RU2603660C1 - Method of hyperspeed casting of metal element and cumulative casting device for its implementation - Google Patents
Method of hyperspeed casting of metal element and cumulative casting device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603660C1 RU2603660C1 RU2015144266/03A RU2015144266A RU2603660C1 RU 2603660 C1 RU2603660 C1 RU 2603660C1 RU 2015144266/03 A RU2015144266/03 A RU 2015144266/03A RU 2015144266 A RU2015144266 A RU 2015144266A RU 2603660 C1 RU2603660 C1 RU 2603660C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- insert
- initiation
- metal element
- explosive charge
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B1/00—Explosive charges characterised by form or shape but not dependent on shape of container
- F42B1/02—Shaped or hollow charges
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относятся к области экспериментальной физики и могут быть использованы при исследовании высокоскоростного взаимодействия тел, например при моделировании воздействия метеоритно-техногенных частиц на конструктивные элементы защиты космических аппаратов.The invention relates to the field of experimental physics and can be used to study the high-speed interaction of bodies, for example, when modeling the impact of meteorite-technogenic particles on structural elements of spacecraft protection.
Для моделирования требуется разработка метающих устройств, позволяющих разгонять металлические элементы, массы и скорости которых соответствуют диапазонам возможных условий столкновений.For modeling, the development of throwing devices is required to accelerate metal elements whose masses and velocities correspond to the ranges of possible collision conditions.
Известны способ и устройство двухступенчатого метания элемента (см. книгу под ред. Л.П. Орленко «Физика взрыва», т. 2, изд-во «Физматлит», М., 2002 г., стр. 40). Устройство состоит из баллистической установки (БУ) и кумулятивного заряда, который выстреливается из БУ. Сначала кумулятивный заряд с металлической облицовкой в поддоне разгоняется с помощью легкогазовой или пороховой баллистической установки, затем, с помощью взрывательного устройства, детонирует взрывчатое вещество (ВВ) кумулятивного заряда, в результате чего формируется компактный элемент (КЭ).There is a known method and device of two-stage throwing of an element (see the book under the editorship of LP Orlenko “Explosion Physics”, vol. 2, publishing house “Fizmatlit”, M., 2002, p. 40). The device consists of a ballistic installation (CU) and a cumulative charge that is fired from the CU. First, the cumulative charge with a metal lining in the pan is accelerated using a gas or powder ballistic installation, then, using an explosive device, detonates the explosive substance (explosive) of the cumulative charge, as a result of which a compact element (CE) is formed.
Основным недостатком способа и устройства двухступенчатого метания элемента является сложная система подрыва заряда ВВ в полете.The main disadvantage of the method and device of a two-stage throwing element is a complex system of detonating the explosive charge in flight.
Наиболее близкими к заявляемым способу и устройству являются кумулятивное метающее устройство и способ его работы, описанные в патенте РФ №2378606, МПК F42B 1/028 (2006.01), опубл. 10.01.2010, Бюл. №1. Кумулятивное метающее устройство содержит заряд взрывчатого вещества, устройство инициирования, осевую кумулятивную выемку, кольцевой металлический вкладыш с конической наружной поверхностью, закрепленный соосно внутри заряда ВВ. Заряд ВВ выполнен кольцевой формы, устройство инициирования снабжено металлическим диском, соосно закрепленным на свободной торцевой поверхности заряда ВВ. На наружной торцевой поверхности кольцевого вкладыша соосно ему закреплен с зазором относительно ближней торцевой поверхности заряда ВВ дополнительный конусообразный металлический вкладыш, обращенный вершиной конуса внутрь кольцевого вкладыша и внутрь заряда ВВ, а осевая кумулятивная выемка выполнена в форме полусфера-цилиндр на дополнительном вкладыше. Точки инициирования устройства инициирования расположены по кольцу на наружной боковой поверхности заряда ВВ.Closest to the claimed method and device are the cumulative throwing device and the method of its operation described in RF patent No. 2378606, IPC F42B 1/028 (2006.01), publ. 01/10/2010, Bull. No. 1. The cumulative throwing device contains an explosive charge, an initiation device, an axial cumulative recess, an annular metal insert with a conical outer surface, fixed coaxially inside the explosive charge. The explosive charge is made in a ring shape, the initiation device is equipped with a metal disk coaxially mounted on the free end surface of the explosive charge. On the outer end surface of the annular liner, an additional cone-shaped metal insert facing the tip of the cone inside the annular liner and the inside of the explosive charge is coaxially aligned with the gap relative to the near end surface of the explosive charge, and the axial cumulative recess is made in the form of a hemisphere-cylinder on an additional insert. The initiation points of the initiation device are arranged in a ring on the outer lateral surface of the explosive charge.
