СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ПРОБИВАНИЯ ПРЕГРАДЫ УДАРНИКОМ Российский патент 1997 года по МПК G01N3/30 G01M7/08 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств преград, в частности к способам определения параметров стойкости, а именно скорости пробивания преграды при проникании заданного ударника тела компактной формы, ударяющего по преграде со скоростью, заданной ему средствами разгона.

Под скоростью пробивания преграды понимается такая скорость соударения преграды с ударником, при которой ударник пробивает (проходит всю толщину) преграду и имеет на выходе нулевую скорость.

Известен способ определения скорости пробивания преграды ударником, по которому процесс пробивания исследуемой преграды заданным ударником моделируют с помощью модельной пары, включающей неподвижную преграду и разгоняемый ударник. При этом безразмерные параметры заданного и модельного процессов:

где l_o, d, H₂, ρ₂ длина, диаметр, твердость, плотность ударника;
H₁, ρ₁, l₁ твердость, плотность, глубина каверны преграды;
к коэффициент формы головной части ударника, должны быть равны.

Однако, возможности практической реализации известного способа ограничены тем, что имеющиеся у исследователя средства разгона не обеспечивают достижение достаточно высокой скорости, необходимой для пробивания, и, кроме того, необходимо подобрать определенную модельную пару, которой фактически может не существовать.

Задачей, решаемой изобретением, является определение скорости пробивания преграды ударником при ограниченных возможностях (невозможности получения требуемых скоростей ударника) средств разгона.

Для этого в способе определения скорости пробивания преграды ударником, по которому процесс пробивания исследуемой преграды заданным ударником моделируют с помощью модельной пары, включающей неподвижную преграду и разгоняемый ударник, моделирование осуществляют с исследуемой преградой и модельным ударником, геометрически подобным заданному и изготовленным из того же материала, но с большей, чем у заданного, массой, достаточной для пробивания преграды при скорости разгона, не обеспечивающей пробивание преграды заданным ударником, и по результатам экспериментального определения скорости пробивания модельным ударником судят о величине скорости пробивания заданным ударником.

Для того, чтобы определить скорость пробивания преграды заданным ударником по экспериментально определенной скорости пробивания модельным ударником, определяют зависимости скорости пробивания преграды из эталонного материала от ее толщины заданным и модельным ударниками, находят эквивалентную исследуемой преграде толщину преграды из эталонного материала и по этой толщине и ранее определенным зависимостям определяют искомую скорость пробивания заданным ударником.

Возможно определение зависимостей для серии однотипных ударников. Это позволяет создать удобную нормативную базу для проведения экспериментальных работ с ударниками различных типоразмеров.

Эквивалентную исследуемой толщину преграды из эталонного материала можно определить путем пробивания ее модельным ударником.

На фиг.1 приведены зависимости толщины пробивания преграды из эталонного материала от скорости соударения для серии однотипных ударников; на фиг.2 - схема, поясняющая алгоритм определения скорости пробивания преграды заданным ударником; на фиг.3 схема, поясняющая приведенный пример осуществления способа.

Скорость V_м соударения с преградой модельного ударника выбирают из условия подобия ударных воздействий, оказываемых заданным ударником со скоростью и модельным ударником со скоростью. За условие подобия ударных воздействий принимается равенство толщины пробиваемой преграды, т.е. ударное воздействие модельного ударника V_м со скоростью подобно ударному воздействию заданного ударника V_з со скоростью V_з, если толщины пробивания исследуемой преграды равны:

Для преграды из эталонного материала Э определяют зависимость толщины В пробивания преграды от скорости V соударения для серии однотипных ударников (фиг. 1). Как видно из фиг. 1, соотношение 1 выполняется при толщине В преграды из материала Э для ударника У3 со скоростью соударения V₃, для ударника У2 с V₂, для У1 с V₁. Таким образом, имея заданную преграду из материала Э толщиной В_э, можно искомую скорость V₁ пробивания (фиг.2) для заданного ударника У1 определить путем экспериментального моделирования с преградой и модельным ударником У2, получив скорость пробивания V₂, которая соответствует скорости V₁ пробивания для ударника У1.

