RU2775320C1 - Barrier penetrating probe - Google Patents
Barrier penetrating probe Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775320C1 RU2775320C1 RU2022101846A RU2022101846A RU2775320C1 RU 2775320 C1 RU2775320 C1 RU 2775320C1 RU 2022101846 A RU2022101846 A RU 2022101846A RU 2022101846 A RU2022101846 A RU 2022101846A RU 2775320 C1 RU2775320 C1 RU 2775320C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tip
- rear compartment
- probe
- penetrating
- barrier
- Prior art date
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 230000000149 penetrating Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 27
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005474 detonation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000789 fastener Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 13
- 238000011068 load Methods 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 102220005306 rs33926796 Human genes 0.000 description 1
- 230000002522 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной и военной технике, а конкретно к проникающим зондам или пенетраторам для исследования процесса высокоскоростного проникания в преграду, а также к изделиям одноразового применения с повышенной проникающей способностью, обеспечивающих преодоление различных преград (броня, грунт, бетон, лед и пр.) для гарантированного поражения целей, защищенных такими преградами. Кроме того, с развитием военной и ракетно-космической отраслей постоянно расширяется круг задач по изучению свойств различных преград, исследуемых в условиях высокоскоростного соударения, в том числе грунтов небесных тел.The invention relates to measuring and military equipment, and specifically to penetrating probes or penetrators for studying the process of high-speed penetration into an obstacle, as well as to disposable products with increased penetrating ability, which provide overcoming various obstacles (armor, soil, concrete, ice, etc.) for guaranteed destruction of targets protected by such barriers. In addition, with the development of the military and rocket-space industries, the range of tasks for studying the properties of various obstacles studied under conditions of high-speed impact, including soils of celestial bodies, is constantly expanding.
Одной из основных проблем создания проникающих зондов исследовательского характера и различного рода изделий одноразового применения является сохранение работоспособности полезной нагрузки (ПН) при высоких уровнях механических нагружений. Для исследовательских зондов полезной нагрузкой является измерительная и регистрирующая аппаратура, фиксирующая параметры процесса проникания, для изделий одноразового применения полезной нагрузкой является заряд взрывчатого вещества (ВВ), обеспечивающий поражение защищенных преградами целей.One of the main problems in the creation of penetrating probes of a research nature and various types of disposable products is the preservation of the payload (PN) performance at high levels of mechanical loading. For research probes, the payload is measuring and recording equipment that records the parameters of the penetration process; for disposable products, the payload is an explosive charge that ensures the destruction of targets protected by obstacles.
Основными направлениями обеспечения повышенных характеристик проникающих зондов и изделий одноразового применения являются:The main directions for providing improved characteristics of penetrating probes and disposable products are:
- совершенствование конструкции и прочностных характеристик корпусов зондов и их лидирующих элементов (пенетраторов);- improvement of the design and strength characteristics of probe bodies and their leading elements (penetrators);
- применение лидирующих зарядов, обеспечивающих образование каверны в преграде для последующего проникания в нее основного корпуса зонда с ПН;- the use of leading charges, providing the formation of a cavity in the barrier for subsequent penetration into it of the main body of the probe with PN;
- применение корпусов зондов и пенетраторов в виде составных элементов с обеспечением их трансформации (передвижение, разрушение и др.) перед прониканием в преграду и/или в процессе движения в каверне;- the use of probe bodies and penetrators in the form of composite elements with the provision of their transformation (movement, destruction, etc.) before penetrating into the barrier and/or during movement in the cavity;
- применение в конструкции проникающего зонда различных демпфирующих устройств, обеспечивающих снижение ударных нагрузок.- the use of various damping devices in the design of the penetrating probe, which ensure the reduction of shock loads.