При помощи устройства инициирования по периферийной кольцевой поверхности подрывается заряд ВВ. Под действием давления продуктов взрыва происходит сжатие кольцевого вкладыша по направлению к оси устройства. При его взаимодействии с дополнительным конусообразным металлическим вкладышем в последнем генерируется маховская ударная волна высокой амплитуды, под действием которой осевая кумулятивная выемка в нем схлопывается, формируя высокоскоростную кумулятивную струю. Подобрав параметры выемки, можно получить утолщенную без градиентную головную часть струи, которую можно рассматривать как компактный элемент. Данные способ и устройство выбраны в качестве прототипа для заявляемых способа и устройства соответственно.Using an initiation device, the explosive charge is detonated along the peripheral annular surface. Under the influence of the pressure of the explosion products, the annular liner is compressed towards the axis of the device. When it interacts with an additional conical metal insert, a high-amplitude Mach wave is generated in the latter, under the action of which the axial cumulative recess collapses in it, forming a high-speed cumulative jet. Having selected the parameters of the recess, it is possible to obtain a jet head thickened without a gradient, which can be considered as a compact element. These method and device are selected as a prototype for the inventive method and device, respectively.
Основным недостатком этого способа метания и устройства являются невозможность контроля формы КЭ, а также невозможность метания тела в форме пластины.The main disadvantage of this method of throwing and device are the inability to control the shape of the FE, as well as the inability to throw the body in the form of a plate.
Решаемой технической задачей является создание способа и устройства, позволяющих реализовать метание металлических элементов различной формы.The technical problem to be solved is the creation of a method and device that allows for the throwing of metal elements of various shapes.
Ожидаемый технический результат - проведение экспериментальных исследований высокоскоростного взаимодействия тел различной формы с преградами и использованием зарядов ВВ меньшей длины и, соответственно, массы.The expected technical result is experimental studies of the high-speed interaction of bodies of various shapes with obstacles and the use of explosive charges of shorter length and, accordingly, mass.
Технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе гиперскоростного метания металлического элемента, закрепленного со стороны свободного торца осесимметричного трубчатого заряда взрывчатого вещества, противоположного устройству инициирования заряда, включающем инициирование заряда ВВ, формирование маховской ударной волны (МУВ), в отличие от прототипа при формировании маховской ударной волны создают две поверхности ударной волны (УВ), движущиеся под разными углами относительно оси заряда с утлом наклона поверхности УВ у оси заряда большим, чем на его периферии.The technical result is achieved due to the fact that in the inventive method of hyper-speed throwing of a metal element, mounted on the free end of the axisymmetric tube charge of the explosive, opposite to the charge initiation device, which includes the initiation of the explosive charge, the formation of the Mach wave (MSW), in contrast the formation of the Mach shock wave creates two surfaces of the shock wave (shock wave), moving at different angles relative to the axis of the charge with the angle of inclination over awn hydrocarbon charge from the axis greater than at its periphery.
Технический результат достигается также за счет того, что в заявляемом кумулятивном метающем устройстве, содержащем осесимметричный трубчатый заряд взрывчатого вещества с установленным соосно внутри него вкладышем, устройство инициирования с точками инициирования, расположенными по кольцу на наружной боковой поверхности заряда ВВ со стороны одного из его торцов, в отличие от прототипа вкладыш выполнен в виде сплошного цилиндра с осевой конической выемкой со стороны устройства инициирования и осевым выступом в виде усеченного конуса с противоположной стороны, внутри выемки размещена коническая вставка, имеющая акустическую жесткость выше акустической жесткости вкладыша, направленная вершиной в направлении метания, на торцевой поверхности заряда ВВ, противоположной устройству инициирования, размещена металлическая шайба, в центральном отверстии которой закреплен метаемый металлический элемент.The technical result is also achieved due to the fact that in the inventive cumulative throwing device containing an axisymmetric tubular explosive charge with a liner installed coaxially inside it, an initiation device with initiation points located along the ring on the outer side surface of the explosive charge from one of its ends, unlike the prototype, the liner is made in the form of a continuous cylinder with an axial conical recess on the side of the initiating device and an axial protrusion in the form of a truncated cone on the opposite side, a conical insert having acoustic rigidity higher than the acoustic rigidity of the insert, directed by the apex in the throwing direction, is placed inside the recess, a metal washer is placed on the end surface of the explosive charge opposite to the initiating device, in which the metal element is fixed.
Метаемый металлический элемент может быть выполнен компактным (удлинение ≤3) или в виде пластины.Thrown metal element can be made compact (elongation ≤3) or in the form of a plate.
Метаемая металлическая пластина может быть выполнена разнотолщинной.Thrown metal plate can be made of different thickness.
