RU2773393C1 - Способ формирования высокоскоростного металлического компактного элемента и метающее устройство для его осуществления - Google Patents
Способ формирования высокоскоростного металлического компактного элемента и метающее устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773393C1 RU2773393C1 RU2021124773A RU2021124773A RU2773393C1 RU 2773393 C1 RU2773393 C1 RU 2773393C1 RU 2021124773 A RU2021124773 A RU 2021124773A RU 2021124773 A RU2021124773 A RU 2021124773A RU 2773393 C1 RU2773393 C1 RU 2773393C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal lining
- channel
- speed
- axial
- cumulative
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 230000001186 cumulative Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001681 protective Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Группа изобретений относится к области экспериментальной физики и может быть использована для исследования высокоскоростного взаимодействия тел, например, для моделирования воздействия метеорно-техногенных частиц на защитные системы космических аппаратов. Способ включает инициирование заряда взрывчатого вещества (ВВ), снабженного притупленной осевой кумулятивной выемкой с металлической облицовкой с соосно размещенным в выемке вкладышем, разгон металлической облицовки притупленной осевой кумулятивной выемки под действием продуктов взрыва заряда ВВ, формирование высокоскоростной кумулятивной струи из разогнанной металлической облицовки. Вкладыш выполняют из высокоплотного материала, снабжают сквозным осевым каналом, в котором на заданном расстоянии от его начала размещают метаемый элемент в виде пластины, имеющей прогиб, направленный в сторону кумулятивной выемки. Канал со стороны металлической облицовки до метаемого элемента заполняют гомогенным материалом с низкой акустической жесткостью. Кумулятивной струей из разогнанной металлической облицовки сжимают гомогенный материал с низкой акустической жесткостью, которым разгоняют установленный за ним метаемый элемент. Канал во вкладыше может быть выполнен сужающимся в направлении метания или выполнен ступенчатым, при этом метаемый элемент установлен в части с меньшим сечением. Технический результат заключается в обеспечении проведения исследований высокоскоростного взаимодействия компактного элемента с преградами в расширенном диапазоне скоростей. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Группа изобретений относится к области экспериментальной физики и может быть использована для исследования высокоскоростного взаимодействия тел, например, для моделирования воздействия метеорно-техногенных частиц на защитные системы космических аппаратов. Для решения данной задачи требуется разработка метающих устройств, позволяющих получать гиперскоростные металлические компактные элементы (КЭ), размеры массы и скорости которых соответствуют диапазонам возможных условий столкновений.
Известен способ формирования высокоскоростного металлического компактного элемента, реализуемый при работе кумулятивного метающего устройства, описанного в патенте РФ RU 2383849 C1, 10.03.2010, Бюл. №7, МПК FP42B 1/028(2006.01), «Кумулятивное устройство». Кумулятивное устройство содержит цилиндрический заряд взрывчатого вещества (ВВ) с осевой кумулятивной выемкой в форме полусфера-цилиндр с металлической облицовкой, детонационное устройство. В полости кумулятивной выемки заряда соосно с ней установлен металлический вкладыш в виде стакана с осевой кумулятивной выемкой в форме полусфера-цилиндр 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 диаметра наружной боковой поверхности заряда, расположена с заданным зазором относительно ближе расположенного торца заряда.
Кумулятивное метающее устройство работает следующим образом. При помощи детонатора подрывают заряд ВВ. Под действием продуктов взрыва заряда ВВ происходит разгон, затем схлопывание металлической облицовки кумулятивной выемки. При схлопывании облицовки в определенный момент времени на ней образуется плоский участок, который при ударе о вкладыш генерирует в материале последнего мощную ударную волну, под действием которой кумулятивная выемка вкладыша схлопывается, формируя высокоскоростную кумулятивную струю. Подобрав параметры кумулятивной выемки вкладыша (радиус полусферической части и высоту цилиндрического участка) получают утолщенную безградиентную по скорости головную часть струи, которую можно рассматривать как высокоскоростной компактный элемент. Данное устройство и способ, реализуемые при его работе выбраны в качестве прототипов для заявляемых способа и устройства.
