Научная статья на тему 'Экспериментальное исследование энергетических характеристик высокоскоростного взаимодействия металлического ударника с преградой'

Экспериментальное исследование энергетических характеристик высокоскоростного взаимодействия металлического ударника с преградой Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
363
73
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УДАРНАЯ ВОЛНА / ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ ПРОНИКАНИЕ / БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА / КРАТЕР / СНАРЯД / МИШЕНЬ / КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ / ВЗРЫВОПОДОБНОЕ РАЗРУШЕНИЕ / КАЛОРИМЕТРИЯ

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Марахтанов Михаил Константинович, Велданов Владислав Антонович, Духопельников Дмитрий Владимирович, Карнейчик Александр Сергеевич, Максимов Михаил Александрович

Начиная с 1930-1940 гг. в военно-научной литературе публикуются сведения о бронебойном действии свинцовых пуль и о предельно высокой эффективности продуктов взрыва металлического свинца. Экспериментальные результаты в то время были получены при исследовании выстрела легкой свинцовой пулей, пробивавшей броню толщиной 12,8 мм на скорости 1 700 м/с. Сохранится ли эффект бронепробития при меньшей скорости свинцовой пули (снаряда), оставалось невыясненным до настоящего времени. Показано, что эффект пробития броневой плиты средней твердости толщиной 35 мм свинцовым ударником диаметром 30 мм сохраняется и при меньшей скорости ударника, равной 667...760 м/c. Данное значение практически совпадает с критической скоростью взрывоподобного разрушения свинца, определяемой теоретически.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Марахтанов Михаил Константинович, Велданов Владислав Антонович, Духопельников Дмитрий Владимирович, Карнейчик Александр Сергеевич, Максимов Михаил Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The experimental research of energy characteristics of high velocity interaction between a metal firing pin and a wall

Since 1930-1940 data on the lead bullets armour-piercing effect and on a high efficiency of metal explosion products have been published. The experimental data of that time were obtained by shooting the light lead bullet that blasted an armour of 12,8 mm thickness at a velocity of 1700 m/с. It is not known exactly till nowadays whether the armour-piercing effect will occur at lower velocities. The paper reveals that the armour-piercing effect of a medium hard plate with a 35 mm thickness occurs at lower bullet velocities ν = 667-760 m/s. This value is close to the theoretically predicted velocity which is equal to νcr = 702 m/s.

Текст научной работы на тему «Экспериментальное исследование энергетических характеристик высокоскоростного взаимодействия металлического ударника с преградой»

УДК 623.562

Экспериментальное исследование энергетических характеристик высокоскоростного взаимодействия металлического ударника с преградой

© М.К. Марахтанов, В. А. Велданов, Д.В. Духопельников, А. С. Карнейчик, М.А. Максимов

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Начиная с 1930—1940 гг. в военно-научной литературе публикуются сведения о бронебойном действии свинцовых пуль и о предельно высокой эффективности продуктов взрыва металлического свинца. Экспериментальные результаты в то время были получены при исследовании выстрела легкой свинцовой пулей, пробивавшей броню толщиной 12,8 мм на скорости 1 700 м/с. Сохранится ли эффект бронепробития при меньшей скорости свинцовой пули (снаряда), оставалось невыясненным до настоящего времени. Показано, что эффект пробития броневой плиты средней твердости толщиной 35 мм свинцовым ударником диаметром 30 мм сохраняется и при меньшей скорости ударника, равной 667...760 м/с. Данное значение практически совпадает с критической скоростью взрывоподобного разрушения свинца, определяемой теоретически.

Ключевые слова: снаряд, мишень, баллистическая установка, кратер, высокоскоростное проникание, кинетическая энергия, взрывоподобное разрушение, ударная волна, калориметрия.

В процессе удара металл деформируется и нагревается, его кристаллическая решетка разрушается. Пример подобного явления (назовем его инерциальным взрывом) дает нам сама природа, когда металлический метеорит взрывается при ударе о Землю. Метеориты бывают железными, железокаменными и каменными. Железные метеориты состоят из сплава камасит со средним содержанием (% мас.): Бе — 89,7; N1 — 9,1; Со — 0,62. Но и в состав каменных метеоритов входит не менее 20...25 % сплава Бе№. Металлические метеориты имеют кристаллическую структуру с металлической связью. Встречаются метеориты-монокристаллы. Ненаправленная металлическая связь метеорита разрушается при направленном ударе о твердый грунт [1].

