Устройство для испытаний удлиненных кумулятивных зарядов

Устройство для испытаний удлиненных кумулятивных зарядов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к испытательному оборудованию и предназначено для определения оптимального фокусного расстояния удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ). Оно может быть применено в ракетно-космической технике, авиационной, нефтяной и других отраслях народного хозяйства, где применяются удлиненные кумулятивные заряды.

Известно устройство для испытаний удлиненных кумулятивных зарядов по определению фокусного расстояния [1], реализованное при отработке узлов разделения космической ракеты "Энергия", содержащее пластину со скосом и кронштейны с закрепленным удлиненным кумулятивным зарядом.

Недостатком такого устройства является погрешность измерения фокусного расстояния УКЗ при больших углах скоса пластины. При падении кумулятивной струи на преграду под углом возникает нежелательное частичное отражение ее от преграды, что приводит к нарушению направленного движения самой струи на всем протяжении пластины. Этот нежелательный эффект значительно возрастает при увеличении угла скоса пластины.

Известно устройство для испытаний удлиненных кумулятивных зарядов [2], содержащее пластину со скосом и горизонтальными площадками на нем и кронштейны для закрепления удлиненного кумулятивного заряда, размещенные со стороны скоса пластины.

Однако и это устройство обладает существенным недостатком: дает погрешность при измерении глубины врезания в пластину кумулятивной струи УКЗ. Толщина кумулятивной струи в поперечном сечении равна нескольким микронам. Измерить глубину врезания в пластины такой тонкой кумулятивной струи обычными измерительными инструментами практически невозможно, либо измерения производятся с большими погрешностями.

Теоретически фокусное расстояние f или расстояние между УКЗ и разделяемым элементом конструкции для такого рода зарядов определяется по диаметру его поперечного сечения d и приблизительно равняется f d±0,25d, то есть разброс составляет примерно ±25%. Разброс величины фокусного расстояния обуславливается технологией изготовления УКЗ, его диаметром и некоторыми другими факторами. А так как от фокусного расстояния при всех прочих равных условиях сильно зависит толщина конструкции, которую может разрезать УКЗ, то определение оптимального фокусного расстояния f является весьма актуальной задачей.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение точности определения оптимального фокусного расстояния для конкретного УКЗ, при одновременном определении толщины элемента конструкции, разделение которого возможно конкретным УКЗ при конкретном фокусном расстоянии.

Это достигается тем, что в устройстве для испытаний удлиненных кумулятивных зарядов, содержащем пластину со скосом и горизонтальными площадками на нем, кронштейны для закрепления удлиненного кумулятивного заряда, размещенные со стороны скоса пластины, между горизонтальными площадками на скосе пластины выполнены поперечные пазы, глубина h каждого из которых, соответствующая величине наиболее высокой стенки паза, определяется из соотношения:

где l_k - длина образующей кумулятивной канавки удлиненного кумулятивного заряда; ρ_1.0 - начальная плотность облицовки удлиненного кумулятивного заряда; ρ_2.0 -плотность пластины.

Техническим результатом является повышение точности измерения обычными инструментами глубины врезания кумулятивной струи в преграду даже при минимальном количестве испытаний.

Соотношение (1) вытекает из формулы М.А.Лаврентьева [3] для определения глубины бронепробивания:

где h_П - глубина проникновения кумулятивной струи в преграду; l₀ - длина струи в момент подхода к преграде.

Для достижения максимального пробивающего эффекта нужно выбрать величину l₀ так, чтобы во время всего последующего процесса проникновения струи в преграду струя сохраняла сплошность. Можно записать:

Для современных кумулятивных снарядов эффективная длина струи l_эф находится в следующей зависимости от длины образующей кумулятивной канавки l_k [3]:

Для наиболее точного измерения полученных в результате испытаний данных о глубине врезания кумулятивной струи в преграду глубина прорезаемой канавки h между горизонтальными площадками на скосе пластины, используемой в качестве преграды, должна превышать максимальную глубину проникновения кумулятивной струи в преграду, т.е. получается соотношение (1). Максимальная глубина канавки h определяется из соображений сохранения целостности пластины.

Общий вид устройства для испытаний удлиненных кумулятивных зарядов представлен на чертежах. На фиг.1 - устройство для испытаний УКЗ в исходном состоянии; на фиг.2 - после испытания.

Устройство для испытаний удлиненных кумулятивных зарядов состоит из пластины 1 с горизонтальными площадками 2, выполненными на скосе пластины, двух кронштейнов 3 и 4, в которых закреплен испытываемый УКЗ 5 с детонатором 6. Между горизонтальными площадками 2 выполнены поперечные пазы 7. Пластина 1 расположена под УКЗ 5. Изменение толщины пластины производится под углом α, который может быть выбран произвольно, но из опыта рекомендуется следующее соотношение:

где d - диаметр удлиненного кумулятивного заряда, L - длина пластины. Кроме того, минимальное расстояние f_мин. между УКЗ и пластиной в плоскости реза должно составляет 0,75 d. Все это позволит сократить число испытаний, так как в этом случае в одном испытании будут представлены все фокусные расстояния от 0,75f до 1,25f.

Устройство работает следующим образом. Электрический ток подается на детонатор 2, который инициирует УКЗ 5. Кумулятивная струя УКЗ 5 внедряется в пластину 1 по всей ее длине, оставляя на ней тонкую прорезь на глубину, которую может прорезать УКЗ 5 на данном текущем фокусном расстоянии f. Так как по длине пластины фокусное расстояние f переменно, то по максимальной величине вреза S_max определяется оптимальное фокусное расстояние f_o для конкретного испытываемого УКЗ 5. В связи с тем, что прорезь от кумулятивной струи в пластине 1 узкая, то замерить точно ее глубину крайне затруднительно. Однако наличие поперечных пазов, глубина которых больше глубины врезания струи, позволяет выполнить эти замеры с необходимой точностью. Ширина поперечных пазов, длина горизонтальных площадок и их количество определяются чисто технологически. Чем меньше длина и количество этих ступенек и пазов, тем миниатюрнее само устройство. Но, в то же время, чем больше ступенек, и больше ширина пазов, тем точнее определяется оптимальное фокусное расстояние f_o, т.к. чем больше ступенек, тем меньше перепад толщин пластины, шире и глубже паз, следовательно, удобнее производить измерение глубины врезания кумулятивной струи.

При использовании этого устройства уже после первого испытания легко определяется оптимальное фокусное расстояние f_o, при одновременном определении толщины пластины, т.е. элемента конструкции, разделение которого возможно конкретным УКЗ при конкретном фокусном расстоянии. Даже по одному испытанию по известным методикам можно произвести расчет надежности разделения элемента конструкции, например, космического аппарата.

Литература

1. Отчет. Определение оптимального фокусного расстояния для детонирующего удлиненного заряда ДУЗ 231 к 25.0236А4-01, 1987.

2. Авторское свидетельство СССР № 1779902.

3. Баум Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б. И. Физика взрыва. М.: Физматгиз, 1959, с.531-534.

Устройство для испытаний удлиненных кумулятивных зарядов, содержащее пластину со скосом и горизонтальными площадками и размещенные со стороны скоса кронштейны для закрепления удлиненного кумулятивного заряда, отличающееся тем, что на скосе пластины между горизонтальными площадками выполнены поперечные пазы, глубина h каждого из которых, соответствующая величине наиболее высокой стенки паза, определяется из соотношения

где l_k - длина образующей кумулятивной канавки удлиненного кумулятивного заряда;

ρ_1.0 - начальная плотность облицовки удлиненного кумулятивного заряда;

ρ_2.0 - плотность пластины.