Влияние форм ударника бронебойного оперенного подкалиберного снаряда на пробитие преграды Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 623.451.3

ВЛИЯНИЕ ФОРМ УДАРНИКА БРОНЕБОЙНОГО ОПЕРЕННОГО ПОДКАЛИБЕРНОГО СНАРЯДА НА ПРОБИТИЕ ПРЕГРАДЫ

Анатолий Васильевич Гуськов

Новосибирский государственный технический университет, 630073, Россия, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, кандидат технических наук, доцент кафедры газодинамических импульсных устройств, тел. (913)005-48-19, e-mail: conf_npo@craft.nstu.ru

Егор Алексеевич Кузнецов

Новосибирский государственный технический университет, 630073, Россия, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, студент группы МА-41 факультета летательных аппаратов, тел. (913)005-48-19, e-mail:bahahka@gmail.com

Константин Евгеньевич Милевский

Новосибирский государственный технический университет, 630073, Россия, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, кандидат технических наук, доцент кафедры газодинамических импульсных устройств, тел. (913)005-48-19, e-mail: gdd@craft.nstu.ru

Андрей Иванович Родионов

Новосибирский государственный технический университет, 630073, Россия, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, кандидат технических наук, доцент кафедры прочности летательных аппаратов, тел. (913)005-48-19, e-mail: conf_npo@craft.nstu.ru

Надежда Федоровна Чайка

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры наносистем и оп-тотехники, тел. (383)343-91-11, e-mail: kaf.nio@ssga.ru

В работе рассматривается влияние формы головной части бронебойного оперенного подкалиберного снаряда (БОПС) для пробития гомогенной брони танка. Рассмотрены подходы их определения.

Ключевые слова: гомогенная броня, пробитие, бронебойно оперенный подкалиберный снаряд, наконечник, звездообразный ударник.

THE IMPACT OF FORMS FOR AN ARMOR-PIERCING

FIN STABILIZED DISCARDING SABOT TO BREAK THROUGH

Anatoly V. Guskov

Novosibirsk state technical University, 630073, Russia, Novosibirsk, Karl Marx Avenue, 20, Ph. D., associate professor of department of gas-dynamic impulse devices, tel. (913)005-48-19, e-mail: conf_npo@craft.nstu.ru

Egor A. Kuznetsov

Novosibirsk state technical University, 630073, Russia, Novosibirsk, Karl Marx Avenue, 20, student of MA-41 faculty of aircraft, tel. (913)005-48-19, e-mail: bahahka@gmail.com

Konstantin E. Milevsky

Novosibirsk state technical University, 630073, Russia, Novosibirsk, Karl Marx Avenue, 20, Ph. D., associate professor of department of gas-dynamic impulse devices, tel. (913)005-48-19, e-mail: gdd@craft.nstu.ru

Andrey I. Rodionov

Novosibirsk state technical University, 630073, Russia, Novosibirsk, Karl Marx Avenue, 20, Ph. D., associate professor of strength of aircraft, tel. (913)005-48-19, e-mail: conf_npo@craft.nstu.ru

Nadegda F. Chayka

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., associate professor of nanosystems and optical engineering, tel. (383)343-91-11, e-mail: kaf.nio@ssga.ru

This paper examines a method of improving penetration of homogeneous armor by a projectile such as armor-piercing fin stabilized discarding sabot (APFSDS). The methods of making. On the basis of changes in the geometry of the tip of the projectile.

Key words: homogeneous armor, breakout, armor-piercing fin stabilized discarding sabot (APFSDS), tip, star drummer.

Увеличение пробития гомогенной бронебойно-оперенным подкалиберным снарядом (БОПС) осуществляется следующими параметрами: повышения начальной скоростибоеприпаса, увеличения скорости подхода боеприпаса к цели, за счет увеличения массы сердечника боеприпаса. Массу сердечника можно увеличить, увеличением его диаметра, но его увеличение ограничено калибром боеприпаса. Либо за счет его удлинения, но тогда растет вероятность разрушения сердечника при проникновении его в преграду. Повысить начальную скорость можно посредством повышения мощности метательного состава или увеличения его количества. Но в настоящие время артиллерийские системы работают на пределе своих возможностей (рис. 1).

Следующим подходом повышение пробития брони танка, это изменения геометрической формы головной части бронебойного наконечника.

Рис. 1

Выполнение бронебойного наконечника в виде звездообразного ударника для БОПС, имеет преимущество так как при соударении наконечник будет образовывать большее входное отверстие, атак как чем больше входное отверстие, тем больше глубина проникновения[2].

Так как он выполнен из среднеуглеродистой (р = 7 , 8—-) стали он будет способствовать проникновению стрежня(материал стержня ВНЖ-90

Г Г

р = 1 7 , 6—-или обеднённого уран р = 1 8 , 6—-), как бронебойный наконечник

см^ см^

Макарова. [4].