«Современные теории электричества, — писали Р. Толмен и Т. Стюарт, первыми измерившие массу электрона в 1916 г. [2], — укрепляют уверенность в том, что протекание электрического тока через металл состоит в поступательном движении «свободных» электронов, содержащихся в самом металле. Если это так, то должен суще-

ствовать ряд эффектов, связанных с массой данных электронов. Например, можно ожидать, что тыльный конец ускоряемого стержня (метод ускорения)1 станет отрицательным вследствие отставания относительно подвижных электронов, содержащихся в металле».

Причина инерциального взрыва металлического ударника связана с коллективным перемещением почти свободных электронов внутри его кристаллической решетки, в результате чего электроны теряют способность «склеивать» узлы решетки в прочный кристаллический каркас [3-5]. Освободившиеся ионы вылетают из узлов решетки под действием расталкивающих электрических сил (кулоновский взрыв) [6]. Энергия этого взрыва разрушает и металл-ударник, и мишень-преграду. Настоящая работа посвящена качественной оценке данной энергии.

Известно, что вероятность взрыва метеорита зависит от скорости и встречи с поверхностью Земли, т. е. от значения отрицательного ускорения узлов его кристаллической решетки. Если и < 1 000 м/с, метеорит останется целым [1, 7]. При скорости и= 2 000...4 000 м/с вследствие удара происходит мощный взрыв и наблюдается почти полное или полное испарение металла. Поэтому с высокой степенью достоверности можно полагать, что железный метеорит «испаряется» полностью, если скорость удара и > 4 000 м/с, и остается целым, если и < 2 000 м/с [1]. Следовательно, в интервале скоростей 2 000 м/с < и < 4 000 м/с в кристаллической решетке метеорита происходят необратимые изменения, приводящие к ее распаду. Решетка разрушается полностью, если каждый атом железа, составляющего метеорит, имеет перед ударом о землю кинетическую энергию

* * и ю-« и „ ю-« 56 •40002 и 4,48 эВ/атом, (1)

2е 2 2

где тр = 1,67 • 10-27 кг — масса протона; А = 56 а. е. м. — атомная масса железа; е = 1,6 • 10-19 Кл — заряд электрона, который использован для перевода единицы энергии из джоулей в электронвольты. Значение, полученное в неравенстве (1), практически совпадает со значением энергии металлической связи железа в = 4,29 эВ/атом [8]. Исходя из равенства энергий (* = в), сформулируем следующее правило: инерци-альный взрыв может охватить весь объем движущегося металлического тела, если скорость и удара тела о твердую преграду удовлетворяет неравенству

1 Выделено авторами.

10\Ьт (2)

Предположение о выделении из металла энергии, искусственно внесенной в него в ходе металлургического процесса, существовало и ранее. Так, в 1929 г. русский конструктор ракетных двигателей В.П. Глушко в своей работе [9] показал, что, во-первых, металл можно использовать как взрывчатое вещество и, во-вторых, что уран является лучшим взрывчатым веществом среди остальных металлов. В.П. Глушко анализировал электрический, а не инерциальный (и не ядерный) взрыв металлов и вычислил температуру продуктов подобного взрыва (табл. 1). Поскольку данная температура есть мера энергии газообразной среды, можно заключить, что продукты взрыва урана имеют максимальную энергию по сравнению с остальными металлами. В этом смысле уран и близкие к нему свинец и висмут выгоднее всего использовать в качестве вещества, способного к взрывчатому превращению. При этом объем газообразных продуктов взрыва у металлов в несколько раз больше, чем объем продуктов взрыва таких веществ, как тринитротолуол или нитроглицерин, считал В.П. Глушко.