При высоких скоростях соударения давления, реализуемые в конструкции зонда, транслируются с помощью ударных волн (УВ). В тех случаях, когда прилагаемое напряжение превышает некоторую величину, определяемую пределом текучести, в материале распространяется система двух волн: упругой и следующей за ней пластической. Такое ударно-пластическое состояние связано обычно с воздействием интенсивных нагрузок, например, высокоскоростное соударение или детонация взрывчатого вещества. Движение фронта ударной волны происходит со скоростью распространения звуковых возмущений в материале конструкции, давление в ней определяется динамическим пределом текучести материала, при этом скорость пластической волны зависит от величины приложенного давления.At high impact velocities, the pressures implemented in the probe design are transmitted using shock waves (SWs). In those cases when the applied stress exceeds a certain value determined by the yield strength, a system of two waves propagates in the material: elastic and plastic following it. Such a shock-plastic state is usually associated with the impact of intense loads, for example, high-speed impact or detonation of an explosive. The movement of the shock wave front occurs at the speed of propagation of sound disturbances in the material of the structure, the pressure in it is determined by the dynamic yield strength of the material, while the speed of the plastic wave depends on the magnitude of the applied pressure.
В статье О.И. Жиганова, В.Ю. Клименко, М.А. Невоструевой «Разработка методом компьютерного моделирования способа эффективного гашения энергии пули», журнал «Оборонная техника», №1-2, 2017 г. [1], представлены результаты компьютерного моделирования процесса проникания стальной пули калибра 7,62 мм при скорости 700 м/с в гетерогенную броню - слойки, состоящей из пластичного и хрупкого материалов. Графики изменения скорости показывают, что время полного торможения пули происходит за время ≈ 70 мкс при применении керамики в качестве хрупкого материала. При этом на графике изменения скорости пули можно выделить три характерных участка: в течение ≈ 10 мкс по мере внедрения наконечника пули в преграду происходит плавное снижение скорости на несколько десятков м/с, при этом реализуется перегрузка ≈ 105, на втором участке происходит интенсивное снижение скорости, практически по линейному закону, с увеличением перегрузки до ≈ 106, на третьем участке происходит плавное снижение скорости и перегрузки до нулевого значения.In the article by O.I. Zhiganova, V.Yu. Klimenko, M.A. Nevostrueva “Development by computer simulation of a method for effectively extinguishing the energy of a bullet”, the journal “Defense Technology”, No. 1-2, 2017 [1], presents the results of computer simulation of the process of penetration of a steel bullet of caliber 7.62 mm at a speed of 700 m/s into heterogeneous armor - puffs, consisting of ductile and brittle materials. Graphs of velocity change show that the full deceleration time of the bullet occurs in ≈ 70 µs when ceramic is used as a brittle material. At the same time, three characteristic sections can be distinguished on the graph of the change in the speed of the bullet: for ≈ 10 μs, as the bullet tip penetrates the barrier, a gradual decrease in speed occurs by several tens of m/s, while an overload of ≈ 10 5 is realized, in the second section there is an intensive decrease speed, practically according to a linear law, with an increase in overload to ≈ 10 6 , in the third section there is a smooth decrease in speed and overload to zero.
Представленный пример дает качественную картину процесса проникания тел в преграды, причем характерный для относительно однородной структуры преграды. В случае размещения в преграде слоя из высокоплотного и прочного материала, например пластины из вольфрамового сплава, процесс торможения проникающего тела будет еще более интенсивным. Если для процесса торможения пули указанный фактор можно считать положительным (необходимо погасить энергию пули), то для зонда, обеспечивающего измерение параметров проникания, это может привести к его преждевременному разрушению.The presented example gives a qualitative picture of the process of penetration of bodies into obstacles, and it is characteristic of a relatively homogeneous structure of the obstacle. If a layer of high-density and durable material, such as a tungsten alloy plate, is placed in the barrier, the process of deceleration of the penetrating body will be even more intense. If for the bullet deceleration process this factor can be considered positive (it is necessary to extinguish the energy of the bullet), then for the probe, which provides measurement of penetration parameters, this can lead to its premature destruction.
