CC BY
36
REQUIREMENTS FOR THE PASSWORD REALIBILITY ASSESSMENT SOFTWARE
S.A. Kostarev
Objective methods of assessing password strength are considered. Describes the functionality that a password strength assessment software product should have.
Key words: information security, information security, security software, password, durability, reliability.
Kostarev Stanislav Alexsandrovich, specialist, operator of MIT «ERA», Kostarevstas@gmail.com, Russia, Anapa, FGAU«MIT«ERA»
УДК 623.592
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-3-449-456
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАРЯДОВ, ФОРМИРУЮЩИХ
КУМУЛЯТИВНЫЕ СТРУИ
Д.А. Скарятин, А.В. Егоров, М.Р. Чеченев
В работе с помощью программы осесимметричного моделирования были проведены теоретические исследования функционирования зарядов, формирующих кумулятивные струи.
Ключевые слова: кумулятивный снаряд, взрывчатое вещество, кумулятивная струя, осесимметричное моделирование, линзовый узел, генератор.
В последнее время широкое распространение получили заряды, формирующие удлиненные высокоскоростные ударники - кумулятивные снаряды (КС). Следствием этого стало большое количество экспериментальных и теоретических исследований, направленных на повышение эффективности функционирования существующих и разработку новых зарядов, формирующих КС.
Вместе с тем, несмотря на большое количество исследований, по-прежнему существуют проблемы, связанные с функционированием такого типа зарядов. Так, например, при проведении испытаний зарядов диаметром 100 мм, оснащенных линзовым узлом и генератором, было выявлено, что эти заряды функционируют в нештатном режиме (снижение броне-пробития достигало 20...25 %). Учитывая это, с помощью программы осесимметричного моделирования были проведены теоретические исследования функционирования зарядов, формирующих КС.
На рис. 1 приведена визуализация процесса формирования КС зарядами, оснащенными линзовым узлом (верхняя часть) и генератором (нижняя часть). Функционирование заряда, оснащенного линзовым узлом, начинается с инициирования взрывчатого вещества (ВВ) в инициирующем устройстве (t = 0).
Давление продуктов детонации ВВ инициирующего устройства вызывает детонацию основного ВВ заряда, после чего фронт волны детонации начинает распространяться в радиальном направлении, огибая внешнюю поверхность линзы.
Одновременно в теле линзы возникает область высокого давления. Это давление вызывает появление в материале линзы волны сжатия, которая распространяясь в направлении основного ВВ может вызвать его преждевременное инициирование.
При такой ситуации функционирование линзового узла возможно в двух режимах:
1. Штатный - отсутствие преждевременного выхода осевого импульса волны сжатия и, как следствие, детонация основного ВВ заряда волной детонации, огибающей линзу;
2. Нештатный - «пробой» линзового узла в осевом направлении, приводящий к искажению формы фронта волны детонации в основном ВВ заряда.
В последнем случае волна сжатия проходит линзу раньше, чем волна детонации огибает ее по внешней поверхности. Результаты моделирования, представленные на рис. 1, наглядно иллюстрируют опережающий выход волны сжатия через линзу с последующим инициированием ВВ заряда в осевом направлении. Это означает, что линзовый узел работает в нештатном режиме. Также можно говорить о том, что такое функционирование линзового узла может быть причиной снижения бронепробивного действия заряда.
Это утверждение подтверждается дальнейшими расчетами, согласно которым в последующие несколько микросекунд формируется искаженный фронт волны детонации, вызывающий деформацию вершины кумулятивной облицовки и нарушение процесса формирования КС.
Анализ расчетов для заряда, оснащенного генератором, позволяет говорить о том, что и в этом случае происходит осевой пробой устройства формирования детонационного фронта. Однако в данном случае со своими функциями не справляется демпфирующая прокладка, помещенная между крышкой и корпусом генератора. Рассмотрим процесс функционирования заряда, оснащенного генератором, более подробно.
Инициирующее устройство срабатывает в момент времени ^ = 0, вызывая детонацию ВВ генератора (рис. 1).