Формирование двух поверхностей ударной волны, движущихся под разными углами относительно оси заряда из-за разной акустической жесткости материалов вкладыша и вставки, притом, что угол наклона поверхности УВ у оси заряда больше, чем на его периферии, приводит к тому, что при достижении ударной волной вершины вставки на оси формируется ударная волна Маха, давление в которой существенно выше, чем может быть достигнуто при контактном подрыве заряда ВВ. Из-за наличия излома поверхности УВ угол ее схождения в районе оси больше, чем на периферии вкладыша. Это способствует быстрому росту диаметра МУВ и позволяет использовать заряды ВВ меньшей длины и, соответственно, массы. Размещение на торцевой поверхности, противоположной устройству инициирования заряда ВВ, металлической шайбы с центральным отверстием позволяет (за счет ее толщины) увеличить время роста диаметра МУВ, и, следовательно, позволяет реализовать метание сформированной МУВ металлического компактного элемента большего поперечного размера или металлической пластины, в том числе и разнотолщинной.The formation of two surfaces of the shock wave moving at different angles with respect to the axis of the charge due to different acoustic stiffness of the materials of the liner and insert, despite the fact that the angle of inclination of the surface of the shock wave at the axis of the charge is greater than at its periphery, leads to the fact that when the shock wave is reached on the axis of the insert on the axis, a Mach shock wave is formed, the pressure in which is significantly higher than can be achieved by contact detonation of the explosive charge. Due to the presence of a break in the surface of the hydrocarbon, the angle of convergence in the region of the axis is larger than on the periphery of the liner. This contributes to the rapid increase in the diameter of the MSW and allows the use of explosive charges of shorter length and, accordingly, mass. Placing a metal washer with a central hole on the end surface opposite the explosive charge initiating device allows (due to its thickness) to increase the growth time of the diameter of the MSS, and, therefore, allows throwing of the formed metal compact element of a larger transverse dimension or a metal plate, including number and thickness.
Изобретения поясняются чертежами. На фиг. 1 изображено заявляемое устройство, метающее металлический компактный элемент, на фиг. 2 - заявляемое устройство, метающее металлическую пластину, на фиг. 3 приведены результаты численных расчетов, поясняющие процесс формирования МУВ.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows the inventive device, throwing a metal compact element, in FIG. 2 - the claimed device throwing a metal plate, in FIG. Figure 3 shows the results of numerical calculations explaining the process of the formation of the MSS.
Кумулятивное метающее устройство (см. фиг. 1) состоит из устройства инициирования 1, представляющего из себя пенопластовый диск, на поверхность которого наклеен слой пластического ВВ, с точками инициирования, расположенными по кольцу на наружной боковой поверхности осесимметричного заряда ВВ трубчатой формы 2 со стороны одного из его торцов, конической металлической вставки 3 и вкладыша 4 (в данном примере выполнения из полиэтилена), выполненного в виде сплошного цилиндра с осевой конической выемкой со стороны устройства инициирования и осевым выступом в виде усеченного конуса с противоположной стороны, установленных в полость заряда ВВ 2, металлической шайбы 5, размещенной на торцевой поверхности заряда ВВ 2, противоположной устройству инициирования 1, металлического элемента 6, закрепленного в центральном отверстии металлической шайбы 5. Коническая металлическая вставка 3 имеет акустическую жесткость выше акустической жесткости полиэтиленового вкладыша 4.The cumulative throwing device (see Fig. 1) consists of an
Заявляемый способ гиперскоростного метания металлического элемента реализуется с помощью заявляемого кумулятивного метающего устройства следующим образом. При помощи устройства инициирования 1 по кольцевой поверхности инициируется трубчатый заряд ВВ 2. Детонационная волна генерирует в конической металлической вставке 3 и вкладыше 4 сходящуюся коническую ударную волну, имеющую две поверхности ударной волны, движущиеся под разными углами относительно оси заряда с утлом наклона поверхности УВ у оси заряда большим, чем на его периферии (излом поверхности ударной волны вследствие большей акустической жесткости материала конической вставки 3 по сравнению с акустической жесткостью вкладыша 4).The inventive method of hyper-speed throwing a metal element is implemented using the inventive cumulative throwing device as follows. With the
При достижении УВ вершины конической металлической вставки 3, вследствие кумуляции УВ, формируется маховская ударная волна. Из-за наличия излома поверхности УВ угол схождения УВ в районе оси заряда больше, чем на периферии вкладыша 4, что приводит к быстрому росту диаметра МУВ. Размещение на торцевой поверхности заряда ВВ 2, противоположной устройству инициирования 1 металлической шайбы 5 с центральным отверстием, эквивалентно применению более длинного заряда ВВ и позволяет увеличить время роста диаметра МУВ.When the shock wave reaches the top of the conical metal insert 3, due to the accumulation of the shock wave, a Mach shock wave is formed. Due to the presence of a break in the surface of the shock wave, the angle of convergence of the shock wave in the region of the charge axis is larger than on the periphery of
В случае закрепления в центральном отверстии металлической шайбы 5 метаемого элемента 6 в виде компактного металлического элемента сформированной МУВ нагружается металлический компактный элемент 6. Под действием давления реализуется метание КЭ.In the case of fastening in the central hole of the metal washer 5 of the
В случае закрепления в центральном отверстии металлической шайбы 5 метаемого элемента 6 в виде пластины сформированной МУВ нагружается пластина. Под действием давления реализуется метание пластины (пластина может быть и разнотолщинной).In the case of fixing in the Central hole of the metal washer 5 of the
Заявляемые способ и устройства при массе заряда ВВ, близкой к массе заряда ВВ прототипа, позволяют реализовать метание металлических элементов разной формы.The inventive method and device when the mass of the explosive charge is close to the mass of the explosive charge of the prototype, it is possible to realize the throwing of metal elements of various shapes.
