Проникающее действие боеприпасов

Ударное действие боеприпасов (БП) проявляется при прямом попадании. Степень или характер разрушения в основном определяются кинетической энергией БП в момент встречи с преградой.

Кинетическая энергия БП расходуется на:

- сообщение ускорения частицам среды;

- деформацию проникающего тела;

- нагрев среды и тела;

- сотрясение среды.

Особенность процесса проникания снаряда в сплошную среду определяется в первую очередь степенью динамичности процесса, который характеризуется коэффициентом динамичности , где - скорость звука в среде.

Значения приведены в табл.12.

Таблица 12

Тип среды	Сталь	Бетон, гранит	Известняк	Вода	Влажные грунты глина	Песок	Растительный грунт	Торф, свеженасыпанный грунт
С, м/с	5000 -6000					100-500	100 - 300	30 - 50

В< 1 Волна сжатия В> 1

Рис.6

Деформация среды происходит за счет соударения снаряда со средой и образования в ней ударных волн. Конфигурация и размеры движущейся среды и скорость ее движения зависит от коэффициента В (рис 6).

Задача о проникании в сплошную среду может быть сформулирована следующим образом:

Необходимо установить закон движения снаряда в сопротивляющейся среде при условии, если известны характеристики снаряда, физико-механические характеристики среды и начальные условия проникания.

При этом необходимо выбрать наиболее существенные факторы: массу снаряда, форму его головной части, скорость встречи и физико-механические свойства среды.

Введем допущения: снаряд считается абсолютно жестким телом, кинетическая энергия расходуется только на деформацию среды и сообщение скорости движения частицам среды, т.е. на преодоление силы сопротивления среды.

Процесс проникания можно разбить на три этапа:

1. удар о поверхность среды;

2. собственно проникание;

3. проникание при наличии откола или сквозное пробивание (при среде конечной толщины).

Первый этап - соударение со средой и проникание на глубину, равную длине головной части. Этот этап характеризуется переменной площадью контакта снаряда со средой и переменной скоростью его движения в среде. При внедрении снаряда в грунт на глубину его головной части скорость падает не более, чем на 5...6%. При этом сила сопротивления достигает максимума за счет увеличения площади контакта. Во время удара формируется волна сжатия (ударная волна) наибольшей интенсивности. В результате отражения волны от поверхности раздела будет происходить отрыв частиц хрупкой или жидкой среды. При этом формируется всплеск среды и образуется воронка (кратер), размеры которого зависят от параметров снаряда, скорости встречи и свойств среды. Волна разряжения от свободной поверхности вязкой (пластичной) среды приводит к смещению частиц среды и на ее поверхности у проникающего тела образуется валик (рис 7).

Рис.7

На втором этапе проникания площадь контакта снаряда со средой (при a = 0) будет постоянной. Однако, скорость снаряда в процессе проникания будет уменьшаться, в связи с чем сила сопротивления движению снаряда также будет уменьшаться. За снарядом образуется проход.

Для сред конечных размеров (преград), если скорость снаряда достаточно велика, следует рассматривать и третий этап - сквозное пробитие.

преград, сопротивление разрыву которых меньше сопротивления сжатия (чугун, бетон, цементированные стали) образовавшаяся ударная волна сжатия, достигнув тыльной поверхности преграды и отражаясь от нее волной разряжения может вызвать откол среды (рис.8).

волна разряжения волна сжатия

откол

Рис.8

Рассмотрим схему сил, действующих на снаряд при проникании в сплошные среды (рис.9).

Цм

М

цд

a

V

Рис.9

Равнодействующая сила приложена в центре давления, который расположен впереди центра масс. Приведем к центру масс, введя опрокидывающий момент М.

В общем случае силу сопротивления Fx можно представить в виде суммы трех сил

- сила динамического сопротивления, вызванная инерцией частиц среды, приводимых в движение при проникании снаряда, и пропорциональная квадрату скорости.

- коэффициент, зависящий от формы головной части и угла атаки,

- плотность среды,

- площадь поперечного сечения снаряда.

- сила вязкого сопротивления, возникающая в результате преодоления трения между частицами среды и пропорциональная скорости проникновения.

- коэффициент, зависящий от формы головной части.

- коэффициент вязкости среды.

- диаметр снаряда.

- сила статического сопротивления, величина которой характеризует прочность среды и не зависит от скорости проникания.

- коэффициент, зависящий от формы головной части.

- площадь поперечного сечения снаряда.

- предел прочности среды на раздавливание.

Эта формула впервые была предложена Г.И.Покровским. Н.А.Забудским была предложена двухчленная формула для силы сопротивления.

Обозначив и , получим формулу Забудского для

силы сопротивления среды.

- коэффициент, зависящий от формы головной части.

В этой формуле не учитывается сила вязкого сопротивления. Это не приводит к большим ошибкам, т.к. малых значениях скорости движения сила вязкого сопротивления существенно меньше силы статического сопротивления , а при больших скоростях она становится меньше, чем сила динамического сопротивления

.