CC BY
3
Tchaikovsky Viktor Mikhailovich, docent, wertex5@yandex. ru, Russia, Penza, Penza State University
УДК 624.4
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-2-50-51
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ АКТИВНОЙ ЧАСТИ ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА ОСКОЛОЧНОГО ЗАРЯДА НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ
А.И. Сидоров, Д.Е. Новиков, М.С. Воротилин, А.Н. Павлюченко, А.С. Ишков
При взрыве заряда взрывчатое вещество на поверхности плиты не вся энергия заряда передается плите. Масса той части заряда взрывчатого вещества, которая передается энергию плите, называется активной массой. Активная масса действует в данном направлении, остальная часть заряда разлетается вверх и в сторону. Ключевые слова: заряд, активная часть, оболочка, детонация, взрывчатое вещество.
При подрыве какого-либо заряда в заданном направлении разлетается не вся масса данного заряда, а лишь часть массы заряда, называемой активной частью заряда. Активная часть заряда определяет эффективность действия его в направлении разлета продуктов детонации. Рассмотрение вопроса об активной части осколочного заряда направленного действия представляет большой практический интерес, так как осколочная оболочка (готовые поражающие элементы) осколочные заряды направленного действия метаются под действием именно продуктов детонации активной части заряда. Для определения величины активной части заряда взрывчатого вещества осколочного заряда направленного действия необходимо знать границу разлета продуктов детонации в сторону осколочной оболочки и наружной оболочки (корпуса) осколочного заряда направленного действия.
В некоторых работах показано, что величина активной части заряда определяется геометрическими размерами заряда и особенностями разлета продуктов детонации с его боковой поверхности. Если заряд заключен в оболочку, то в детонирующем заряде в большей или меньшей степени ограничено распространение боковых волн разряжения, что приводит к соответствующему увеличению активной части заряда. В этих условиях границу активной части заряда взрывчатого вещества осколочного заряда направленного действия целесообразно определять из условия встречи волн разгрузки от осколочной оболочки и корпуса осколочного заряда направленного действия. Следовательно, волны разгрузки будут определять направление разлета продуктов детонации, что позволит условно разделить разрывной заряд на две части, энергия которых расходуется на метание корпуса осколочного заряда направленного действия и осколочной оболочки (готовых поражающих элементов) соответственно.
Таким образом, высота активной части заряда взрывчатого вещества осколочного заряда направленного действия, отвечающей за метание n — го элемента осколочной оболочки, находится из соотношения вытекающего из условия одновременного подхода волн разгрузки от внутренней поверхности корпуса осколочного заряда направленного действия и наружной поверхности осколочной оболочки к поверхности раздела.
Примем точку A за исходную точку распространения детонационной волны. Тогда время прихода детонационной волны к точкам B и D можно определить соответственно по зависимостям:
tkn = LkH ; t = Lon , 0)
Kfi DD DD
где Lkn —расстояние от точки А до точки В,
Ккв — Кил — hntgeв , при hn > 0;
Lkn ~
, , , при hn , (2)
cos(y kn +ев ) (2)
Rne Rim
cos V kn
при hn < 0;
Lon — расстояние от точки А до точки D,
2 2
Lon = V a0 + (Rrn ) COs(Yo + aн - Von ) + (xon + b0 - xn ) COS Won; (3)
y0 — угол, определяемый по формуле:
Yo =
R
arctg—ШL, при a0 * 0;
Оо (4)
—, при ao = 0;
О — скорость распространения детонационной волны.