Таблица 1

Температура, усл. ед., продуктов электрического взрыва различных металлов [9]

Температура Температура Температура

Металл продуктов Металл продуктов Металл продуктов

взрыва взрыва взрыва

Уран 34,32 Олово 17,11 Марганец 7,91

Радий 32,56 Кадмий 16,20 Хром 7,49

Висмут 30,12 Серебро 15,54 Ванадий 7,35

Свинец 29,85 Палладий 15,37 Кальций 5,75

Ртуть 28,90 Молибден 13,83 Калий 5,65

Золото 28,31 Цинк 9,42 Алюминий 3,89

Платина 28,13 Медь 9,16 Литий 3,50

Иридий 27,82 Никель 8,45 Магний 3,31

Осмий 27,51 Кобальт 8,50 Натрий 1,30

Вольфрам 26,51 Железо 8,05 Бериллий 1,00

Вероятность того, что вся масса ударника или только ее часть будут способны к взрывчатому превращению, зависит от отношения кинетической энергии н каждого атома металла (1) к энергии в металлической связи [8], которая стремится сохранить неизменной кристаллическую решетку разрушаемого металла. Чем ближе к единице отношение

г *

/ = -, (3)

в 4 7

тем вероятнее, что удар нарушит металлическую связь, и большая часть ударника испытает взрывоподобное разрушение. Поскольку энергия связи у всех металлов различна, вероятность этого процесса будет также различной при одинаковой скорости удара. Это условие позволяет составить вероятностный ряд [10], в начале которого располагаются металлы, способные к взрывному разрушению при меньшей критической скорости икр ударника, а замыкают ряд те из металлов, для которых икр равна скорости метеорита (табл. 2).

Таблица 2

Критическая скорость икр металлического снаряда, обеспечивающая его взрыв

Металл Атомная масса А, а. е. м. Энергия связи в, эВ/атом Плотность р, кг/м3 Критическая скорость Цф, м/с

Цезий 133 0,83 1 873 558

Свинец 207 2,04 11350 702

Висмут 209 2,15 9 747 717

Кадмий 112 1,16 8 650 718

Барий 137 1,86 3 594 823

Цинк 65 1,35 7 133 1 006

Индий 115 2,6 7310 1 063

Уран 238 5,40 18 950 1 066

Олово 119 3,12 5 750 1 145

Тантал 181 8,09 16 654 1495

Вольфрам 184 8,66 19 300 1 535

Медь 64 3,50 8 960 1 660

Цирконий 91 6,32 6 506 1 863

Молибден 96 6,81 10 220 1 883

Никель 59 4,43 8 902 1 944

Железо 56 4,29 7 874 1 960

Ниобий 93 7,47 8 570 2 004

Титан 48 4,85 4 540 2 249

Алюминий 27 3,34 2 698 2 487

Бериллий 9 3,33 1 847 4301

Примечание: Коэффициент эффективности удара / = 0,25 [10].

Критическую скорость удара икр, при которой произойдет распад решетки [10], найдем из условия

/в, (4)

где / — отношение (3). Подставляя в это неравенство значения физических констант, получаем выражение для определения критической скорости удара, приводящей к инерциальному взрыву металлического снаряда:

икр *

2е/ в Л08 в

Ч 2/• (5)

трА

Отношение / назовем коэффициентом эффективности удара. Его значение определяется экспериментально и находится [10] в диапазоне

0,075 < / < 1. (6)

Следует отметить, что свинец и висмут располагаются в начале, а бериллий и алюминий — в конце табл. 1 и 2, т. е. свинец не только способен к взрывному превращению при меньших скоростях, чем другие металлы, но и выделяет при этом большую энергию. Эта энергия была определена экспериментально в работе [4], в которой сравнивали свинцовые ударники с железными и алюминиевыми (диаметр всех ударников 14,5 мм). При этом учитывалось влияние формы ударника на его эффективность. Следует отметить, что энергия, выделяемая свинцовым ударником при встрече с дюралюминиевой преградой, превосходит в 2,18 раза кинетическую энергию ударника [4, 5]. Скорость последнего составляет 1300 ± 20 м/с. Экспериментально установлено, что энергия, выделяющаяся при ударе стального ударника по мишени, выполненной из броневой стали, может превысить в 1,2-4 раза кинетическую энергию ударника [11]. При этом скорость ударников равна 1000...1390 м/с, а диаметр — 23 мм.