Основным недостатком этих способа и устройства являются физические ограничения на скорость метания - около двух скоростей звука в материале вкладыша.
Решаемой технической задачей является создание способа и устройства, позволяющих реализовать метание металлических компактных элементов с повышенной по сравнению с прототипом скоростью.
Ожидаемый технический результат - проведение экспериментальных исследований высокоскоростного взаимодействия тел в расширенном диапазоне скоростей, формирование высокоскоростного металлического компактного элемента.
Технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе формирования высокоскоростного металлического компактного элемента (КЭ), включающем инициирование заряда взрывчатого вещества (ВВ), снабженного притупленной осевой кумулятивной выемкой с металлической облицовкой с соосно размещенным в выемке вкладышем, разгон металлической облицовки кумулятивной выемки под действием продуктов взрыва заряда ВВ, формирование высокоскоростной кумулятивной струи из разогнанной металлической облицовки, в отличие от прототипа, вкладыш выполняют из высокоплотного материала, снабжают сквозным осевым каналом, в котором на заданном расстоянии от его начала размещают метаемый элемент в виде пластины, имеющей прогиб, направленный в сторону кумулятивной выемки, канал со стороны металлической облицовки до метаемого элемента заполняют гомогенным материалом с низкой акустической жесткостью, кумулятивной струей из разогнанной металлической облицовки сжимают гомогенный материал, которым разгоняют установленный за ним метаемый элемент.
Технический результат достигается также за счет того, что в заявляемом метающем устройстве, содержащем цилиндрический заряд взрывчатого вещества, выполненную в нем притупленную осевую кумулятивную выемку с металлической облицовкой, соосно размещенный в выемке вкладыш, средство инициирования, в отличие от прототипа, вкладыш выполнен из высокоплотного материала, снабжен сквозным осевым каналом, в котором на заданном расстоянии от его начала размещен метаемый элемент в виде пластины, имеющей прогиб, направленный в сторону кумулятивной выемки, канал со стороны металлической облицовки до метаемого элемента заполнен гомогенным материалом с низкой акустической жесткостью.
Канал во вкладыше может быть выполнен сужающимся в направлении метания или выполнен ступенчатым, при этом метаемый элемент установлен в части с меньшим сечением.
В результате использования всей совокупности признаков заявляемых способа и метающего устройства обеспечивается формирование высокоскоростного металлического компактного элемента путем сжатия кумулятивной струей из разогнанной металлической облицовки - массивным «тяжелым» поршнем гомогенного материала с низкой акустической жесткостью - «легкого» материала и разгона им относительно тонкого металлического метаемого элемента до гиперзвуковой скорости. В процессе набора скорости изначально тонкий метаемый элемент формируется в компактный.
Применение гомогенного материала с низкой акустической жесткостью позволяет с минимальными затратами передать импульс от кумулятивной струи к метаемому элементу обеспечив его высокую скорость движения.
Повышение скорости метания элемента обеспечивается эффектом усиления сжатия гомогенного материала в сужающемся канале. Формирование из метаемого элемента компактного элемента (КЭ) обеспечивается выполнением в нем прогиба, направленного в сторону гомогенного («легкого») материала. Это позволяет придать периферийным участкам метаемого элемента радиальную составляющую скорости, под действием которой они сойдутся к оси, придав элементу компактность.
Группа изобретений поясняется чертежом.
Метающее устройство содержит средство инициирования 1 (например, электродетонатор), цилиндрический заряд 2 взрывчатого вещества, выполненную в нем притупленную осевую кумулятивную выемку (например, в форме полусферы-цилиндра или сферический сегмент-конус), с металлической облицовкой 3 (первый каскад), соосно размещенный в выемке вкладыш 4 (второй каскад).