Известен патент US №6186072, МПК F42B 12/06, 12/74 под названием «Монолитный балластный пенетратор». Изобретение представляет собой пенетратор, способный доставлять рабочую ПН в высокопрочную преграду, такую как железобетон. Пенетратор включает монолитный корпус, выполненный из высокопрочного стального сплава. Корпус включает в себя носовую часть, содержащую первую полую часть, в которой размещен балласт, выполненный в виде вставки из плотного тяжелого материала. Корпус дополнительно включает в себя вторую полую часть, в которой размещена полезная нагрузка, закрепленная в торцевой части. Пенетратор обеспечивает высокую проникающую способность, что обеспечивается прочным корпусом и передним расположением центра масс за счет размещения в носовой части балласта. Тем не менее, условия встречи данного пенетратора с преградой, в частности по скорости соударения, будут ограничены ударостойкостью полезной нагрузки, так как демпфирование ударных нагрузок осуществляется только за счет элементов ее крепления к торцевой части корпуса, при этом ослабление ударных волн в цельном металлическом корпусе будет минимальным.Known patent US No. 6186072, IPC F42B 12/06, 12/74 called "Monolithic ballast penetrator". The invention is a penetrator capable of delivering a working PN to a high-strength barrier, such as reinforced concrete. The penetrator includes a monolithic body made of high-strength steel alloy. The body includes a bow containing the first hollow part, in which the ballast is placed, made in the form of an insert from a dense heavy material. The body additionally includes a second hollow part, which accommodates a payload fixed in the end part. The penetrator provides high penetrating power, which is ensured by a strong hull and a front location of the center of mass due to the placement in the bow of the ballast. However, the conditions for the encounter of this penetrator with an obstacle, in particular in terms of impact speed, will be limited by the shock resistance of the payload, since shock load damping is carried out only due to the elements of its fastening to the end part of the housing, while the attenuation of shock waves in a solid metal housing will be minimal.
Известен патент US №8297189, МПК F42B 12/207 F42C 19/02, под названием «Устройство снаряда». Изобретение относится к так называемому демпфированию взрывателя в снарядах, в частности, имеющих встроенную задержку срабатывания. В патенте описан снаряд, имеющий, по меньшей мере, один демпфирующий элемент, расположенный между торцом взрывателя и снарядом и/или между передней частью взрывателя и резьбовым кольцом или аналогичным крепежным элементом. Демпфирующий элемент имеет форму диска, кольца или короба и состоит из материала с более низким акустическим импедансом, чем материал снаряда.Known patent US No. 8297189, IPC F42B 12/207 F42C 19/02, called "projectile device". The invention relates to the so-called fuse damping in projectiles, in particular those having a built-in delay. The patent describes a projectile having at least one damping element located between the end of the fuse and the projectile and/or between the front of the fuse and a threaded ring or similar fastener. The damping element is in the form of a disc, a ring or a box and consists of a material with a lower acoustic impedance than the material of the projectile.
К недостаткам следует отнести то, что устройство направлено лишь на демпфирование взрывателя, таким образом, при высоких ударных воздействиях демпфирующие элементы не способны достаточно снизить ударные воздействия на весь снаряд, что приведет к его разрушению.The disadvantages include the fact that the device is aimed only at damping the fuse, thus, at high shock effects, the damping elements are not able to sufficiently reduce the shock effects on the entire projectile, which will lead to its destruction.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению, принятому в качестве прототипа, является многозарядный снаряд, описанный в патенте US №5952604, МПК F42B 12/16, опубл. 14.09.1999 г., содержащий корпус, выполненный в виде последовательно соединенных наконечника и заднего отсека, с размещенной в нем полезной нагрузкой, соединительное устройство для обеспечения осевого перемещения относительно друг друга последовательно соединяемых наконечника и заднего отсека.The closest technical solution to the claimed invention, adopted as a prototype, is a multiply charged projectile described in US patent No. 5952604, IPC F42B 12/16, publ. 09/14/1999, containing a body made in the form of a series-connected tip and a rear compartment, with a payload placed in it, a connecting device for providing axial movement relative to each other of the serially connected tip and the rear compartment.
Рассматриваемое техническое решение обладает рядом недостатков. В указанном снаряде при высоких ударных нагрузках демпфирующая секция не способна достаточно снизить ударные воздействия на второе зарядное устройство в силу того, что крепление отсеков между собой выполнено с помощью резьбового соединения.The considered technical solution has a number of disadvantages. In the specified projectile at high impact loads, the damping section is not able to sufficiently reduce the impact on the second charger due to the fact that the compartments are fastened to each other using a threaded connection.