Инерциальный взрыв свинца, вызванный большой скоростью ударника, был получен еще в прошлом веке. В 1935—1940 гг. в советской военной литературе неоднократно сообщалось о винтовочных пулях (рис. 1) [12, 13]. Они были сделаны из обычного свинца, но пробивали стальную броню толщиной 12,8...25,4 мм (рис. 2). И винтовка «хольгер-ультра», и пуля для нее были разработаны немецким инженером Г. Герлихом. Коническая форма канала ствола и высококачественный порох позволили получить начальную скорость

полета пули, равную 1 700 м/с, вместо обычных 850 м/с [12]. Пуля для винтовки «хольгер-ультра» калибра 7 мм, очень легкая, с обычным свинцовым сердечником, пробивала броню толщиной более 20 мм, оставляя в ней отверстия в 2 раза больше своего калибра, откалывая целые куски стали, чего с «медленными» пулями никогда не происходило (см. рис. 1, 2). Таким образом, свинцовый сердечник оказался при больших скоростях более эффективным, чем специальная бронебойная пуля [12].

Опыты Г. Герлиха показали, что увеличение начальной скорости поступательного и вращательного движения свинцовой пули выше известного предела имеет исключительно важное значение для эффекта пробиваемости броневых плит высокой прочности. Скудные материалы, приведенные в печати того времени на основе опытов государственных испытательных полигонов Германии и Америки, не содержали теоретически опровергаемых данных и в то же время были настолько поразительны, что зарубежная военная литература справедливо уделила этому вопросу большое вни-Рис. 1. Свинцовая пуля, прошедшая сквозь мание [12]. броню (калибр 7 мм совпадает с диаметром Необычное воздействие светлого кольца (см. поз. а)) [12]:

металлических снарядов на

а, б — вид на донную часть; в — вид

на носовую часть стальную мишень в частно-

сти выделение энергии, почти вдвое превышающей кинетическую энергию снаряда, описано в работе [13]. В настоящей работе основное внимание уделено свинцовым ударникам. На рис. 3 представлена пробоина, оставленная свинцовой пулей калибра 8,6 мм в броневом листе толщиной 12 мм. На рис. 4 приведена фотография стальной «пробки», выбитой

Рис. 2. Пробоины в броне толщиной 12,8 мм,

оставленные свинцовой пулей калибра 7 мм свинцовым снарядом капри скорости удара 1700 м/с [12]: либра 30 мм в броневой а — на выходе из брони; б — на входе в броню мишени толщиной 27 мм.

Рис. 3. Сквозная пробоина в броневой плите толщиной 12 мм, оставленная винтовочной свинцовой пулей калибра 8,6 мм; слева — входное отверстие, справа — след от стальной пули (снимок предоставлен профессором М.А. Тарасовым)

Рис. 4. Стальная пробка, выбитая снарядом калибра 30 мм из броневой плиты толщиной 27 мм (скорость снаряда 860 м/с); слева — полусферическая передняя поверхность пробки, справа — тыльная поверхность той же пробки; диаметр пробки 55.60 мм (снимки предоставлены профессором М.А. Тарасовым)

Для оценки особенностей пробития стальных преград конечной толщины макетными снарядами, содержащими свинец, проведены экспериментальные исследования по сравнительному действию штатного и макетного снарядов, наполненных свинцом. Преградой служила плита броневой стали средней твердости (БСТ) толщиной 35 мм. Стрельба проводилась из нарезного ствола авиационной пушки ГШ-42 калибра 30 мм. Различные скорости снарядов получались за счет изменения масс порохового заряда и снаряда.

На первом этапе испытаний произвели три выстрела:

• осколочно-фугасным снарядом калибра 30 мм с отрезанной головной частью, у которого в корпус в виде стального стакана вставлен стальной (Ст3) цилиндр (масса снаряда 0,412 кг, скорость 748 м/с );

• штатным бронебойным инертным снарядом калибра 30 мм из закаленной стали (масса снаряда 0,402 кг, скорость 715 м/с);

• осколочно-фугасным снарядом калибра 30 мм, у которого стальной стакан заполнен свинцом (масса снаряда 0,414 кг, скорость 759 м/с).

Стальной макетный снаряд не пробил броню, а лишь образовал в ней вмятину глубиной h = 10 мм со средним диаметром на входе D = 56 мм и диаметром на дне d = 37 мм. Объем и масса выдавленной БСТ составили примерно 17 см3 и 0,133 кг соответственно. Эта масса составляет долю = 0,133 / 0,412 = 0,32 от исходной массы снаряда.