Примерно через 1,5 мкс волна детонации ВВ генератора достигает поверхности его крышки, после чего вглубь последней начинает распространяться волна сжатия. Параллельно с волной сжатия волна детонации продолжает свое движение в радиальном направлении, огибая поверхность крышки генератора. При этом на крышку генератора оказывается динамическое воздействие.
В процессе распространения волны детонации происходит передача инициирующего импульса от ВВ генератора к основному ВВ заряда. После этого волна детонации, обходя внешнюю поверхность корпуса генератора, распространяется вглубь заряда.
В то же время волна сжатия проходит крышку генератора и выходит на контактную поверхность с демпфирующей прокладкой. После чего волна сжатия проходит в демпфирующую прокладку, постепенно затухая в ней. Прокладка в значительной мере поглощает энергию волны сжатия. Таким образом, волна сжатия превращается в упругую волну.
Однако деформации крышки генератора приводят к росту плотности демпфирующей прокладки примерно в 1,6 раза, что оказывается достаточным для прохождения более интенсивных воздействий в корпус генератора.
Примерно через 1 мкс после этого фронт волны сжатия выходит на плоскость внешней стенки корпуса генератора, которая непосредственно контактирует с основным ВВ заряда.
Аналогично предыдущему случаю функционирование генератора возможно в двух режимах:
1. Штатный - затухание волны сжатия между крышкой и корпусом генератора и как результат, отсутствие преждевременной детонации ВВ заряда в осевом направлении;
2. Нештатный - «пробой» генератора в осевом направлении, детонация ВВ кумулятивного заряда, приводящая к искажению формы фронта волны детонации в основном ВВ заряда.
В данном случае импульс от продуктов детонации ВВ генератора проходит через крышку, демпфирующую прокладку, корпус и при достижении давления на внешней поверхности последнего значения примерно 1,7 ГПа вызывает преждевременную детонацию основного ВВ заряда.
Полученные результаты численного моделирования функционирования заряда, оснащенного генератором, полностью подтверждают опережающий выход волны сжатия с последующим инициированием основного ВВ заряда в осевом направлении. Это означает, что генератор детонационной волны базовой конструкции работает в нештатном режиме и не может обеспечить эффективного функционирования заряда в целом.
Как и в предыдущем случае, в последующие несколько микросекунд формируется искаженный фронт волны детонации в основном ВВ заряда, приводящий к деформации вершины кумулятивной облицовки и нарушению процесса формирования КС.
Следствием всего вышесказанного является необходимость совершенствования конструкции линзового узла и генератора с целью устранения пробоя в осевом направлении. Учитывая это, в настоящей работе предлагается три варианта конструкции, способных решить данную проблему. Схематичное изображение этих конструкций представлено на рис. 2 - 3.
На рис. 2 представлен заряд с модернизированной конструкцией линзового узла. Заряд содержит корпус 1, инициирующее устройство 2, между которым и инертной линзой осесим-метричной формы 5 помещается демпфирующая вставка 3 и выполняется воздушный зазор 4. Также в заряде имеется основное ВВ 6 и кумулятивная облицовка 7.
Эта конструкция отличается от базовой наличием демпфирующей вставки из материала с высокой акустической плотностью и воздушного зазора. Толщина демпфирующей вставки вдоль оси заряда, а также величина воздушного зазора и толщина линзы определяются согласно следующей методике [1].
РЫЗ. 2пе
а
н
НН И Р1 3
пэ=о. 312 |птв=8.0 вреес1=2 01=6.2лс | Дилен» «ГГИ1|
н
ж в [¿1 «1 щ
1 1 Н н |Я Н Э 154 В 9 Ш В 1 ш
( = 0 мкс
ПЭ=0,Э11 "Пте-24.0 Эрмс1=1325 01-0 5пс
¿ = 8 мкс
ЯЯ ^ 1г1 И В В И I
ПЭ=0<27б| |лтеа17.0 8реей=1628 |№10,111с] [д«впв»м МГГЮ)
яо] 1 "" N
«е| г / —к. з \ ^ ш 0
@
1 1 1 ■
¿ = 24 мкс
ПЭ=0.3В2 Т1те=0,0 вр«х)=0 ! |01=12.1пс
¿ = 47 мкс
линзовыи узел
Дамение|ГПл1
пэ=о,зв1; Т»пв=в,0 5рсес1=й Ш=7.3пс 1 | Дмлеадч(ГПв)
а
о
■
|а:
4 5.3
а II 3
ш
в 1! N.