Таким образом, достигается технический результат - проведение экспериментальных исследований высокоскоростного метания тел различной формы с использованием зарядов ВВ меньшей массы.Thus, a technical result is achieved - experimental studies of high-speed throwing bodies of various shapes using explosive charges of lower mass.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015144266/03A RU2603660C1 (en) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | Method of hyperspeed casting of metal element and cumulative casting device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015144266/03A RU2603660C1 (en) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | Method of hyperspeed casting of metal element and cumulative casting device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2603660C1 true RU2603660C1 (en) | 2016-11-27 |
Family
ID=57774648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015144266/03A RU2603660C1 (en) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | Method of hyperspeed casting of metal element and cumulative casting device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2603660C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2587243A (en) * | 1946-10-16 | 1952-02-26 | I J Mccullough | Cutting apparatus |
RU2378606C1 (en) * | 2008-05-26 | 2010-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Cumulative launching device |
RU2383849C2 (en) * | 2008-05-26 | 2010-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Cumulative device |
RU2391620C1 (en) * | 2009-04-20 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Экспресс-технологии" | Perforator charge |
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 |
-
2015
- 2015-10-14 RU RU2015144266/03A patent/RU2603660C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2587243A (en) * | 1946-10-16 | 1952-02-26 | I J Mccullough | Cutting apparatus |
RU2378606C1 (en) * | 2008-05-26 | 2010-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Cumulative launching device |
RU2383849C2 (en) * | 2008-05-26 | 2010-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Cumulative device |
RU2391620C1 (en) * | 2009-04-20 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Экспресс-технологии" | Perforator charge |
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 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Под ред. Л.П.Орленко, Физика взрыва, Т.2, М, Физматлит, 2002, стр.40. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100990443B1 (en) | Projectiles possessing high penetration and lateral effect with integrated disintegration arrangement | |
US8375859B2 (en) | Shaped explosive charge | |
US6622632B1 (en) | Polar ejection angle control for fragmenting warheads | |
US9175940B1 (en) | Revolved arc profile axisymmetric explosively formed projectile shaped charge | |
IL184576A (en) | Kinetic energy rod warhead with aiming mechanism | |
RU2378606C1 (en) | Cumulative launching device | |
SE529287C2 (en) | Ways to initiate external explosive charge and explosive charged action components therefore | |
RU2542024C1 (en) | Method for obtainment composite cumulative jets in perforator charges | |
US20120186482A1 (en) | Kinetic energy rod warhead with blast fragmentation | |
RU2603660C1 (en) | Method of hyperspeed casting of metal element and cumulative casting device for its implementation | |
RU2383849C2 (en) | Cumulative device | |
US9395128B2 (en) | Projectile launching devices and methods and apparatus using same | |
AU2011233654B2 (en) | Multi-point time spacing kinetic energy rod warhead and system | |
RU2603684C1 (en) | Method of forming hyperspeed metal compact element and cumulative casting device for its implementation (versions) | |
RU2722193C1 (en) | Separated fragmentation-demolition head part of projectile | |
US7810431B2 (en) | Explosive charge | |
RU2553611C1 (en) | Method of forming compact metal element | |
RU2357197C1 (en) | Fuel/air explosive payload of jet missile | |
CN110749248B (en) | Uniform scattering device and scattering method for damage evaluation microsystem in warhead | |
US9638500B1 (en) | Fragmentation warhead with flexible liner | |
US7284490B1 (en) | Rod warhead systems and associated methods | |
RU2525330C1 (en) | Device for generating compact element | |
Kolpakov et al. | Simulation of the design process of the high-speed elongated aircrafts with variable form | |
RU2645099C1 (en) | Detonation engine | |
RU2693207C1 (en) | Device for forming high-speed elongated fluted element, including self-winding element |