Согласно теории распространения упругих волн в твердых телах, на границе раздела сред происходит преобразование падающих ударных волн в отраженные и преломленные, которые определяют дальнейшее распределение энергии волн между контактирующими средами. При этом важную роль играет так называемый акустический импеданс среды, определяемый как произведение плотности среды на скорость звука в ней. При одинаковых импедансах контактирующих сред и нормальном распределении падающей волны, отраженные волны не образуются, следовательно, практически вся энергия падающей ударной волны будет передана во вторую среду.According to the theory of elastic wave propagation in solids, at the interface between media, incident shock waves are transformed into reflected and refracted ones, which determine the further distribution of wave energy between the contacting media. In this case, the so-called acoustic impedance of the medium, defined as the product of the density of the medium and the speed of sound in it, plays an important role. With the same impedances of the contacting media and the normal distribution of the incident wave, reflected waves are not formed, therefore, almost all the energy of the incident shock wave will be transferred to the second medium.
Учитывая, что материал демпфирующей секции должен обладать способностью поглощения энергии ударных волн при обеспечении достаточной прочности, предпочтительным является применение в качестве материала демпфирующей секции пластмассы, то есть материала, имеющего относительно малый акустический импеданс и низкие прочностные характеристики, что требует практически осесимметричной передачи усилий с передней секции корпуса на заднюю. Следовательно, работоспособность описанного снаряда обеспечивается при существенном ограничении условий его функционирования на траектории полета (угол атаки) и при взаимодействии с преградой (угол встречи).Considering that the material of the damping section must be able to absorb shock wave energy while providing sufficient strength, it is preferable to use plastic as the material of the damping section, that is, a material having a relatively low acoustic impedance and low strength characteristics, which requires an almost axisymmetric transmission of forces from the front body sections to the rear. Consequently, the operability of the described projectile is ensured with a significant limitation of the conditions for its operation on the flight path (angle of attack) and when interacting with an obstacle (angle of impact).
Следует также отметить недостаток указанного устройства, заключающийся в неэффективном демпфировании ударных воздействий, после устранения зазора при напряженном состоянии демпфирующей секции, ввиду того, что отличия в импедансах применяемых конструкционных материалов корпуса и жесткого опорного устройства незначительны, при этом затухание энергии ударных волн, передаваемых из переднего отека в задний будет не столь существенным.It should also be noted the disadvantage of this device, which consists in inefficient shock damping, after eliminating the gap in the stressed state of the damping section, due to the fact that the differences in the impedances of the used structural materials of the housing and the rigid support device are insignificant, while the attenuation of the energy of shock waves transmitted from the front swelling in the back will not be so significant.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение максимального снижения ударных воздействий (перегрузки), действующих на полезную нагрузку зонда при взаимодействии с преградой, вызванных высокоскоростным соударением и/или связанных с воздействием детонации взрывчатого вещества, при применении лидирующих зарядов.The objective of the claimed invention is to ensure the maximum reduction of shock effects (overload) acting on the probe payload when interacting with an obstacle, caused by high-speed impact and/or associated with the impact of explosive detonation, when using leading charges.
Технический результат, который позволяет решить поставленную задачу, заключается в создании проникающего в преграду зонда, позволяющего обеспечить максимальное снижение ударных воздействий на ПН при взаимодействии с преградой, вызванных высокоскоростным соударением и/или связанных с воздействием детонации взрывчатого вещества, при применении лидирующих зарядов.The technical result, which allows solving the problem, is to create a probe penetrating into the barrier, which allows to ensure the maximum reduction in impact effects on the launcher when interacting with the barrier, caused by high-speed impact and / or associated with the impact of explosive detonation, when using leading charges.
Это достигается тем, что в проникающем в преграду зонде, содержащем корпус, выполненный в виде последовательно соединенных наконечника и заднего отсека с размещенной в нем полезной нагрузкой, соединительное устройство для обеспечения осевого перемещения относительно друг друга, согласно изобретению, соединительное устройство выполнено в виде фланцевого стыка с цилиндрическими или коническими поверхностями для взаимодействия посадочных поверхностей наконечника и заднего отсека, при этом между фланцами наконечника и заднего отсека выполнен зазор, в который установлен вкладыш из пластичного материала, акустический импеданс которого меньше акустического импеданса материала наконечника, причем на контактируемых цилиндрических или конических поверхностях наконечника и заднего отсека расположены совмещенные канавки различной длины, в меньшей из которых размещено разжимное упорное кольцо.This is achieved by the fact that in the probe penetrating into the barrier, containing a body made in the form of a series-connected tip and a rear compartment with a payload placed in it, a connecting device for ensuring axial movement relative to each other, according to the invention, the connecting device is made in the form of a flange joint with cylindrical or conical surfaces for the interaction of the seating surfaces of the tip and the rear compartment, while a gap is made between the flanges of the tip and the rear compartment, in which an insert made of plastic material is installed, the acoustic impedance of which is less than the acoustic impedance of the tip material, moreover, on the contacting cylindrical or conical surfaces of the tip and the rear compartment there are combined grooves of various lengths, in the smaller of which an expanding thrust ring is located.
