень фигурList of figures
Фиг. 1. Схема комбинированной облицовки полусфера-цилиндр с дегрессивной (уменьшающейся от вершины к основанию) толщиной струеобразующей части: а - комбинированная КО; б - простейшее КУ для формирования ВКЭ: 1 - комбинированная КО, 2 - цилиндрический заряд ВВ, 3 - детонирующее устройство.FIG. 1. Scheme of the combined hemisphere-cylinder lining with the degressive (decreasing from the top to the base) thickness of the jet-forming part: a - combined KO; b - the simplest KU for the formation of TBEV: 1 - combined KO, 2 - cylindrical explosive charge, 3 - detonating device.
Фиг. 2. Схема предлагаемой комбинированной облицовки полуэллипсоид-цилиндр с дегрессивной (уменьшающейся от вершины к основанию) толщиной.FIG. 2. The scheme of the proposed combined cladding semi-ellipsoid-cylinder with a degressive (decreasing from the top to the base) thickness.
Фиг. 3. Формирование струйных течений кумулятивными облицовками различной формы: а - полусфера постоянной толщины; б - полусфера дегрессивной толщины; в - полуэллипсоид дегрессивной толщины.FIG. 3. The formation of jet flows by cumulative linings of various shapes: a - hemisphere of constant thickness; b - hemisphere of degressive thickness; c - semi-ellipsoid of degressive thickness.
Фиг. 4. Массово-скоростные распределения при формировании струйных течений при обжатии полуэллипсоидальных облицовок (цифрами указаны соотношения полуосей RZ/RS в мм).FIG. 4. Mass-velocity distributions during the formation of jet flows during compression of semi-ellipsoidal linings (numbers indicate the ratio of the semiaxes R Z / R S in mm).
Фиг. 5. Конфигурация течения материала и распределение скорости на оси в момент времени образования безградиентного ВКЭ (варианты для комбинированных КО со струеобразующей частью в форме полуэллипсоидальной оболочки дегрессивной толщины).FIG. 5. The configuration of the material flow and the velocity distribution on the axis at the time of formation of the gradientless TBE (options for combined CFs with a jet-forming part in the form of a semi-ellipsoidal shell of degressive thickness).
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На фиг. 2 показано техническое решение предлагаемой комбинированной КО, где в качестве струеобразующей части комбинированной КО вместо полусферической оболочки радиусом RC с уменьшающейся от вершины к основанию толщиной (δC1>δC2), как представлено в прототипе (фиг. 1а), предлагается использовать вытянутую вдоль оси вращения полуэллипсоидальную оболочку (RZ>RS) с уменьшающейся от вершины к основанию толщиной (δS1>δS2), сопрягающуюся с цилиндрической частью комбинированной КО, внешний радиус которой dS/2 совпадает с внешним экваториальным радиусом RS полуэллипсоидальной оболочки.In FIG. 2 shows the technical solution of the proposed combined KO, where as a jet-forming part of the combined KO instead of a hemispherical shell of radius R C with decreasing thickness from the top to the base (δ C1 > δ C2 ), as shown in the prototype (Fig. 1a), it is proposed to use elongated along the rotation axis, a semi-ellipsoidal shell (R Z > R S ) with a thickness decreasing from the top to the base (δ S1 > δ S2 ), mating with the cylindrical part of the combined KO, whose outer radius d S / 2 coincides with the external equatorial radius R S semi-ellipsoidal shell.
Решение о переходе к полуэллипсоидальной оболочке дегрессивной толщины, в которой внутренняя и наружная поверхности представляют собой поверхности полуэллипсоидов вращения, а длина полярной полуоси внешнего контура RZ несколько отличается от длины его экваториальной полуоси RS (фиг. 2), является ключевым в решении проблемы увеличения массы отсекаемого струйного течения (за счет перехода к полуэллипсоидальной форме струеобразующей части КО) при незначительном снижении его скорости (за счет сохранения дегрессивности толщины).The decision to switch to a semi-ellipsoidal shell of degressive thickness, in which the inner and outer surfaces are the surfaces of semi-ellipsoids of revolution, and the length of the polar semi-axis of the outer contour R Z differs somewhat from the length of its equatorial semi-axis R S (Fig. 2), is the key to solving the problem of increasing the mass of the cut-off jet stream (due to the transition to the semi-ellipsoidal shape of the jet-forming part of the KO) with a slight decrease in its speed (due to the preservation of thickness degressiveness).