Вкладыш 4 выполнен из высокоплотного материала, (что позволяет вкладышу выполнить функцию ствола, внутри которого давление более 100 ГПа), снабжен сквозным осевым каналом 7, в котором на заданном расстоянии от его начала размещен метаемый элемент 6 в виде пластины, имеющей прогиб, направленный в сторону кумулятивной выемки. Канал 7 со стороны металлической облицовки 3 до метаемого элемента заполнен гомогенным материалом 5 с низкой акустической жесткостью (например, полимером).
Канал 7 во вкладыше 4 может быть выполнен сужающимся в направлении метания или выполнен ступенчатым при этом метаемый элемент 6 установлен в части с меньшим сечением. Обе конфигурации позволяют увеличить количество «легкого» материала, участвующего в разгоне метаемого элемента, что способствует увеличению его скорости.
Заявляемый способ формирования высокоскоростного металлического компактного элемента реализуется с помощью заявляемого метающего устройства следующим образом. При помощи средства инициирования 1 подрывают заряд ВВ 2. Под действием продуктов детонации из облицовки 3 формируют высокоскоростную кумулятивную струю. Притупленная форма облицовки 3 способствует формированию струи с относительно большим поперечным размером (относительно «толстой» струи). Эта струя, имея высокую скорость (несколько километров в секунду) и поперечный размер не менее диаметра канала 7 вкладыша 4, взаимодействует с гомогенным материалом 5, исполняя роль массивного поршня и сжимая его до высокого (более 100 ГПа) давления. В свою очередь, гомогенный материал 5, исполняя роль толкающей среды, разгоняет метаемый элемент 6 до высокой (более 11 км/с) скорости. Благодаря прогибу метаемого элемента 6, он в процессе движения формируется в КЭ. Форма метаемого элемента 6 (сферический сегмент, тупой конус, гиперболоид вращения, параболоид вращения, и т.п.) и величина прогиба влияют на распределение радиальной составляющей скорости в его материале, а, следовательно, и на форму КЭ. Эти параметры подбираются по результатам предварительных численных расчетов.
Использование сужающегося канала 7 позволяет повысить скорость метания за счет использования эффекта усиления сжатия вещества в сужающемся канале.
Таким образом, решается задача формирования высокоскоростного металлического элемента и обеспечения проведения исследований высокоскоростного взаимодействия тел в расширенном диапазоне скоростей.
Claims (4)
1. Способ формирования высокоскоростного металлического компактного элемента (КЭ), включающий инициирование заряда взрывчатого вещества (ВВ), снабженного притупленной осевой кумулятивной выемкой с металлической облицовкой с соосно размещенным в выемке вкладышем, разгон металлической облицовки притупленной осевой кумулятивной выемки под действием продуктов взрыва заряда ВВ, формирование высокоскоростной кумулятивной струи из разогнанной металлической облицовки, отличающийся тем, что вкладыш выполняют из высокоплотного материала, снабжают сквозным осевым каналом, в котором на заданном расстоянии от его начала размещают метаемый элемент в виде пластины, имеющей прогиб, направленный в сторону притупленной осевой кумулятивной выемки, канал со стороны металлической облицовки до метаемого элемента заполняют гомогенным материалом с низкой акустической жесткостью, кумулятивной струей из разогнанной металлической облицовки сжимают гомогенный материал с низкой акустической жесткостью, которым разгоняют установленный за ним метаемый элемент.
2. Метающее устройство для формирования высокоскоростного металлического компактного элемента (КЭ), содержащее цилиндрический заряд взрывчатого вещества, выполненную в нем притупленную осевую кумулятивную выемку с металлической облицовкой, соосно размещенный в притупленной осевой кумулятивной выемке вкладыш, средство инициирования, отличающееся тем, что вкладыш выполнен из высокоплотного материала, снабжен сквозным осевым каналом, в котором на заданном расстоянии от его начала размещен метаемый элемент в виде пластины, имеющей прогиб, направленный в сторону притупленной осевой кумулятивной выемки, канал со стороны металлической облицовки до метаемого элемента заполнен гомогенным материалом с низкой акустической жесткостью.
3. Метающее устройство по п. 2, отличающееся тем, что канал во вкладыше выполнен сужающимся в направлении метания.