Ж N 0,0
н щ N
1 X
Ш а
1,1 .1 Н 1 { 1« В И ■ В яо
¿ = О мкс
¿ = 9 мкс
"н
и в
В И В В В га
Гц ИМ 1
!\
у , г
N
Даипеи-,«(ГПв|
11"
«.о
а
ян и в ь
в
КС=0Ч375 Т1те-48.5 5реей=1286 М=3,7пЙ I Дыгв*ме4ГПя:
ы 1 ¿анл
в м|
в в
в в 4 1 «1
я в 1
¿ = 24 мкс
¿ = 48, 5 мкс
генератор
Рис. 1. Фазы формирования кумулятивной струи (сечение)
В начале выбирается толщина демпфирующей вставки вдоль оси симметрии заряда из диапазона, определяемого неравенством:
Ь21 < Ь2 < Ь22, (1)
где
41+20^1
Ь2
(2)
причем ^ - скорость детонации ВВ инициирующего устройства; ^ - полное время распространения волны детонации от точки инициирования по периметру линзы до оси основного ВВ заряда.
Рис. 2. Заряд с модернизированным линзовым узлом: 1 — корпус; 2 - инициирующее устройство; 3 - демпфирующая вставка: 4 - воздушный зазор: 5 - линза; 6 - основное ВВ; 7 - облицовка.
Также были введены дополнительные переменные:
т = Ьг + Ь.г;
п
- к2
Ь{ + Н ; г= Ь1Н1; и= Ьг +г]1,
(3)
(4)
(5)
(6)
где - длина инициирующего устройства вдоль оси симметрии заряда; ^ - расстояние от
Т1Т1 16 Р1Ь1 Т1Т1
точки инициирования до основного ВВ заряда; ^ =--, причем рг и р2 - плотности ВВ
27 р2
инициирующего устройства и материала демпфирующей вставки.
После этого выбирается величина воздушного зазора вдоль оси симметрии заряда Ьз из диапазона, определяемого неравенством:
й1Ь2 (1 + 3)-Ь1<Ь3<(АН - Ь2), (7)
где t2 = t1--; АН - расстояние от инициирующего устройства до основного ВВ заряда;
С1
5 =
(8)
причем = с\ - скорость распространения волны сжатия в материале демпфирующей
вставки.
В заключение вычисляется толщина оставшейся части линзы вдоль оси симметрии заряда Ь4 из соотношения:
Ь4 = АН- (й2 +Ь31 (9)
Время задержки выхода осевой волны сжатия в основной заряд взрывчатого вещества определяется из соотношения:
Ьо = £в~к + ^
где = — - время задержки осевой волны детонации в демпфирующей вставке; - время задержки осевой волны детонации в воздушном зазоре
^ =
27Я(х-Ь1)+160х+3 ^81Л2(Ь1-х)2+96хЛ(хв-Ь^р1)
16 во.
(10)
Ьл= — - время задержки осевой волны детонации в части линзы; с2- скорость распростране-
с2
ния волны сжатия в материале линзы.
Также были использованы дополнительные переменные:
х = Ьг + Ь2; (11)
Л = Ь2р2; (12)
Ь
21
в = Ьхрх. (13)
Для обеспечения штатного функционирования генератора предложено конструктивное решение, требующее минимальных изменений и производственных затрат (рис. 3). Вместо резиновой прокладки использовать воздушный зазор, который бы позволил осуществить достаточную временную задержку выхода ударной волны на внешнюю поверхность генератора.