Штатный бронебойный снаряд пробил плиту с образованием пробки толщиной около 13,5 мм со средним диаметром 42 мм (рис. 5). Головная часть снаряда деформировалась так, что ее контуры повторили форму впадины на лицевой поверхности выбитой пробки. Мишень нагрелась в результате деформации, о чем свидетельствуют цвета побежалости на боковой поверхности пробки (рис. 5, а). Масса пробки равна 0,154 кг, что составляет долю /2 = = 0,154 / 0,402 = 0,38 от исходной массы снаряда.

Рис. 5. Стальная пробка, выбитая штатным бронебойным снарядом калибра 30 мм из броневой плиты толщиной 35 мм (масса снаряда 0,402 кг, скорость 715 м/с; средний диаметр пробки 42 мм, масса 0,133 кг): а — вид на боковую поверхность пробки, покрытую цветами побежалости стальной брони; б — трещина на полусферической тыльной поверхности пробки

Снаряд со свинцовым наполнением выбил из мишени стальную пробку толщиной около 26 мм и средним диаметром 48 мм (рис. 6). Масса пробки равна 0, 353 кг, что соответствует доле / =

= 0,353/0,414 = 0,85 от исходной массы снаряда. Пробка вылетела из холодной мишени, на что указывает отсутствие цветов побежалости на ее поверхности. Структура поверхности пробки на тыльной стороне отличается от ее лицевой поверхности (рис. 7, 8).

Рис. 6. Стальная пробка, выбитая свинцовым снарядом калибра 30 мм из броневой плиты толщиной 35 мм (масса снаряда 0,414 кг, скорость 759 м/с; средний диаметр пробки 48 мм, масса 0,353 кг):

а — вид сбоку, цвета побежалости отсутствуют; б — лицевая поверхность той же пробки

Рис. 7. Микрофотография лицевой Рис. 8. Тыльная полусферическая поверхности стальной пробки (см. поверхность пробки (см. рис. 6, а), рис. 6, б) (габариты стальных зерен на на которой броня растянута (зерна поверхности пробки 0,478^0,813 мм) растресканной поверхности отсутствуют; ширина фотографии 9,5 мм

Отнесем к массе стальной пробки, вытесненной из БСТ толщиной 35 мм, кинетическую энергию снаряда калибра 30 мм, оставившего соответствующую пробоину (или вмятину) в броневой плите.

Получим выражение удельной энергии, необходимой для пробития

(или деформации) плиты из БСТ:

а = Дж/кг. (7)

М

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Результаты решения уравнения (7) для трех снарядов, рассмотренных выше, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Удельная энергия а, необходимая для пробития плиты из БСТ толщиной толщиной 35 мм и вытеснения из нее пробки соответствующей массы

Материал снаряда калибра 30 мм Масса выбитой пробки М, кг Масса снаряда т, кг Скорость и, м/с Кинетическая энергия V, Дж Доля /= =М/т Удельная энергия а, Дж/кг

Ст3 0 0,412 748 115 258 0,32 да

Бронебойный сердечник 0,133 0,402 715 102 756 0,38 772 601

Свинец 0,353 0,414 759 119 249 0,85 337816

Как следует из табл. 3, переход на свинцовый сердечник для пробития плиты из БСТ равносилен увеличению в 1,5 раза скорости стандартного бронебойного снаряда, масса и калибр (30 мм) которого

такие же, как у свинцового снаряда: п

V

а-2 =

а3 ^

772 601 И 1,5. Ис-

337 816

ходными условиями сравнения являются равенства начальных скоростей ~ и масс выбитых снарядами пробок М2 ~ М3. Для снаряда из мягкой стали Ст3 удельная энергия а стремится к бесконечности, поскольку такой снаряд не может пробить плиту из БСТ и выбить из нее броневую пробку при указанной скорости.

На втором этапе испытаний проведены сравнительные выстрелы штатными бронебойно-трассирующими (рис. 9, а) и макетными снарядами, выполнеными на основе осколочно-фугасного снаряда, в котором внутренний объем заполнен свинцовым сердечником (рис. 9, б).

Экспериментально установлено, что минимальная скорость пробития плиты из БСТ толщиной 35 мм при выстреле по нормали штатным бронебойно-трассирующим снарядом (см. рис. 9, а) массой 0,38 кг составила 693.707 м/с. При меньшей скорости снаряд не пробивал плиту. При увеличении скорости снаряд выбивал в плите пробку диаметром 33.35 мм. При этом отверстие в плите имело диаметр около 30 мм. С ростом скорости снаряда вплоть до 950 м/с размеры выбитой пробки и диаметр отверстия в мишени практически не изменялись.