Согласно данных, движение фронта волны разгрузки от точки D осколочной оболочки с координатой хп до точки С, определяющей границу активной части заряда взрывчатого вещества осколочного заряда направленного действия, описывается уравнением:
Laon = п — tзоn ) "2' (5)
а движение фронта волны разгрузки от точки B корпуса осколочного заряда направленного действия до точки C описывается уравнением:
Lakn =~Ьт - ^те)|' (6)
где —время встречи волн разгрузки от корпуса и осколочной облицовки осколочного заряда направленного действия; Ьзоп —время задержки формирования волны разгрузки от осколочной облицовки осколочного заряда направленного действия; Ьзкп —время задержки формирования волны разгрузки от корпуса осколочного заряда направленного действия; 1аоп —высота активной части заряда взрывчатого вещества, действующей на осколочную оболочку; Ьакп —высота активной части заряда взрывчатого вещества, действующей на корпус осколочного заряда направленного действия;
Из геометрических соображений (см. рисунок 1) следует, что
L
akn
Laon cos(a н ев) xn sin(aн se ), при hn > 0; (7)
Laon cos aн - xn sin aн' пРи hn < 0
Подставив формулы (5) и (6) в выражение (7), после преобразований получим следующее выражение для определения времени ten встречи волн разгрузки от осколочной оболочки и корпуса осколочного заряда направленного действия:
ten
2Dsin(aн-гв) + t30n cos(aн-гв) + t3kn
1 + cos(aн — sв) 2 D sin а н +tзоп cos а н +tзкп
1 + cos а,
при hn > 0;
при hn < 0.
(8)
Подставив выражение (8) в зависимость (5), после преобразований для определения высоты активной части заряда взрывчатого вещества в сечении осколочной оболочки с координатой хп получим:
Laon
xn sin(a н se ) 2 (tзоп t3kn )
1 + cos(aн — sв)
• - D ( - )
xn sin а н 2 (tзоп tзкп )
1 + cos а.
-, при hn > 0; при hn < 0.
(9)
Учитывая, что выражение (9) можно представить в виде:
xntg I
A sin A
tg^ =
Laon
2 1 + cos A
D jtзоп — tзкп )
2 ) 2[1 + cos(a н — se)]'
г а н — D (tзоп tзкп )
2 2[1 + cos а н ]
xn tg ~
при hn > 0; при hn < 0.
Если также учесть, что то выражению (11) можно придать вид:
Время задержки Ьзоп (
xn tg
2 A
1 + cos A = 2cos —,
D jf зоп tзкп )
4cos2
21 а н s в 2
a
xn tg ~
н D if зоп t зкп )
4cos
2 a н
при hn > 0;
при hn < 0.
(10)
(11)
(12)
(13)
юрмирования волны разгрузки от осколочной оболочки можно представить в виде:
tзоп ton + ^on
(14)
где Aton —время задержки формирования волны разгрузки вследствие наличия осколочной оболочки толщиной Son.
Аналогично время задержки t3kn формирования волны разгрузки от корпуса осколочного заряда направленного действия можно представить в виде:
tзкп = fkn +Atkn, (15)
где Atkn —время задержки формирования волны разгрузки вследствие наличия корпуса осколочного заряда направленного действия толщиной Skn.
Рассмотрим определение времен задержек Aton иАЬкп. При подходе детонационной волны к осколочной оболочки или к корпусу осколочного заряда направленного действия формирование отраженной волны задерживается вследствие наличия осколочной оболочки и корпуса осколочного заряда направленного действия толщиной Son и8кп соответственно. Для решения данной задачи примем следующие допущения:
2
нв
2
1. Фронт детонационной волны и фронты ударных волн в корпусе и в осколочной оболочке осколочного заряда направленного действия плоские.
2. Углы отражения ударных волн от наружной поверхности корпуса и внутренней поверхности осколочной оболочки осколочного заряда направленного действия равны углам падения.
3. Скорость волны разгрузки принимается равной половине скорости детонации взрывчатого вещества. Расчетная схема определения времени задержки формирования волны разгрузки от корпуса осколочного
заряда направленного действия представлена на рисунке 1 Аналогичная расчетная схема имеет место и при определении времени задержки формирования волны разгрузки от осколочной оболочки. Из рисунка 1 следует, что
Скм = -D^tga. (16)
^ V кп
L
направленного действия
(17)
осколочного заряда направленного действия;
(18)
(19)
(20) (21)
Тогда
( Ск
а = arctg ID cos V кп
где Ck —скорость распространения ударной волны в материале корпуса At —промежуток времени.