4 - воздушный зазор; 5 - корпус генератора; 6 - ВВ; 7- облицовка.
С целью определения величины воздушного зазора для выбранной конструкции заряда были проведены расчеты времени задержки выхода волны сжатия на внешнюю поверхность корпуса генератора при различных параметрах его элементов конструкции [2]. Результатом этих расчетов стало следующее: при толщине крышки генератора 3,7 мм, выполненной из алюминия, и толщине корпуса генератора 6,8 мм, выполненного из стали, величина воздушного зазора должна быть не менее 8,5 мм.
Также предлагается вариант конструкции генератора с увеличенной толщиной демпфирующей вставки (рис. 4). Такой генератор, помимо демпфирования ударной волны, обеспечивает нормальный угол подхода волны детонации к облицовке.
Для обеспечения штатного функционирования генератора были проведены расчеты времени задержки выхода волны сжатия на внешнюю поверхность его корпуса при различных значениях толщины демпфирующей прокладки. В результате этих вычислений было получено минимальное значение толщины демпфирующей прокладки, равное 22,0 мм. Это значение соответствует углу, между образующей и осью симметрии, равному 68,5°.
Перечисленные выше конструкции были подвергнуты проверке на предмет устранения осевого пробоя. Проверка производилась с помощью созданной программы осесимметрич-ного моделирования. На рис. 5 представлены фрагменты формирования фронта волны детонации в различные моменты времени. Эти результаты были получены для модернизированного линзового узла с размерами демпфирующей вставки, воздушного зазора и оставшейся части линзы по оси заряда, равными Ь2 = Ь3 = = 10 мм.
Л- Л- 3_
Рис. 4. Заряд с коническим генератором: 1 - корпус; 2 - ВВ генератора; 3 - крышка;
4 - демпфер; 5 - корпус генератора; 6 - ВВ; 7 - облицовка
Формирование фронта волны детонации начинается со срабатывания инициирующего устройства в момент времени ^ = 0, которое вызывает детонацию ВВ (на рисунке соответствует прямоугольнику оранжевого цвета). После этого волна детонации начинает распространяться в радиальном направлении [3].
Одновременно элементы конструкции линзового узла испытывают динамическое нагружение в осевом направлении со стороны образовавшихся продуктов детонации. Однако в данном случае распространению волны сжатия мешает демпфирующая вставка, введение которой приводит к задержке прохождения инициирующего импульса вследствие следующих причин:
1. Непосредственно тратится время на прохождение демпфирующей вставки по толщине вдоль оси заряда;
2. Дополнительное тратится время на преодоление демпфирующей вставкой воздушного зазора после выхода волны сжатия на ее свободную поверхность.
Таким образом, осуществляется временная задержка выхода инициирующего импульса на внешнюю поверхность основания линзы.
В это время фронт радиальной волны детонации достигает внешнего основания линзы, после начинает распространяться вдоль его поверхности, приобретая правильную, близкую к тороидальной, форму (рис. 5).
Визуальный анализ развития процесса подтверждает сформулированное ранее утверждение о том, что такая конструкция линзового узла работает в штатном режиме.
Наряду с моделированием процесса формирования фронта волны детонации также было проведено сравнение распределений давления по поверхности облицовки для базового и модернизированного линзовых узлов. Распределение давления, во многом, определяет значения градиента скорости по длине формируемой струи и, как следствие эффективность функционирования заряда в целом.
КС^О.366 "Пгпе=С.5 |8ра(и)-Р
В
ПГ)=п,Зба Т(гти=4,0 | Врвей-51 | ррб.впс
М
Т] 0 3
( = 0 мкс
ПЭ-0,364 Т1та=В.О 8реей-52 | |[>М,2
Гч1. гт.ш-
I
Ы
М
( = 4 мкс
КС-0.362 Лте^Ю.О Зрееамг DP6.I1
- I- "=" р-1- -] [«: «I
¿ = 8 мкс
¿=10 мкс
Рис. 5. Моделирование функционирования заряда с модернизированным линзовым узлов
Из анализа распределений давления видно, что процесс обжатия облицовки заряда с модернизированным линзовым узлом протекает более интенсивно. Это обстоятельство поясняет причину наличия более высоких кинематических характеристик формируемой струи. В частности, скорость головной части у струи, формируемой с использованием линзового узла базовой конструкции, в начале ее формирования составляет 5 670 м/с, а скорость головной части струи, формируемой при использовании модернизированного линзового узла, достигает 7 637 м/с [4].