а б

Рис. 9. Штатный бронебойно-трассирующий снаряд (а) и корпус штатного осколочно-фугасного снаряда, подготовленный к заполнению свинцовым сердечником (б) (калибр обоих снарядов 30 мм)

При выстреле макетным снарядом со свинцовым наполнением (рис. 10) плита из БСТ была пробита при скорости встречи, равной 760 м/с. Масса снаряда 0,414 кг, масса свинцового сердечника 0,206 кг. Диаметр отверстия в плите составил 44.. .45 мм (рис. 11).

Рис. 10. Корпус штатного осколочно-фугасного снаряда, подготовленный к заполнению свинцовым сердечником (а); свинцовый сердечник массой 0,206 кг перед запрессовкой в корпус (диаметр головной части свинцового сердечника 23 мм) (б); макетный «свинцовый» снаряд в сборе перед выстрелом (полная масса снаряда 0,414 кг) (в)

Рис. 11. Две пробоины в плите из БСТ толщиной 35 мм, оставленные макетным снарядом со свинцовым сердечником (вверху) и штатным бронебойно-трас-сирующим снарядом (внизу) (диаметр снарядов 30 мм, диаметр верхнего отверстия 44.45 мм)

Макетный снаряд массой 0,378 г (масса свинцового сердечника 0,185 кг) при скорости встречи 667 м/с не пробил плиту. Вместе с тем в результате удара произошло практически полное выбивание пробки (рис. 12).

Таким образом установлено, что модельные снаряды калибра 30 мм со свинцовым сердечником пробивают по нормали плиту толщиной 27.35 мм из БСТ и выбивают из нее пробку, диаметр которой увеличивается с ростом скорости снаряда (табл. 4). Передняя часть снаряда, которой он ударяет по броне, представляет собой плоский свинцовый круг, ограниченный кольцом тонкой стенки стального стакана (см. рис. 10).

Таблица 4

Диаметр пробки, выбитой «бронебойным» снарядом калибра 30 мм с свинцовым сердечником, из плоской мишени (БСТ) различной толщины (скорость снаряда нормальна к плоскости мишени)

Толщина мишени, мм Диаметр сердечника, мм Скорость удара снаряда, м/с Средний диаметр пробки, мм

27 26 860 57,5

35 23 759 48

35 23 760 44,5

35 23 667 42

Рис. 12. Кратер в плите БСТ толщиной 35 мм, оставленный макетным снарядом массой 0,378 кг со свинцовым сердечником массой 0,185 кг: а — вид с лицевой стороны на полностью сформированную броневую пробку; б — вид с тыльной стороны, пробка начала выходить из кратера

Выводы. Эффект пробития плиты из БСТ толщиной 35 мм свинцовым ударником сохраняется и при меньшей скорости последнего, равной 667.760 м/с. Данная скорость, полученная эксперименталь-

но (см. табл. 4), практически совпадает с критической скоростью

= 702 м/с, рассчитанной для свинца теоретически (см. табл. 2).

Большая часть массы свинцового сердечника исчезает, переходя в парообразное состояние в результате удара о стальную броню, т. е. не сохраняется в виде жидкости, гидроударом которой можно было бы объяснить эффект бронепробития.

При пробитии плиты из БСТ штатным стальным бронебойным снарядом калибра 30 мм в преграде выбивается пробка диаметром 33...35 мм; отверстие в плите имеет диаметр порядка 30 мм. При увеличении скорости от 700 до 950 м/с размеры пробки и отверстия практически не изменяются. Если макетный снаряд снабжен свинцовым сердечником массой, равной половине массы всего снаряда, диаметр пробиваемого отверстия и выбиваемой пробки достигает значений порядка 57 мм.

Предельная скорость пробития плиты из БСТ толщиной 35 мм бронебойным снарядом калибра 30 мм по сравнению со снарядом со свинцовым сердечником меньше на 7.10 %. При этом следует отметить, что диаметр пробки, выбиваемой из преграды снарядом со свинцовым сердечником при одинаковой скорости взаимодействия, в 1,7 раза превышает диаметр пробки и соответственно площадь поверхности среза пробки, образованной бронебойным снарядом. Масса пробки, выбитой снарядом со свинцовым сердечником, в 2,8 раза превышает массу пробки, выбитой бронебойным снарядом.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Кринов Е.Л. Гигантские метеориты. Москва, Изд-во АН СССР, 1952, 95 с.