Время задержки Atkn определяется как
^кп = tc — td ,
где tc —время движения ударной волны от точки N до точки М,
t = кп ; c ~ п
Ск cos а
td —время движения детонационной волны от точки К до точки М,
25
Из выражения (17) следует, что
td tgacos Vкп '
C
tga= ~D cos Vкп,
cos а = cos
( CK
arctg . cos w кп
1 + | D •cos Укп
Тогда формулы (19) и (20) можно представить в виде:
25
tc =■
Ск
кп 1l + ( Ск
\ D
cos у к
26 КП ^Ск 2
td=~ir Dcos2 V КП '
Подставив формулы (23) и (24) в выражение (18) для определения времени задержки Atkn, получим:
n2
At = 25кп ¿-и ги
С
' V
1 + ( D cos У кп ] -{ D cos У кп
(22)
(23)
(24)
(25)
Проделав аналогичные выкладки для осколочной оболочки для определения времени задержки Atоn мож-
но получить:
At = 25оп
- /О
11 + 1 D cos Уоп
Со D
cos У оп
(26)
где С0 —скорость распространения ударной волны в материале осколочной оболочки.
Список литературы
1. Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович К.П., Челышев В.П., Шехтер Б.И., Физика взрыва, монография, под редакцией Станюковича К.П., изд. 2-е, перераб, Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1975 г., 704 с.
2. Баум Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б.И., Физика взрыва, Государственное издательство физико-математической литературы, Москва 1959 г. 792 с.
3. Покровский Г.И., Об Оптимальном коэффициенте наполнения боеприпасов, Сборник докладов № 8, изд.
ААН.
4. Покровский Г.И., Физические основы учения о взрыве и ударе, т. 3, 1948 г.
5. Станюкович К.П., О метании тел одномерным продуктом детонации, Сборник докладов ААН, 1950, т. 8.
Новиков Дмитрий Евгеньевич, адъюнкт, подполковник, [email protected], Россия, Пенза, Филиала ВА МТО (г.Пенза),
Сидоров Алексей Иванович, д-р техн. наук, профессор, Россия, Пенза, Пенза-5,
Воротилин Михаил Сергеевич, д-р техн. наук, профессор, проректор ТулГУ, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Павлюченко Алина Николаевна, младший научный сотрудник, [email protected], Россия, Москва, ФГБУ 27 ЦНИИ МО РФ,
Ишков Антон Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Пенза, Пензенский государственный университет
A METHOD FOR DETERMINING THE MASS OF THE ACTIVE PART OF THE EXPLOSIVE CHARGE OF A DIRECTED
FRAGMENTATION CHARGE
A.I. Sidorov, D.E. Novikov, M.S. Vorotilin, A.N. Pavlyuchenko, A.S. Ishkov
When an explosive charge explodes on the surface of the plate, not all of the charge energy is transferred to the plate. The mass of that part of the explosive charge that transfers energy to the plate is called the active mass. The active mass acts in this direction, the rest of the charge flies up and to the side. Key words: charge, active part, shell, detonation, explosive.
(Penza),
Novikov Dmitry Evgenievich, adjunct, lieutenant colonel, penzakms@ya. ru, Russia, Penza, Branch of the VA MTO Sidorov Alexey Ivanovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Penza, Russia, Penza-5,
Vorotilin Mikhail Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, vice-rector of Tula State University, Russia, Tula, Tula State University,
2
2
2
2
Pavlyuchenko Alina Nikolaevna, junior researcher, [email protected], Russia, Moscow, FBU 21 Central Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation,
Ishkov Anton Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, asihkov@mail. ru, Russia, Penza, Penza State University
УДК 623.4.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-2-54-55
ОДИН ИЗ ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕРМОБАРИЧЕСКИХ БОЕВЫХ ЧАСТЕЙ РЕАКТИВНЫХ ШТУРМОВЫХ ГРАНАТ И РЕАКТИВНЫХ ПЕХОТНЫХ ОГНЕМЕТОВ
Ф.А. Савченко, А.С. Голенко, М.С. Воротилин, А.С. Ишков
Приведен один из подходов к оценке эффективности теплового воздействия реактивных штурмовых гранат и реактивных пехотных огнеметов боевые части которых снаряжаются конденсированными, пластизоль-ными или термобарическими взрывчатыми составами, обеспечивающих осколочное, фугасное, зажигательное и тепловое воздействие на цель.