Кроме того, с целью обеспечения требуемых динамических упруго-пластических свойств демпфирующего устройства на вкладыш установлено кольцо, выполненное из пластичного металлического материала.In addition, in order to ensure the required dynamic elastic-plastic properties of the damping device, a ring made of a plastic metal material is installed on the liner.
Кроме того, с целью уменьшения передачи энергии ударных волн в задний отсек в начальной фазе деформирования вкладыша, вкладыш выполнен из фторопласта.In addition, in order to reduce the transfer of shock wave energy to the rear compartment in the initial phase of deformation of the liner, the liner is made of fluoroplast.
Кроме того, с целью уменьшения передачи энергии ударных волн в задний отсек в основной стадии деформирования вкладыша, кольцо изготовлено из свинца.In addition, in order to reduce the transfer of shock wave energy to the rear compartment in the main stage of deformation of the liner, the ring is made of lead.
Кроме того, с целью уменьшения передачи энергии ударных волн в задний отсек в начальной фазе взаимодействия наконечника и заднего отсека, между вкладышем и фланцем наконечника выполнен заданный воздушный промежуток.In addition, in order to reduce the transfer of shock wave energy to the rear compartment in the initial phase of interaction between the tip and the rear compartment, a predetermined air gap is made between the liner and the flange of the tip.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the state of the art carried out by the applicant, including the search for patent and scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all essential features of the claimed invention, and the definition from the list identified analogues of the prototype, as the closest analogue in terms of the set of features, made it possible to identify a set of distinctive features that are essential in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed object, set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under the current legislation.
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.To verify the compliance of the claimed invention with the condition of inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that coincide with the features of the claimed invention that are distinctive from the prototype, the results of which show that the claimed invention does not follow for a specialist explicitly from the known technical level of technology.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step".
Предлагаемое изобретение проиллюстрировано следующим чертежом, гдеThe present invention is illustrated in the following drawing, where
на фиг. 1 - представлено продольное сечение проникающего в преграду зонда в исходном состоянии при подходе к преграде,in fig. 1 - shows a longitudinal section of the probe penetrating into the barrier in the initial state when approaching the barrier,
на фиг. 2 - изображен вариант выполнения вкладыша и кольца.in fig. 2 shows an embodiment of the insert and ring.
На чертежах введены следующие обозначения:The following designations are introduced in the drawings:
1 - наконечник;1 - tip;
2 - посадочная поверхность;2 - landing surface;
3 - задний отсек;3 - rear compartment;
4 - полезная нагрузка (ПН);4 - payload (PN);
5 - крепежное устройство;5 - fastening device;
6 - проточка;6 - groove;
7 - торцевая поверхность наконечника;7 - end surface of the tip;
8 - торцевая поверхность заднего отсека;8 - end surface of the rear compartment;
9 - кольцо;9 - ring;
10 - фланец наконечника;10 - tip flange;
11 - фланец заднего отсека;11 - rear compartment flange;
12 - вкладыш;12 - insert;
13 - кольцо;13 - ring;
14 - канавка заднего отсека;14 - groove of the rear compartment;
15 - канавка наконечника;15 - tip groove;
16 - разжимное упорное кольцо;16 - expanding thrust ring;
17 - устройство демпфирования.17 - damping device.