Этим решается проблема прототипа, связанная с высоким градиентом скорости на высокоскоростном головном участке струи, формируемой полусферической частью ПЦ-облицовки дегрессивной толщины, что обусловливает существенное снижение массы головного участка вследствие ее быстрого растяжения и, соответственно, массы того компактного элемента, который можно было бы получить в случае успешной «отсечки» головной части струи.This solves the problem of the prototype associated with a high gradient of speed on the high-speed head portion of the jet formed by the hemispherical part of the PC-facing of the degressive thickness, which leads to a significant decrease in the mass of the head portion due to its rapid stretching and, accordingly, the mass of that compact element that could be obtained in case of successful “cut-off” of the head of the jet.
С целью определения преимуществ предлагаемого технического решения были проведены соответствующие численные расчеты по методике, которая была предварительно протестирована на результатах экспериментальных исследований [1, 3].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, 3].
В расчетах рассматривался простейший кумулятивный заряд цилиндрической формы диаметром d0=100 мм и высотой 150 мм, в кумулятивной выемке которого размещалась комбинированная КО из меди (фиг. 1б). Характеристики ВВ составляли: плотность 1,7 г/см3, скорость детонации 8,6 км/с. Внешний диаметр цилиндрической части КО в расчетах варьировался в диапазоне dS=40…60 мм, высота цилиндрической части изменялась в пределах hC=23…27 мм, толщины струеобразующей части КО изменялись от δS1=2,4…2,6 мм в вершине до δS2=1,0…1,5 мм в основании (фиг. 2), что примерно соответствовало ранее полученным результатам по оптимизации геометрических параметров ПЦ-облицовок [3, 7] и позволяло проводить обоснованное сравнение полученных новых результатов с данными аналога [3] и прототипа [7].In the calculations, we considered the simplest cumulative charge of a cylindrical shape with a diameter of d 0 = 100 mm and a height of 150 mm, in the cumulative recess of which a combined KO of copper was placed (Fig. 1b). The explosive characteristics were: density 1.7 g / cm 3 , detonation velocity 8.6 km / s. The outer diameter of the cylindrical part of the KO in the calculations varied in the range d S = 40 ... 60 mm, the height of the cylindrical part varied within h C = 23 ... 27 mm, the thickness of the jet-forming part of the KO varied from δ S1 = 2.4 ... 2.6 mm in the vertex up to δ S2 = 1.0 ... 1.5 mm at the base (Fig. 2), which approximately corresponded to the previously obtained results on the optimization of the geometric parameters of the PC lining [3, 7] and made it possible to conduct a reasonable comparison of the new results with the analog data [3] and prototype [7].
Для иллюстрации вышесказанного на фиг. 3 приведены результаты численного моделирования формирования струйных течений из КО в форме полусферы постоянной толщины (рис. 3,а; внешний радиус RC=30 мм; толщина δC=2,4; аналог [3]); полусферы дегрессивной толщины того же внешнего радиуса (рис. 3,б; δC1=2,4 мм; SC2=1,2; прототип [7]) и полуэллипсоида дегрессивной толщины (рис. 3,в; RS=30 мм; RZ=36 мм δS1=2,4 мм; SS2=1,2; предлагаемое техническое решение). Видно, что переход к полусфере дегрессивной толщины позволяет поднять скорость «головы» струи примерно с 6,3 км/с до 9,5 км/с. Однако при этом значительно уменьшается ее толщина - материала для «отсечки» компактного элемента в головной части становится мало. Данный отрицательный фактор устраняется при придании облицовке формы вытянутого вдоль оси вращения полуэллипсоида дегрессивной толщины. При этом скорость «головы» струи по сравнению с полусферой дегрессивной толщины несколько снижается (до 8 км/с), однако ее толщина существенно возрастает и позволяет произвести нормальную «отсечку» высокоскоростного компактного элемента.To illustrate the foregoing in FIG. Figure 3 shows the results of numerical simulations of the formation of jet flows from COs in the form of a hemisphere of constant thickness (Fig. 3a; outer radius R C = 30 mm; thickness δ C = 2.4; analog [3]); hemispheres of degressive thickness of the same external radius (Fig. 3, b; δ C1 = 2.4 mm; S C2 = 1,2; prototype [7]) and a semi-ellipsoid of degressive thickness (Fig. 3, c; R S = 30 mm ; R Z = 36 mm δ S1 = 2.4 mm; S S2 = 1.2; proposed technical solution). It can be seen that the transition to a hemisphere of degressive thickness allows you to increase the speed of the "head" of the jet from about 6.3 km / s to 9.5 km / s. However, at the same time, its thickness is significantly reduced - there is little material for “cutting off” the compact element in the head part. This negative factor is eliminated when the lining is made elongated along the axis of rotation of the semi-ellipsoid of degressive thickness. In this case, the speed of the “head” of the jet, compared with the hemisphere of the degressive thickness, slightly decreases (up to 8 km / s), however, its thickness increases significantly and allows the normal “cut-off” of a high-speed compact element.