4. Метающее устройство по п. 2, отличающееся тем, что канал во вкладыше выполнен ступенчатым, при этом метаемый элемент установлен в части с меньшим сечением.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773393C1 true RU2773393C1 (ru) | 2022-06-03 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2587243A (en) * | 1946-10-16 | 1952-02-26 | I J Mccullough | Cutting apparatus |
FR2041498A5 (en) * | 1969-04-28 | 1971-01-29 | France Etat | Hollow charge loading |
RU2072501C1 (ru) * | 1994-02-16 | 1997-01-27 | Долгобородов Александр Юрьевич | Взрывной трубчатый ускоритель |
RU2378606C1 (ru) * | 2008-05-26 | 2010-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Кумулятивное метающее устройство |
RU2383849C2 (ru) * | 2008-05-26 | 2010-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Кумулятивное устройство |
RU2412338C1 (ru) * | 2009-12-07 | 2011-02-20 | Владилен Федорович Минин | Способ и устройство (варианты) формирования высокоскоростных кумулятивных струй для перфорации скважин с глубокими незапестованными каналами и с большим диаметром |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2587243A (en) * | 1946-10-16 | 1952-02-26 | I J Mccullough | Cutting apparatus |
FR2041498A5 (en) * | 1969-04-28 | 1971-01-29 | France Etat | Hollow charge loading |
RU2072501C1 (ru) * | 1994-02-16 | 1997-01-27 | Долгобородов Александр Юрьевич | Взрывной трубчатый ускоритель |
RU2378606C1 (ru) * | 2008-05-26 | 2010-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Кумулятивное метающее устройство |
RU2383849C2 (ru) * | 2008-05-26 | 2010-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Кумулятивное устройство |
RU2412338C1 (ru) * | 2009-12-07 | 2011-02-20 | Владилен Федорович Минин | Способ и устройство (варианты) формирования высокоскоростных кумулятивных струй для перфорации скважин с глубокими незапестованными каналами и с большим диаметром |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7231876B2 (en) | Projectiles possessing high penetration and lateral effect with integrated disintegration arrangement | |
Birkhoff et al. | Explosives with lined cavities | |
US9175940B1 (en) | Revolved arc profile axisymmetric explosively formed projectile shaped charge | |
US7752972B1 (en) | Low reaction rate, high blast shaped charge waveshaper | |
US4776272A (en) | Projectile-forming charge | |
US4359943A (en) | Shaped charge warhead including shock wave forming surface | |
US9482499B1 (en) | Explosively formed projectile (EFP) with cavitation pin | |
US6510797B1 (en) | Segmented kinetic energy explosively formed penetrator assembly | |
US6308634B1 (en) | Precursor-follow through explosively formed penetrator assembly | |
Ma et al. | Formation and impact-induced separation of tandem EFPs | |
US4466353A (en) | High velocity jet shaped charge | |
US4187782A (en) | Shaped charge device | |
RU2773393C1 (ru) | Способ формирования высокоскоростного металлического компактного элемента и метающее устройство для его осуществления | |
RU73727U1 (ru) | Устройство формирования компактного элемента | |
Ge et al. | Study on jet formation behavior and optimization of trunconical hypercumulation shaped charge structure | |
US9395128B2 (en) | Projectile launching devices and methods and apparatus using same | |
US5303632A (en) | Projectile propelling system | |
RU2491497C1 (ru) | Способ и устройство формирования кумулятивных струй с устранением эффекта вращения кумулятивных зарядов | |
SE467594B (sv) | Motmassa foer rekylfria vapen | |
Li et al. | Research on the optimum length–diameter ratio of the charge of a multimode warhead | |
RU2492415C1 (ru) | Осколочно-фугасный боеприпас направленного действия | |
US7810431B2 (en) | Explosive charge | |
Waggener | The evolution of air target warheads | |
Wenzel | A review of explosive accelerators for hypervelocity impact | |
CN201697553U (zh) | 超高速克量级球形弹丸发射装置 |