Проникающий в преграду зонд содержит корпус (фиг. 1), выполненный в виде заостренного наконечника 1, изготовленного из высокопрочного материала (вольфрам, обедненный уран, сталь), соединенного по посадочной поверхности 2, например цилиндрической, с задним отсеком 3, с установленной в нем полезной нагрузкой 4, закрепленной в торцевой части корпуса крепежным устройством 5. В качестве полезной нагрузки может быть как регистрирующая аппаратура, так и заряд ВВ в случае использования зонда в качестве изделия одноразового применения. На наружной поверхности зонда выполнена проточка 6, при этом между торцевыми поверхностями наконечника 7 и заднего отсека 8, образован зазор "А", проточка 6 снаружи закрыта тонкостенным кольцом 9, выполненным, например, из неметаллического материала. В проточке 6 установлен вкладыш 12, выполненный из пластичного материала, например, фторопласта, или на вкладыш 12 установлено кольцо 13 (фиг. 2), выполненное из пластичного металлического материала, например свинца.Penetrating into the barrier probe contains a housing (Fig. 1), made in the form of a pointed tip 1, made of high-strength material (tungsten, depleted uranium, steel), connected to the
Выполнение вкладыша 12 при заданной характеристике его акустического импеданса с кольцом 13 обеспечивает требуемые пластические свойства, с учетом динамики процесса (время проникания до сотен миллисекунд) и высоких нагрузок при ударном воздействии. Выполнение воздушного промежутка между фланцем наконечника 10 и вкладышем 12 позволяет уменьшить передачу энергии ударных волн в задний отсек 3 в начальной, наиболее интенсивной фазе взаимодействия наконечника 1 с преградой.The execution of the
Величина назначаемого воздушного промежутка зависит от множества факторов: интенсивности ударного процесса (взрывное нагружение или удар о твердую преграду), характеристик материала, геометрических размеров и др.The value of the assigned air gap depends on many factors: the intensity of the impact process (explosive loading or impact on a solid barrier), material characteristics, geometric dimensions, etc.
Взаимное осевое перемещение наконечника 1 и заднего отсека 3 ограничено за счет выполнения на их посадочной поверхности 2 совмещенных канавок 14 и 15, в которых размещено разжимное упорное кольцо 16, при этом одна из канавок, например 15, выполнена большей длины, чем другая.The mutual axial movement of the tip 1 and the
Посадочная поверхность 2 наконечника 1 и заднего отсека 3 может быть выполнена конической. При малом коэффициенте конусности «К», например, в диапазоне К=(1:50)-(1:30), то есть при реализации малых углов ≈ (1-2)°, коническое соединение обеспечивает более жесткую фиксацию сопрягаемых поверхностей, однако, при этом несколько увеличивается передача энергии ударных волн из наконечника в задний отсек во всех стадиях проникания. При этом следует отметить, что взаимное осевое перемещение наконечника и заднего отсека будет связано с дополнительными затратами энергии на деформирование контактируемых конических поверхностей в радиальном направлении.The
Проникающий в преграду зонд дополнительно оборудован устройством демпфирования 17 размещенным, например, в торцевой части заднего отсека 3 зонда.Penetrating into the barrier probe is additionally equipped with a damping
Работа устройства заключается в следующем.The operation of the device is as follows.
При соударении зонда с преградой в наконечнике 1 формируются движущиеся в направлении заднего отсека 3 интенсивные ударные волны (УВ), которые распространяются по материалу наконечника 1 со скоростью, близкой к скорости звука в данном материале. При достижении граничной поверхности 7 наконечника 1 ударные волны отражаются, при этом формируется сложная картина падающих и отраженных УВ. В результате воздействия УВ, граничная поверхность 7 начинает свое движение в направлении заднего отсека 3. В зависимости от интенсивности УВ, свойств материала наконечника 1 и его геометрических параметров, скорость граничной поверхности может достигнуть значений десятков м/с за время в несколько микросекунд. В этот промежуток времени передача энергии УВ от наконечника 1 к заднему отсеку 3 будет минимальной, ввиду слабого взаимодействия их поверхностей, при этом возможна незначительная передача энергии УВ поперечными волнами, передаваемыми за счет контакта по соответствующей цилиндрической поверхности. Для соединительного устройства, выполненного в виде фланцевого стыка с коническими посадочными поверхностями наконечника и заднего отсека с малыми углами конусности, обеспечивается более жесткая фиксация сопрягаемых поверхностей, за счет более высокого коэффициента трения. При этом несколько увеличивается передача энергии ударных волн из наконечника в задний отсек во всех стадиях проникания. Передача энергии по контактируемым коническим поверхностям может быть уменьшена за счет прерывистого исполнения одной из них в поперечном сечении (поверхность: выступ - впадина), например, охватываемой поверхности. Взаимное перемещение наконечника навстречу друг другу будет связано с дополнительными затратами энергии на деформирование конических поверхностей в радиальном направлении.When the probe collides with an obstacle in the tip 1, intense shock waves (SW) moving towards the