[2] Tolman R.C., Stewart T.D. The Electromotive Force Produced by the Acceleration of Metals. The Physical Review. Second Series. 1916, vol. VIII, no. 2, pp. 97—116.

[3] Марахтанов М.К., Марахтанов А.М. Металл взрывается! Наука и жизнь, 2002, № 4, с. 16—19.

[4] Марахтанов М.К., Велданов В.А., Максимов М.А., Тарасов М.А. Некоторые особенности взаимодействия металлического снаряда с металлической преградой. Известия РАРАН, 2009, вып. 1(59), с. 43—53.

[5] Марахтанов М.К. Металл как источник энергии. Известия РАН. Энергетика, 2009, № 1, с. 79—91.

[6] Духопельников Д.В., Калашников Н.П., Марахтанов А.М., Марахтанов М.К., Ольчак А.С. Кулоновский взрыв тонкой проволоки. Ядерная физика и инжиниринг, 2010, т. 1, № 4. с. 339—346.

[7] Введенский Б.А. ред., Метеоритные кратеры. Метеориты. Т. 27: Москва, БСЭ, 1954, с. 287—291.

[8] Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. Москва, Наука, 1978, 791 с.

[9] Глушко В.П. Металл как взрывчатое вещество. Пионеры ракетной техники. Ветчинкин. Глушко. Королев. Тихонравов. Избранные труды (1929 —1945 гг.), Москва, Наука, 1972, с. 89—110.

[10] Марахтанов М.К. Способ получения энергии из металлических материалов. Пат. № 2260779, 2005, бюл. № 26.

[11] Яворский В.В. Энергия из «ниоткуда». Гипотезы, предположения, догадки. Наука и жизнь, 1998, № 10, с. 78—79.

[12] Внуков В.Н. Физика и оборона страны. Москва, Воениздат, 1940, 309 с.

[13] Марахтанов М.К., Велданов В.А., Духопельников Д.В., Карнейчик А.С., Максимов М.А. Результаты взаимодействия металлических снарядов со стальной мишенью. Вопросы оборонной техники. сер. 16, вып. 3-4, 2013, № 1, с. 25—34.

Статья поступила в редакцию 26.07.2013

Ссылку на эту статью просим оформлять следующим образом:

Марахтанов М.К., Велданов В.А., Духопельников Д.В., Карнейчик А.С., Максимов М.А. Экспериментальное исследование энергетических характеристик высокоскоростного взаимодействия металлического ударника с преградой. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 9. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/rocket/948.html

Марахтанов Михаил Константинович родился в 1940 г., окончил МВТУ им. Н.Э. Баумана в 1964 г. Д-р техн. наук, заведующий кафедрой «Плазменные энергетические установки» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Автор более 200 научных работ в области электроракетных двигателей, ионно-плазменных технологий и физики твердого тела. е-mail: mkm@power.bmstu.ru

Велданов Владислав Антонович родился в 1945 г., окончил МВТУ им. Н.Э. Баумана в 1968 г. Канд. техн. наук, доцент кафедры «Высокоточные летательные аппараты» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Автор более 200 научных работ в области конечной баллистики и механики деформируемого твердого тела. е-mail: vevladi@mail.ru

Духопельников Дмитрий Владимирович родился в 1962 г., окончил МВТУ им. Н.Э. Баумана в 1986 г. Канд. техн. наук, доцент кафедры «Плазменные энергетические установки» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Автор более 50 научных работ в области электроракетных двигателей и ионно-плазменных технологий.

Карнейчик Александр Сергеевич родился в 1948 г., окончил Куйбышевский политехнический институт в 1972 г. Канд. техн. наук, доцент кафедры «Ракетные и импульсные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Автор более 80 научных работ в области вооружения, специальных баллистических измерительных приборов и проектирования ствольных систем. е-mail: vevladi@mail.ru

Максимов Михаил Александрович родился в 1955 г., окончил МВТУ им. Н.Э. Баумана в 1978 г. Заведующий сектором Специального конструкторско-технологического бюро прикладной робототехники МГТУ им. Н.Э. Баумана. Автор более 30 научных работ в области динамики и механики сплошных сред.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.