Полученные результаты моделирования формирования фронта волны детонации в основном ВВ заряда позволяют сделать вывод о том, что введение воздушного зазора в линзе в совокупности с установкой, демпфирующей вставки позволяет качественно изменить характеристики линзового узла, в частности время прохождения инициирующего импульса в осевом направлении.
Действительно, расчетное время подхода фронта волны детонации по внешней поверхности линзы теперь на 1,8 мкс меньше, времени прохождения инициирующего импульса через линзовый узел в осевом направлении.
Как было отмечено ранее, градиент скорости является одним из наиболее важных факторов, влияющих на формирование КС. В случае использования конического генератора общее снижение градиента скорости приводит к менее интенсивному растяжению КС, что с точки зрения глубины проникания является негативным моментом. Однако с другой стороны, более плавное изменение градиента скорости обеспечивает длительное сохранение сплошности КС. Совокупное влияние двух указанных выше факторов на глубину проникания в целом оказывается более выигрышным для заряда с коническим генератором.
Таким образом, можно говорить о том, что наиболее предпочтительным с точки зрения глубины проникания, является использование заряда с коническим генератором.
В заключение следует отметить, что выработка рассмотренных выше технических решений, отличающихся внешней простотой, стала возможной благодаря применению созданного в работе вычислительного комплекса, позволяющего осуществлять целенаправленный численный эксперимент, результаты которого, представленные в визуальной форме, создают предпосылки для принятия приемлемых решений.
Список литературы
1. Патент РФ №2244243 Акимов А.А., Антонова А.В., Антонова Е.В., Кирюшкин И.Н., Князева Л.Н., Чуков А.Н. Кумулятивный заряд. 10.01.05.
2. Акимов А.А., Антонова А.В., Князева Л.Н., Чуков С.А. Влияние угла наклона образующей корпуса генератора на эффективность функционирования кумулятивного заряда // Материалы научно - технической конференции «Наука - образование - производство», Т. 1 Наука и производство: опыт и перспективы развития. Нижний Тагил, 2004. С. 5-7.
3. Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович К.П. Физика взрыва. М.: ФИЗМАТЛИТ, В 2-х т., Т.2, 2002, 656 с.
4. Маринин В.М., Бабкин А.В., Колпаков В.И. Методика расчета параметров функционирования кумулятивных зарядов // Оборонная техника. 1995. № 4. С. 34 - 39.
Скарятин Дмитрий Андреевич, специалист, оператор ВИТ «ЭРА», dskary-atin@mail.com, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ«ЭРА»,
Егоров Андрей Владимирович, магистр, оператор ВИТ «ЭРА», Mor-Lan554823@gmail.com, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»
Чеченев Максим Романович, магистр, оператор ВИТ «ЭРА», chmks@mail.ru, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»
THEORETICAL STUDY OF CHARGES FORMING CUMULATIVE JETS D.A. Skaryatin, A.V. Egorov, M.R. Chechenev
Theoretical studies of the functioning of charges forming cumulative jets were carried out using the axisymmetric modeling problem.
Key words: shaped charge, explosive, shaped jet, axisymmetric modeling, lens assembly, generator.
Skaryatin Dmitriy Andreevich, operator of MIT «ERA», dskaryatin@mail.com, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»,
Egorov Andrey Vladimirovich, operator of MIT «ERA», MorLan554823@gmail.com, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»,
Chechenev Maxim Romanovich, operator of MIT «ERA», chmks@mail.ru, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»