При достижении граничной поверхностью 7 вкладыша 12 начинается его деформирование, при этом происходит торможение заднего отсека 3 с установленной в нем ПН 4. Величина перегрузки, действующей на задний отсек 3 будет зависеть от скорости деформации вкладыша 12 с кольцом 13, определяемой величиной давления на него, динамическим пределом текучести материалов и другими факторами, при этом существенная часть энергии УВ будет поглощена материалами вкладыша 12 и процесс торможения корпуса будет менее интенсивным. Прямая передача энергии УВ через границу раздела материалов наконечника 1 и вкладыша 12 будет также уменьшена, так как суммарный акустический импеданс материалов вкладыша 12 (в данном примере свинец-фторопласт) существенно меньше импеданса материала наконечника 1 (в данном примере высокопрочный металл, например сталь).Upon reaching the
Процесс демпфирования ударных нагрузок будет продолжаться за счет пластической деформации материалов вкладыша 12 и кольца 13 и их выдавливания в зону образования каверны практически до момента соприкосновения поверхности 7 наконечника и поверхности 8 заднего отсека, при этом разжимное упорное кольцо 16 перемещается по канавке 15 в направлении наконечника 1. В процессе дальнейшего движения зонда в образовавшейся каверне при касании задним отсеком 3 стенок каверны, за счет воздействия сил трения, возможно его движение в направлении против полета. В этом случае обратное осевое перемещение заднего отсека 3 относительно наконечника 1 будет ограничено разжимным упорным кольцом 16.The process of shock load damping will continue due to the plastic deformation of the materials of the
Следует отметить, что при устранении зазора "В" между вкладышем 12 и торцевой поверхностью наконечника 7, произойдет дополнительное уменьшение перегрузки торможения зонда, так как масса составных частей зонда, определяющих процесс проникания, увеличится за счет заднего отсека зонда 3.It should be noted that when the gap "B" between the
Процесс снижения ударных нагрузок на ПН 4 может быть усилен за счет введения дополнительного устройства демпфирования 17, выполненного в соответствии с данным предложением, и размещенного, например, в торцевой части заднего отсека 3 зонда.The process of reducing shock loads on
Заявляемое устройство может выполнять как функцию измерительного устройства, применительно к проникающим зондам или пенетраторам, содержащим в качестве полезной нагрузки регистрирующую аппаратуру для исследования процесса высокоскоростного проникания в преграду, так и различного рода изделий одноразового применения с повышенной проникающей способностью, содержащим в качестве полезной нагрузки заряд ВВ, и обеспечивающих преодоление различных преград (броня, грунт, бетон, лед и пр.) для гарантированного поражения целей, защищенных такими преградами.The inventive device can perform both the function of a measuring device, in relation to penetrating probes or penetrators, containing recording equipment as a payload for studying the process of high-speed penetration into an obstacle, and various kinds of disposable products with increased penetrating power, containing an explosive charge as a payload , and providing overcoming various obstacles (armor, soil, concrete, ice, etc.) for guaranteed destruction of targets protected by such obstacles.
На предприятии проведена проектно-конструкторская проработка опытного образца проникающего в преграду зонда, который имеет практическую реализацию в измерительной системе, предназначенной для экспериментального исследования процесса высокоскоростного проникания в преграду с определением параметров состояния взаимодействующих материалов зонда и грунта во время проникновения, а также повышения его проникающей способности.The enterprise carried out a design study of a prototype of a probe penetrating into an obstacle, which has a practical implementation in a measuring system designed for experimental study of the process of high-speed penetration into an obstacle with the determination of the parameters of the state of the interacting materials of the probe and soil during penetration, as well as increasing its penetrating ability .
Заявляемое устройство обеспечивает существенное снижение уровня ударных воздействий на установленную в корпус проникающего в преграду зонда полезную нагрузку при одновременном расширении условий встречи зонда с преградой. При этом обеспечивается высокая проникающая способность зонда в различные преграды, что является важнейшим параметром устройства, определяющим такие его характеристики как универсальность применения, надежность функционирования и достоверность получения экспериментальных данных.The inventive device provides a significant reduction in the level of impact on the payload installed in the body of the probe penetrating the barrier while expanding the conditions for the probe to meet the barrier. At the same time, a high penetrating ability of the probe into various obstacles is ensured, which is the most important parameter of the device, which determines its characteristics such as versatility of use, reliability of operation, and reliability of obtaining experimental data.
Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений, а именно получен проникающий в преграду зонд с улучшенными характеристиками.For the claimed invention in the form as it is characterized in the claims, the possibility of its implementation using the above-described design solutions is confirmed, namely, a probe penetrating the barrier with improved characteristics is obtained.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2775320C1 true RU2775320C1 (en) | 2022-06-29 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2080548C1 (en) * | 1993-04-01 | 1997-05-27 | Научно-исследовательский институт специального машиностроения Московского государственного технического университета им.Н.Э.Баумана | Multipurpose shell |
| US5952604A (en) * | 1995-01-23 | 1999-09-14 | Bofors Ab | Shell with multi-charges |
| EP2327952B1 (en) * | 2009-11-26 | 2015-09-09 | Nexter Munitions | Tandem shaped charge warhead |
| RU2724066C2 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-19 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Прибор" | Telemetric projectile |
| EP3759417A1 (en) * | 2018-02-26 | 2021-01-06 | RWM Schweiz AG | Projectile having a pyrotechnic explosive charge |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2080548C1 (en) * | 1993-04-01 | 1997-05-27 | Научно-исследовательский институт специального машиностроения Московского государственного технического университета им.Н.Э.Баумана | Multipurpose shell |
| US5952604A (en) * | 1995-01-23 | 1999-09-14 | Bofors Ab | Shell with multi-charges |
| EP2327952B1 (en) * | 2009-11-26 | 2015-09-09 | Nexter Munitions | Tandem shaped charge warhead |
| EP3759417A1 (en) * | 2018-02-26 | 2021-01-06 | RWM Schweiz AG | Projectile having a pyrotechnic explosive charge |
| RU2724066C2 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-19 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Прибор" | Telemetric projectile |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Harrigan et al. | High rate crushing of wood along the grain | |
| Goldsmith | Non-ideal projectile impact on targets | |
| Meyers | Shock waves and high-strain-rate phenomena in metals: concepts and applications | |
| Deniz | Ballistic penetration of hardened steel plates | |
| Mayseless | Effectiveness of explosive reactive armor | |
| RU2775320C1 (en) | Barrier penetrating probe | |
| Qi et al. | Behaviour of a blast-driven ball bearing embedded in rear detonated cylindrical explosive | |
| Gooch et al. | Target strength effect on penetration by shaped charge jets | |
| Jia et al. | Theoretical analysis and experimental study of the performance of shaped charge jet penetration into thick-walled moving target by rocket sled testing method | |
| US4833967A (en) | Explosion preventing impact shield | |
| Gustavsen et al. | Experimental studies of rod impact on bare/uncovered PBX 9501 explosive | |
| Bocian et al. | The analysis of energy consumption of a ballistic shields in simulation of mobile cellular automata | |
| Bivin et al. | Mechanics of dynamic penetration into soil medium | |
| Kolpakov et al. | Simulation of the design process of the high-speed elongated aircrafts with variable form | |
| US4015535A (en) | Hypervelocity spallators | |
| Gerasimov et al. | Protection of lightweight structural elements against explosive and impact loading | |
| RU2337300C1 (en) | Bursting tubular booster | |
| Gerasimov et al. | Experimental determination of the drag coefficient of conical penetrators and a penetrator with a flat front end during supersonic motion in sandy soil | |
| Ke et al. | Decelerating and recovery techniques for hypervelocity projectiles | |
| GB2257775A (en) | Hollow charges | |
| Tang et al. | Penetration and ignition of new magnetoelectric self-powered small-caliber multi-effect penetrator obliquely impacting aluminum target | |
| Held | Dynamic plate thickness of ERA sandwiches against shaped charge jets | |
| Bykov et al. | High-Speed Extrustion of Polyethylene in the Acceleration of Projectiles in Ballistic Launchers | |
| Ding et al. | A Numerical Study on Projectile Penetration into Underwater Torpedo Warhead | |
| Zhou | Penetration of fastener projectiles into construction materials |