Пробивное действие осколков

Механизм пробития преграды зависит от многих факторов, среди которых определяющими являются скорость осколка и отношение толщины преграды к характерному размеру ос­колка, например, (радиус сферического осколка эк­вивалентной массы). При больших скоростях осколка и мощная ударная волна, возникающая в преграде, достигает ее противоположной стороны и отражается от нее в виде волны разрежения. Под действием этой волны через тыльную поверх­ность преграды, в случае ее пробития, будет иметь место струй­ное истечение наружу материала преграды и осколка. Вследст­вие этого за преградой образуется струя вторичных осколков, летящих в некотором конусе. Угол раствора конуса зависит от сжимаемости материала преграды и осколка, которая в свою очередь определяется показателем ударной адиабаты.

При умеренных скоростях соударения осколка с металличе­ской преградой (100—1300 м/с) и процесс соударения описывается моделью деформации некоторого объема материа­ла преграды, зависящего, естественно, от размеров (массы) ос­колка. Механизм деформации преграды в случае действия ос­колка-шарика показан на рисунке 9.24.

Рисунок 9.24. Механизм пробития преграды осколком-шариком

на этапах: а - внедрения и б — движения шарика с

пробкой

Условно его можно разбить на два этапа. На первом этапе шарик, имея начальную скорость , внедряется в преграду, выбивает пробку и движется вместе с ней. Масса пробки в текущий момент време­ни равна Материал пробки подвергается при этом деформациям сдвига, а действующая сила определяется касательным напряжением т и изменяется линейно

(9.46)

Эта сила действует к моменту внедрения шарика на глуби­ну . В дальнейшем сила сопротивления преграды будет изме­няться по закону (рисунок. 9.24, б)

(9.47)

в котором -путь, пройденный центром массы осколка от мо­мента его соударения с преградой. На втором этапе рассматри­вается движение системы «осколок - пробка» под действием силы (9.47), при этом путь центра массы осколка изменяется от до .

Из рассмотренного процесса соударения можно сделать вы­вод о том, что основная часть кинетической энергии осколка расходуется на деформацию материала преграды. В некоторых случаях необходимо учитывать также потери энергии осколка на образование ударных волн как в преграде, так и самом ос­колке, их нагрев и др. Сказанное послужило основой для полу­чения расчетных формул, основанных на использовании раз­личных допущений.

Одна из первых формул основывалась на допущении теории пластических деформаций о том, что удельная энергия дефор­мации преграды не зависит ни от массы, ни от формы ударяющего тела, ни от толщины преграды и определяется только прочностными характеристиками материала преграды, которые в свою очередь пропорциональны величине разрушающих каса­тельных напряжений материала . Сказанное позволяет запи­сать следующее соотношение для заданного материала:

(9.48)

где -энергия, затраченная на деформацию материала прег­рады;

- объем деформированного материала; — коэффициент динамичности, учитывающий упрочнение материала при динамическом характере

сдвиговых де­формаций;

а — согласующий коэффициент.

Если предположить, что вся кинетическая энергия осколка, имеющего массу и скорость, расходуется на деформацию материала, объем которого равен объему выбитой пробки, то фактическая удельная энергия, то есть энергия, приходяща­яся на единицу объема разрушаемой преграды, в этом случае будет равна а условие пробития преграды будет определяться соотношением

(9.49)

В этом выражении площадь соударения осколка с прег­радой является случайной величиной. Введя в рассмотрение безразмерную величину

(9.50)

где - средняя площадь миделя осколка, и используя обозна­чение

(9.51)

вместо (5.49) можно записать

(9.52)

В выражении (5.52) справа стоит неслучайная безразмерная величина

(5.53)

С учетом условия пробития преграды (9.49), замечания о случайности величин S, а следовательно, и , а также обозна­чения (9.53) вероятность пробития преграды осколком будет отождествляться с условной вероятностью того, что слу­чайная величина примет значение, не превосходящее , то есть

где - функция распределения случайной величины

Согласно определению функция представляет собой интегральным закон распределения относительных площадей пробоин ,. сделанных осколком. В соответствии с обозначением (5.50) диапазон изменения аргумента будет oпpeдeлятьcя разбросом площадей миделя осколка, изменяющихся в проме­жутке от до _s при этом сам аргумент будет изменяться в пределах от до . Конкрет­ный вид зависимости для заданных осколка и материа­ла преграды может быть найден только опытным путем. При этом можно поступить двояко. Можно, например, произвести достаточно большое число стрельб и определить статическую вероятность пробития данной преграды осколками известной массы и формы при постоянном значении скорости соударения как отношение числа случаев пробития преграды к общему числу выстрелов. Проводя опыты для других условий стрельбы, определяющих значение параметра можно построить функ­цию по нескольким точкам. Примерный вид этой зави­симости приведен на рисунке 9.25.