Для оценки скорости V пробивания любой преграды к воздействию ударника исследуемую преграду приводят к эталонному материалу по условию равенства скоростей, пробивания исследуемой преграды и преграды из материала Э, соответственно:

То есть, определив скорость V_и, определяют толщину преграды из эталонного материала, соответствующую найденному скорости V_и. По толщине В_э, эквивалентной заданной толщине исследуемой преграды, по зависимостям, имеющимся для эталонного материала, осуществляют процедуру перехода с одного ударника на другой (фиг.2).

Пример осуществления.

Дано: 1) зависимость B=f(V) для эталонного материала (сталь 3) для серии однотипных ударников (фиг.3),
2) исследуемая преграда 40 мм, алюминий.

Определить: скорость исследуемой преграды ударником У1.

Решение:
1) Предварительный приближенный расчет скорости пробивания исследуемой преграды ударником У1 показал, что предполагаемая эквивалентная толщина исследуемой преграды в эквиваленте стали 3 составляет 18 мм. Следовательно (фиг.3), расчетная скорость пробивания ударником У1 составляет 700 м/с.

2) Учитывая технические сложности проведения испытаний исследуемой преграды ударником У1 при скорости ≈ 700 м/с, испытания провели модельным ударником У2 большей массы при скорости ≈ 500 м/с (фиг.3).

3) В результате экспериментального моделирования была получена скорость пробивания заданной преграды модельным ударником, равная 550 м/с.

Экспериментальному значению скорости 550 м/с соответствует толщина преграды из стали 3В 20 мм, эквивалентная толщине В 40 мм преграды из алюминия. Осуществляя процедуру перехода с ударника У2 на У1 согласно условию 1, получили искомое значение скорости пробивания ударником У1 преграды В 20 мм из стали 3 и эквивалентной ей по стойкости преграды В 40 мм из алюминия. Искомое значение скорости составляет 755 м/с.

Примечание к примеру: при отсутствии возможности провести предварительный расчет (например, при исследовании преград из новых материалов) искомые величины определяют непосредственно в эксперименте.

Использование: исследование прочностных свойств преград. Сущность изобретения: неподвижную исследуемую преграду пробивают разгоняемым модельным ударником, геометрически подобным заданному и изготовленным из того же материала, но имеющим большую, чем у заданного ударника, массу. Масса модельного ударника выбрана достаточной для пробивания преграды при скорости разгона, не обеспечивающей пробивание преграды заданным ударником. По экспериментально определенной скорости V_м пробивания модельным ударником судят о скорости V_з пробивания заданным ударником. Процедура перехода от V_м к V_з включает определение зависимостей скорости пробивания преграды из эталонного материала от ее толщины заданным и модельным ударниками и нахождение эквивалентной исследуемой преграде ,толщины преграды из эталонного материала. Изобретение позволяет определить скорость пробивания в тех случаях, когда у исследователя отсутствуют средства разгона, обеспечивающие необходимую скорость заданного ударника. 3 з. п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения скорости пробивания преграды ударником, по которому процесс пробивания исследуемой преграды заданным ударником моделируют с помощью модельной пары, включающей неподвижную преграду и разгоняемый ударник, отличающийся тем, что моделирование осуществляют с исследуемой преградой и модельным ударником, геометрически подобным заданному и изготовленным из того же материала, но с большей, чем у заданного, массой, достаточной для пробивания преграды при скорости разгона, не обеспечивающей пробивание преграды заданным ударником, и по результатам экспериментального определения скорости пробивания модельным ударником судят о величине скорости пробивания заданным ударником. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют зависимости скорости пробивания преграды из эталонного материала от ее толщины заданным и модельным ударниками, находят эквивалентную исследуемой преграде толщину преграды из эталонного материала и по этой толщине и ранее определенным зависимостям определяют искомую скорость пробивания заданным ударником. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что определение зависимостей осуществляют для серии однотипных ударников. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что эквивалентную исследуемой толщину преграды из эталонного материала находят путем ее пробивания модельным ударником.