Путем численных расчетов подбирались геометрические параметры усовершенствованных комбинированных КО, позволяющие сформировать ВКЭ с заданным уровнем скорости при максимально возможном значении его массы. Для представления результатов использовались конфигурации течения материала и распределения скорости на оси на момент времени, когда уже произошла отсечка части струйного течения материала и выделение ВКЭ (фиг. 3). При этом на картинках течения 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.By numerical calculations, the geometrical parameters of the improved combined QoS were selected, which made it possible to form a TBEV with a given level of speed at the maximum possible value of its mass. To present the results, we used the configurations of the material flow and the velocity distribution on the axis at the point in time when a part of the jet stream of the material was cut off and the TBEV was isolated (Fig. 3). At the same time, three distinct areas can be distinguished in the flow pictures: on the right is the leading thickened portion of the jet flow, 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.
На фиг. 4 представлены кривые массово-скоростных распределений (МСР) при взрывном обжатии полуэллипсоидальных оболочек в зависимости от соотношения длины полярной (RZ) и экваториальной (RS) полуосей, при этом максимальное отклонение RZ от RS в расчетах лежало в пределах 20%. Видно, что с увеличением длины полярной полуоси RZ (при фиксированной длине экваториальной полуоси RS) кривые МСР круче уходят вверх от крайней правой точки на оси абсцисс и идут выше, что соответствует увеличению массы как головной части струйного течения, так и всей струи в целом. При этом положение крайней точки в случае RZ≥Rs (вытянутые полуэллипсоиды) остается практически неизменным (не меняется скорость «головы» струи), а при RZ<RS (сплюснутые полуэллипсоиды) указанная точка заметно смещается по оси абсцисс вправо (скорость «головы» струи возрастает). Таким образом очевидно, что при увеличении отношения RZ/RS несколько увеличивается масса струйного течения отсекаемого участка при одновременном уменьшении его скорости.In FIG. Figure 4 shows the curves of mass-velocity distributions (MSS) during the explosive compression of semi-ellipsoidal shells depending on the ratio of the length of the polar (R Z ) and equatorial (R S ) axis, while the maximum deviation of R Z from R S in the calculations was within 20%. It can be seen that with an increase in the length of the polar semi-axis R Z (for a fixed length of the equatorial semi-axis R S ), the MCP curves go steeper upward from the extreme right point on the abscissa axis and go higher, which corresponds to an increase in the mass of both the head of the jet stream and the entire jet in whole. In this case, the position of the extreme point in the case of R Z ≥Rs (elongated half-ellipsoids) remains practically unchanged (the velocity of the “head” of the jet does not change), and for R Z <R S (oblate half-ellipsoids), this point is noticeably shifted to the right along the abscissa axis (velocity “ head ”jet increases). Thus, it is obvious that with an increase in the ratio R Z / R S , the mass of the jet stream of the cut-off section somewhat increases while its velocity decreases.
На фиг. 5 показаны конфигурации течения материала и распределения скорости на оси на момент времени, когда уже произошла отсечка головной части струйного течения и выделился безградиентный ВКЭ (на это указывает «полочка» постоянной скорости на графиках), для «лучших» вариантов 1, 2, 3, соответствующих диапазону скоростей 9…9,5 км/с. Конкретные значения параметров для данных вариантов указаны в таблице. Как видно из таблицы, для данных вариантов лучшие результаты обеспечиваются при превышении длины полярной полуоси полуэллипсоидальной оболочки RZ над длиной ее экваториальной полуоси RS в пределах 13…14%. С учетом выборки результатов расчетов для других вариантов, обеспечивающих скорости ВКЭ приемлемой массы в требуемом диапазоне от 8 до 10 км/с, указанный интервал соотношения RZ и RS может быть расширен до 10…20% (см. варианты 4,5 в таблице).In FIG. Figure 5 shows the configurations of the material flow and the velocity distribution on the axis at the point in time when the head part of the jet flow was already cut off and the gradientless VCE was highlighted (this is indicated by the “shelf” of constant velocity on the graphs), for the “best”
Использованные источники информацииInformation Sources Used
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, rev. - In 2 vols., T. 2. - M .: Fizmatlit, 2002. - S. 37-40.
3. 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. 193-195.3. 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.
4. Патент РФ №2309367, кл. F42B 1/02. Способ и устройство формирования компактного элемента / А.С. Князев, Д.В. Маляров. - Публ. 27.10.2007.4. RF patent No. 2309367, cl.
5. Патент РФ №2383849, кл. F42B 1/028. Кумулятивное устройство / А.С. Князев, Д.В. Маляров. - Публ. 10.03.2010.5. RF patent No. 2383849, cl.
6. Патент РФ №2525330, кл. F42B 1/028, F42B 1/024. Устройство для формирования компактного элемента / И.В. Жданов, А.С.Князев, Д.В. Маляров. - Публ. 10.08.2014.6. RF patent No. 2525330, cl.