Рисунок. 9.25. Закон распределения относительных площадей

Можно поступить и иначе, производя менее громоздкие опыты, суть которых состоит в стрельбе одинаковыми осколками по бумажным лакированным щитам, определении относительных площадей пробоин в них и построении статических зависимостей . Оба способа должны привести к получению одной и тон же зависимости, хотя второй из них является менее громоздким.

Имея зависимость в соответствии с обозначением (9.53), легко найти аналогичную зависимость , полагая при этом и зная значение удельной энергии деформа­ции материала преграды . Примерный вид зависимостей для осколков одинаковой массы, но различной формы

приведен на рисунке 9.26. Видно, что для осколков более компактных форм диапазон изменения аргумента до умень­шается и в пределе для осколков-шариков стягивается в точку , при этом сама зависимость превращается в ступенчатую функцию. В этом случае функция при

Рисунок 9.26. Зависимость вероятности проби­тия преграды р_п от удельной энергии ос­колка

Это условие в соответствии с (9.53 и обозначениями (9.48), (9.51) и (9.31) дает возможность получить расчетную формулу для определения потребной скорости осколка , при которой обеспечивается пробитие преграды толщиной

(9.54)

или предельную толщину преграды, пробиваемую осколком заданной массы и скорости

(9.55)

Записав формулу (9.55) для преграды толщиной и и другой преграды толщиной и взяв отношение правых и левых частей и разрешив относительно , получим формулу

(9.56)

для нахождения так называемой эквивалентной толщины .
Соотношение (9.56) показывает, что можно заменить преграду
толщиной из данного материала эквивалентной по толщине
преградой из некоторого другого материала, рассматриваемого в качестве эталонного.
Чаще всего в качестве эталонного материала рассматривают дюралюминий и находят для любой другой преграды (напри­мер стальной) так называемый дюралевый эквивалент, поль­зуясь зависимостью (9.56).

Уточнение расчетных формул (9.54) и (9.56) можно произ­водить с учетом того, что в процессе соударения, кроме энер­гии, затрагиваемой на разрушения объема материала, часть энергии осколка должна расходоваться также на образование ударных волн и нагрев. Эти дополнительные потери энергии зависят от скорости осколка. Поэтому в общем случае можно записать соотношение

(9.57)

в котором согласующий коэффициент находится путем об­работки экспериментальных данных. Одним из возможных ва­риантов аппроксимации может служить зависимость вида

, в которой и - постоянные коэффициенты.

Подстановка этого выражения в (9.57) с учетом значения в виде (9.51) и выражений (9.31) для и (9.38) для позволяет получить следующие расчетные формулы для опре­деления потребной скорости пробития преграды толщи­ной :

(9.58)

или максимальной толщины пробития преграды осколком, имеющим скорость

(9.59)

Формулы (9.58) и (9.59) являются расчетными и служат основой для определения потребного значения величин и , при известных величинах и или и найден­ных опытным путем коэффициентах и . Исследования по­казывают, что значения этих коэффициентов зависят от свойств материала преграды, а также от формы осколка.

10 СИСТЕМА АВИАЦИОННЫХ БОЕПРИПАСОВ

Под системой авиационных боеприпасов понимают совокупность боеприпасов различного назначения, применяемых путем сбрасывания, пуска или стрельбы с летательного аппарата и предназначенных для решения боевых и учебных задач.

Система авиационных боеприпасов включает в себя патроны к пушкам, гранатометам, пулеметам, авиационные бомбы, зажигательные баки, мины, торпеды, управляемые и неуправляемые ракеты и взрыватели к ним. Все боеприпасы, входящие в систему авиационных боеприпасов, подразделяются на боеприпасы основного и вспомогательного назначения.

Боеприпасы основного назначения применяются для поражения различных наземных, подземных, морских (надводных и подводных), воздушных целей противника. Результатом непосредственного действия средств поражения по различным целям является уничтожение и вывод из строя их разрушающим действием удара, взрыва заряда ВВ, зажигательным действием пламени и высокой температурой горения зажигательных веществ.