В работе [1] рассмотрено влияния геометрических параметров звездообразного ударника для опасных космических объектов (ОКО). Выяснено, что количество ребер на ударнике практически не влияют на пробитие. Определено, что устойчивость движения тел как звездообразных, так и цилиндрических может быть повышена выполнением притупления на головной части или смещения центра масс к ее вершине. На рис. 2а приведен график проникающих способностей звездообразного ударника с притупленной носовой частью, а на рис. 2б приведен график проникающих способностей звездообразного ударника с удлиненной носовой частью.

«» б

'к/4.

О 3 6 5 град

Рис. 2а

Рис. 26

Размещения центра масс на расстоянии 0,2-0,3 длины ударника позволяет получить прямолинейные траектории даже при подходе к преграде под углом. В этом случае реализуется преимущества звездообразных тел, связанные с уменьшением сил сопротивления по сравнению с эквивалентными цилиндрическими ударниками. Глубина проникновения звездообразного ударника при этом значительно превышает глубину проникновения цилиндрического удар-ника[5].

При поникании наконечника в виде звездообразного ударника, деформация материала брони распределяется радиально и тангенциально. Что способствует уменьшению затраты энергии на пробитие брони.

При проникновении наконечника в преграду часть энергии тратится на образования канала. Для эквивалентного тела вращения энергия больше так, как площадь его головной части больше по сравнению с звездообразными ударниками.

Так же требуется затратить значительную часть энергии для деформации материала брони из-за того, что деформации распределена следующим образом для эквивалентного тела вращения (рис. 3а), а для звездообразного ударника деформация распределена следующим образом (рис. 3б) из-за того, что деформация распределена более равномерно по сравнению с эквивалентным телом вращения. Энергия, затрачиваемая на деформацию меньше по сравнению с эквивалентным телом вращения.

Рис. За Рис. 36

Также на основании проведенного эксперимента в работе [6] Были сделаны выводы, что звездообразный ударник способствует пробитию брони при скоростях до 1000 м/с. Отсюда также было предположено, что звездообразный ударник увеличит пробитие гомогенной брони при скоростях 1500-1700 м/с, по сравнению с телами вращения.

При возрастании скоростей до 3000 м/с. Можно воспользоваться формулами из работы [7], на основание которых можно сделать оценку выделяемой энергии при соударении бойка и брони.

• Начальная энергия бойка Eo(2):

Е0=^ (2)

• Т0(3)минимальная плотность потока тепла, необходимую для перевода материала стержня в пар:

7о=Ь (3)

• Распределения тепла Т (4) по телу через Е0 начальную энергию бойка получим:

Ео (4)

• Образования газовой плотности радиуса р (5):

Р -{—¡т—а гЕ0) (5)

• Скорость W (6) газового облака, которое вылетает из воронки:

• Выделяемая Е (7) энергия образованием массы воронки в газ:

Е ~-ттг3Ж2-^ (7)

4 а3 к '

• Оставшийся количество движения1 (8) стрежня:

/~2ттр3И^ (8)

Таблица

Результаты расчетов выделенных параметров

Штатный наконечник Пятигранный наконечник Шестигранный Наконечник Восьмигранный наконечник

Ео, Дж 9,18*107 9,18*107 9,18*107 9,18*107

Т0, Дж/м 6,331*10у 6,79*109 7,309*109 6.706*109

р, м 0,023 0,021 0,02 0.022

м/с 732.904 732.904 732.904 732.904

Т, Дж/м 2,288*1010 1,989*1010 1,706*1010 2.039*1010

I, кг*м/с 1,253*105 1,253*105 1,253*105 1,253*105

Е, Дж 2,858*107 3,526*107 4.398*107 3.396*107

На основе результатов определенно, что для наконечника в виде шестигранной формы выделяемая энергия преобразования массы воронки в газ больше на 53%, чем по сравнению с эквивалентным телом вращения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Алексеев А.С., Величко И.И., Волков В.А., Ведерников Ю.А. Ракетная концепция противометеоритной защиты земли // Государственный ракетный центр "КБ им. Академика В.П. Макеева", г. Миасс, Россия

2. ЗукасДж.А., Николас Т., Свифт Х.Ф., Грещук Л.Б., Курран Д.Р. Динамика удара

3. Григорян В.А., Белобородько А.Н., Дорохов Н.С. и др.; Под ред. Григорян В.А-М: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006 Частные вопросы конечной баллистики.

4. http://www.sierramaestra.com.ua/2013/12/26/izobretenie-makarova/

5. В.А. Велданов, Численная оценка проникания модулей космических аппаратов в астероид. НИИ Специального машиностроения МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, Россия.

6. Бондарчук В.С., Ведерников Ю.А., Дулов В.Г., Минин В.Ф., К оптимизации звездообразных ударников.// Изв. Со АН СССР. Сер. Технических наук, 1982, вып. 3.

7. М.А. Лаврентьев;Проблемы пробивание при космических скоростях.//Учредитель и издатель журнала Межрегиональный общественный фонд им. Ломоносова "Большая Медведица" №1 март 2000 г.

© А. В. Гуськов, Е. А. Кузнецов, К. Е. Милевский, А. И. Родионов, Н. Ф. Чайка, 2016