7. Патент РФ №2549505, кл. F42B 1/024, F42B 1/028, F42B 1/032, F42B 12/10, Комбинированная кумулятивная облицовка для формирования высокоскоростных компактных элементов / С.В. Ладов, С.В. Федоров, Я.М. Баянова. - Публ. 27.04.2015.7. RF patent No. 2549505, cl.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015136678/03A RU2596168C1 (en) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Combined cumulative lining for high-speed compact elements formation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015136678/03A RU2596168C1 (en) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Combined cumulative lining for high-speed compact elements formation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2596168C1 true RU2596168C1 (en) | 2016-08-27 |
Family
ID=56892137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015136678/03A RU2596168C1 (en) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Combined cumulative lining for high-speed compact elements formation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2596168C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1745018A1 (en) * | 1990-04-09 | 1995-11-27 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов | Linear shaped charge |
| RU2140053C1 (en) * | 1998-08-17 | 1999-10-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Shaped charge |
| RU2160880C2 (en) * | 1995-07-27 | 2000-12-20 | Вестерн Атлас Интернэшнл Инк. | Shaped charge |
| RU100607U1 (en) * | 2010-04-12 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Cumulative charge |
| US20130061771A1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-03-14 | Baker Hughes Incorporated | Active waveshaper for deep penetrating oil-field charges |
| RU2013129030A (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-10 | Рустам Анисович Шакиров | METHOD FOR CONTROL OF FORMATION OF A CUMULATIVE CHARGE JET AND THE CUMULATIVE CHARGE REALIZING THIS METHOD |
| RU2549505C1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Combined shaped lining for high-speed compact element formation |
-
2015
- 2015-08-28 RU RU2015136678/03A patent/RU2596168C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1745018A1 (en) * | 1990-04-09 | 1995-11-27 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов | Linear shaped charge |
| RU2160880C2 (en) * | 1995-07-27 | 2000-12-20 | Вестерн Атлас Интернэшнл Инк. | Shaped charge |
| RU2140053C1 (en) * | 1998-08-17 | 1999-10-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Shaped charge |
| RU100607U1 (en) * | 2010-04-12 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Cumulative charge |
| US20130061771A1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-03-14 | Baker Hughes Incorporated | Active waveshaper for deep penetrating oil-field charges |
| RU2013129030A (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-10 | Рустам Анисович Шакиров | METHOD FOR CONTROL OF FORMATION OF A CUMULATIVE CHARGE JET AND THE CUMULATIVE CHARGE REALIZING THIS METHOD |
| RU2549505C1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Combined shaped lining for high-speed compact element formation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10072914B2 (en) | Fragmenting projectile | |
| US3100445A (en) | Shaped charge and method of firing the same | |
| US9175940B1 (en) | Revolved arc profile axisymmetric explosively formed projectile shaped charge | |
| 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 | |
| US4359943A (en) | Shaped charge warhead including shock wave forming surface | |
| CN108563893B (en) | Method for calculating fragment flow density of explosive-killing warhead | |
| RU2596168C1 (en) | Combined cumulative lining for high-speed compact elements formation | |
| RU2564428C1 (en) | Combined cumulative facing for formation of high-speed compact elements | |
| KR101916598B1 (en) | Fragmentation liner inducing formation of uniform size and method of manufacturing the same | |
| US6983698B1 (en) | Shaped charge explosive device and method of making same | |
| RU2549505C1 (en) | Combined shaped lining for high-speed compact element formation | |
| RU73727U1 (en) | COMPACT ELEMENT FORMING DEVICE | |
| Deng et al. | Preformed fragment velocity distribution of elliptical cross-section projectile | |
| 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 | |
| Li et al. | Research on the optimum length–diameter ratio of the charge of a multimode warhead | |
| Wang et al. | Formation of an explosively formed penetrator warhead using a step-shaped charge | |
| Vladimirovich et al. | Numerical analysis of explosive formation of high-velocity metal particles from hemisphere-cylinder combined shaped-charge liners for the objects testing on anti-meteoric resistance | |
| Shi et al. | Velocity distribution of preformed fragments from concave quadrangular charge structures | |
| RU2773393C1 (en) | Method for forming a high-speed metal compact element and a throwing device for its implementation | |
| SE1530091A2 (en) | Pre-fragmentation of combat section | |
| Shushan et al. | KE-Rod initial velocity of hollow cylindrical charge | |
| US11614311B1 (en) | Prefragmented warheads with enhanced performance | |
| RU2553611C1 (en) | Method of forming compact metal element | |
| CN103499704B (en) | A kind of bullet speed-measuring method | |
| Teng et al. | Design and implementation of a high-velocity projectile generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180829 |