В зависимости от характера поражающего действия у цели все авиационные боеприпасы основного назначения подразделяются на боеприпасы фугасного действия(основной поражающий фактор – продукты детонации и ударная волна), осколочного действия (основной поражающий фактор – осколки), кумулятивного действия (основной поражающий фактор – кумулятивная струя), бетонобойного и бронебойного действия (основной поражающий фактор кинетическая энергия удара), зажигательного действия.

Большинство авиационных боеприпасов основного назначения обладают комбинированным действием (осколочно – фугасным, фугасно – зажигательным, кумулятивно – осколочным).

Авиационные боеприпасы фугасного действия являются боеприпасами многоцелевого назначения и обеспечивают поражение различных по своей уязвимости целей (живая сила, самолеты на стоянках и в обвалованиях, производственные и административные здания, стартовые позиции управляемых ракет,

склады, подводные и надводные цели).

Авиационные боеприпасы осколочного действия обеспечивают возможность поражения лишь легкоуязвимых целей (живая сила, объекты боевой техники и вооружения).

Авиационные боеприпасы кумулятивного действия предназначены для поражения бронетанковой техники.

Авиационные боеприпасы бронебойного и бетонобойного действия обеспечивают поражение целей, имеющих мощные скальные и железобетонные перекрытия (ЖБУ, подземные склады, мосты, морские бронированные цели, ВПП).

Авиационные боеприпасы зажигательного действия предназначены для поражения легковоспламеняемых объектов, для создания пожаров, а также для поражения огнем живой силы.

Авиационные боеприпасы вспомогательного назначения обеспечивают авиации возможность решения задач, связанных с самолетовождением, стрельбой, бомбометанием, тренировкой летного и инженерно-технического состава, а также для решения ряда специальных задач, решаемых авиацией в интересах сухопутных и военно-морских сил.

Боеприпасы вспомогательного назначения подразделяются на учебные (практические), осветительные, фотографические, ориентиро-сигнальные, трассирующие, имитационные, агитационные, помеховые (радиолокационные, инфракрасные).

Практические боеприпасы предназначены для обучения летного состава методам стрельбы и бомбометания, для обучения инженерно-технического состава правилам эксплуатации и обращения с боеприпасами.

Осветительные (светящие) боеприпасы предназначены для освещения местности при ночном бомбометании, визуальной разведки.

Фотографические боеприпасы используются для освещения местности при ночном фотографировании (фоторазведке).

Ориентирно-сигнальные (дневные и ночные) боеприпасы предназначены для создания условных сигналов на воде, земле и в воздухе и используются для решения навигационных задач, обозначения заданных районов, маршрута полета. Ночные ориентирно-сигнальные боеприпасы создают окрашенные в различные цвета пламя, дымовые – цветные дымы, морские – цветные пятна на поверхности воды.

Трассирующие боеприпасы предназначены для обнаружения траектории полета в воздухе.

Дымовые боеприпасы предназначены для постановки дымовых завес в целях маскировки наземных объектов.

Имитационные боеприпасы служат для имитации ядерного взрыва.

Агитационные боеприпасы предназначены для разбрасывания листовок и брошюр.

Боеприпасы помехового действия создают помехи работе радиолокационных станций, инфракрасных и телевизионных средств противника или создают ложные цели.

Все авиационные боеприпасы основного и вспомогательного назначения комплектуются взрывателями, обеспечивающими требуемое действие снаряжения боеприпаса в заданный момент времени. По принципу действия взрыватели подразделяются на ударные (контактные), дистанционные и неконтактные. Ударные взрыватели срабатывают от удара о преграду и обеспечивают либо мгновенный взрыв, либо взрыв с различным замедлением.

Взрыватели дистанционного действия срабатывают на траектории спустя некоторое время, т.е. на определенном расстоянии от самолета.

Неконтактные взрыватели обеспечивают подрыв заряда на некотором расстоянии от цели под воздействием энергии излучаемой или отраженной от цели, а также под воздействием параметров среды, окружающей цель.

По условиям отделения от самолета все авиационные боеприпасы делятся на три группы:

- боеприпасы бомбардировочного вооружения:

- боеприпасы ракетного вооружения;

- боеприпасы артиллерийского вооружения.