Ключевые слова: оценка теплового воздействия, реактивная штурмовая гранат, боевая часть, инфракрасное излучение, интенсивность теплового излучения.
Реактивные штурмовые гранаты РШГ-1 и РШГ-2, реактивная многоцелевая граната (РМГ), а также реактивные пехотные огнеметы РПО-А, РПО-ПДМ, малогабаритный огневой гранатомет МРО-А а также ПТУР имеют боевые части (БЧ) снаряженные термобарическими составами (ТБС).
Первой огневой смесью, реализованной в РПО-А стала ОМ-100МИ, представляющей собой термобарический состав (ТБС) на основе магниевой пудры и обладающей совершенно неоспоримым преимуществом, а именно дешевизной, так как производство композиции осуществляется прямым дозированием дешевых компонентов в корпус изделия при его снаряжении.
В РШГ-2 в качестве снаряжения стали использовать ТБС ЛП-30Т, а для РШГ-1 позаимствовали огнемётную смесь ОМ-100МИ-3Л. Со временем для снаряжения РШГ-1 стали использовать только вещество ЛП-30Т.
Такие боеприпасы позволяют эффективно бороться с огневыми точками и живой силой противника, находящейся на дистанциях от 50 до 600 м, в том числе в зданиях и сооружениях.
Принято считать, что основным поражающим действием БЧ являются параметры взрыва ТБС, а именно, избыточное давление во фронте ударной волны (УВ), удельный импульс УВ, а также приведенная площадь фугасного поражения. Так как ТБС заключен в тонкостенную оболочку БЧ, следовательно, на ряду, с действием параметров взрыва ТБС будет иметь место и осколочное действие, оцениваемое также приведенной зоной поражения. Однако вопрос об оценки теплового воздействия при взрыве ТБС практически не оценивается. Поэтому разработка методики оценки теплового воздействия параметров взрыва БЧ с ТБС представляет актуальную задачу. При этом необходимо разграничить критерии зажигательного действия боеприпасов и теплового воздействия при взрывае ТБС.
При рассмотрении осколочного действия боеприпасов специалисты МГТУ им. Н.Э. Баумана [1,2] зажигательное действие поражающих элементов (ПЭ) боеприпасов связывают с их попаданием в уязвимые зоны цели (топливные баки, ракетные двигатели и т. п.). Так как ПЭ имеют достаточные скорости и массы, могут вызвать их воспламенение, и как следствие вывод цели из строя. При этом в качестве основного критерия, определяющую зажигательную способность осколка, рекомендовано принимать его удельный импульс
Т = mocУoсJ = ^ТКск/ ,
J ПЭ /s /Ф
где mск - масса осколка; VocK - скорость осколка; Ф = 1,8.. .гД - параметр формы осколка
Ф = S/
оск
'V2/3'
S - средний мидель осколка
S = 1 (ab + bc + ac)
а, Ь, с - стороны произвольного прямоугольного параллелепипеда.
При оценки эффективности боеприпасов объемного взрыва за критерий принимаются параметры воздействия воздушных ударных волн: избыточное давление во фронте ударной волны, удельный импульс по которым определяется приведенная зона поражения. Оценка теплового воздействия при взрыве ТБС в работах [1,3] не производилась по всей вероятности из-за того, что параметры осколочного и фугасного действия превалируют по сравнению с воздействием теплового излучения взрыва ТБС.
Не рассматривалось зажигательное или тепловое воздействие термобарического взрыва боеприпасов и в филиале ВА МТО (г. Пенза) [4].
Военные эксперты МВАА в своей оценки эффективности поражающего действия средств поражения [5], применительно к зажигательному действию боеприпасов рассматривают удары авиации и артиллерии через призму совместного воздействия факторов массового пожара на объектах противника. К поражающим факторам ими отнесены: высокая температура среды (Т), инфракрасное излучение пламени (ИКИ), которое характеризуется облученностью (е обл) и окись углерода (СО).
