Проникание при высоких скоростях удара

Рисунок 4.4

Рисунок 4.3

Рисунок 4.1

По мере дальнейшего движения снаряда в броне малой твердости образуется выпучина, которая разрывается под действием растягивающих напряжений. При проникании в броню средней твердости снаряд при дальнейшем движении выбивает пробку. В этом случае основным видом деформации является деформация сдвига. При пробитии брони высокой твердости на тыльной стороне образуются отколы (рисунок 4.1 Г).

Для гомогенной брони лучшей бронепробиваемостью обладают остроголовые снаряды с высокой прочностью головной части.

Если при действии по броне высокой твердости прочность лицевой части оказывается недостаточной, то целесообразно притупить ее и принять меры к предотвращению разрушения корпуса снаряда.

Если на головной части снаряда сделать кольцевые проточки, то напряжения будут концентрироваться в сечениях этих проточек, что определит разрушение в этих сечениях и сохранит целостность корпуса снаряда. Проточки играют роль пластического демпфера. Эти проточки называются насечками Гартца (рисунок 4.2).

насечки Гартца

Рисунок 4.2

При действии по гетерогенной броне головная часть остроголового снаряда разрушается. Если при этом не произошло полного разрушения снаряда, то дальше он будет действовать как снаряд с притупленной головной частью. При этом в лицевом слое брони образуется кольцевая трещина, диаметр которой примерно равен диаметру притупления. Весь последующий процесс пробивания будет аналогичен пробиванию гомогенной брони, ибо по пластическим свойствам подушка гетерогенной брони не отличается от гомогенной брони низкой и средненй твердости.

Эффективными для поражения герерогенной брони являются снаряды с притупленной головной частью. Также эффективными при действии по такой броне являются также остроголовые снаряды, снабженные специальными наконечниками (рисунок 4.3), или изготовленные из материалов типа карбида вольфрама, прочность которых превосходит прочность лицевых слоев брони.

Бронебойные наконечники были изобретены адмиралом Макаровым. Они изготавливаются из легкодеформируемых сплавов. Разрушаясь, они предохраняют от разрушения снаряд.

Для оценки эффективности бронебойного действия пользуются формулами, полученными в результате интегрирования уравнения движения снаряда в броне.

(4.1)

- сила сопротивления брони.

Если положить = const, т.е считать силу сопротивления брони постоянной на всем пути проникания и зависящей только от площади поперечного сечения снаряда и от относительной толщины брони (отношения толщины к калибру снаряда),

(4.2)

– коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств брони.

Уравнение движения запишем в виде

(4.3)

Интегрируя при начальных условиях y = 0, V= Vc получим

(4.4)

Решив уравнение относительно и имея ввиду получим, полагая , начальную скорость встречи, необходимую для пробития брони

(4.5)

Обозначим /2

(4.6)

Опытным путем было установлено, что для снарядов обычной конструкции наилучшее совпадение расчетных и экспериментальных данных имеет место при данных имеет место при n = 0,5, если при этом уменьшить показатель при b с 0,75 до 0,7.

Тогда получим формулу определения скорости, необходимой для пробивания брони толщиной b.

Отсюда , (4.7)

где Q - угол встречи снаряда с броней.

Коэффициент для гомогенной брони составляет 1600…2000, для гетерогенной – 2000…3000.

Пример: углы подхода снаряда к броне 30, 45 и 60⁰ , d₁ = 23мм,

d₂ = 30 мм, K = 2000, M₁ = 175гр, M₂ = 400гр, b = 20мм.

Результаты расчета приведены на рисунок 4.4.

Vc, м/с

1000

d₁

500

d₂

30 60 90 Q, град

Если скорость встречи > 1500 м/с, то начинается пластическая деформация снаряда и брони. На площади контакта развивается давление в несколько сотен тысяч атмосфер. Это давление намного превосходит предел прочности металла и поэтому процесс проникания можно рассматривать как внедрение струи жидкого металла в жидкую полубесконечную среду преграды. Длина струи равна длине снаряда.

В процессе проникания жидкий металл снаряда и брони выбрасывается с большой скоростью в сторону свободной поверхности, в результате в броне образуется воронка, диаметр которой больше диаметра снаряда и зависит от скорости встречи. (рисунок 5.1). Глубина воронки практически не зависит от скорости, а только от длины снаряда. Чем длиннее тело, тем дольше будет происходить процесс вымывания материала среды.