СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ФУГАСНОСТИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК F42B35/00 

Изобретение относится к испытательной технике. Преимущественная область использования - испытания по определению характеристик фугасности (амплитуды избыточного давления и удельного импульса положительной фазы проходящей воздушной ударной волны (ВУВ)) при взрыве зарядов боеприпасов, имеющих собственную скорость полета, которая с определенных значений оказывает существенное влияние на их поражающую способность.

Известен способ определения характеристик фугасности неподвижных зарядов ВВ путем их подрыва в воздухе на определенном расстоянии от ограничивающей поверхности (грунта). Регистрацию характеристик ВУВ осуществляют расположенными в различных направлениях и на заданном удалении от точки взрыва датчиками давления, чувствительные элементы которых могут быть установлены как заподлицо с поверхностью, так и на определенном расстоянии от поверхности (Б.Е.Гельфанд, М.В.Сильников. "Фугасные эффекты взрывов". Санкт-Петербург, Полигон, 2002 г.).

Данный способ не позволяет определить характеристики фугасности боеприпасов (БП), имеющих собственную скорость полета, в абсолютных значениях, так как при их подрыве с достаточно большим количеством ВВ образуются вторичные ВУВ, которые при отражении от поверхности грунта в процессе распространения накладываются на основной сигнал. Поэтому определение характеристик фугасности зарядов ВВ БП по зарегистрированным зависимостям AP(t) в этом случае проводят в относительных величинах при сравнении с характеристиками фугасности, полученными при подрыве в этих же условиях заряда ВВ с широко известными характеристиками.

Известен способ определения характеристик фугасности зарядов, описанный в работе "Малоразмерный взрывной тест для оценки энергии детонации ВВ", представленной на 35 международной конференции "Energetic Materials. Stmcture and Properties", June 29-July 2, 2004 г., Karlsruhe, Federal Republic of Germany, (http://ict.fraunhofer.de) На стальной плите в заданной точке устанавливают и подрывают неподвижный объект испытания (ОИ) в виде заряда ВВ полусферической формы. Для регистрации характеристик проходящей ВУВ и их распределения в полупространстве используют расположенные в радиальных направлениях и на заданном расстоянии от точки подрыва датчики давления, чувствительные элементы которых расположены заподлицо с поверхностью измерительного поля (ИП). Способ выбран в качестве прототипа.

Данный способ не позволяет определить характеристики фугасности БП, имеющего собственную скорость полета, так как производится подрыв неподвижных безоболочных зарядов ВВ.

Изобретение направлено на создание способа определения характеристик фугасности при подрыве в воздухе БП, имеющего собственную скорость полета. Технический результат - возможность экспериментального определения близких к абсолютным значениям характеристик фугасности при подрыве БП, имеющего собственную скорость полета.

Поставленная задача решается за счет осуществления способа определения характеристик фугасности, включающего по первому варианту размещение на жесткой поверхности ИП в радиальных направлениях и на заданных расстояниях от заданной точки подрыва в измерительных точках датчиков давления, установку объекта испытаний (ОИ) на поверхности ИП, его подрыв в заданной точке, регистрацию характеристик проходящей ВУВ и их распределения в полупространстве, в котором в отличие от прототипа после размещения на жесткой поверхности ИП датчиков давления сначала производят выстрел ОИ в виде фрагмента или уменьшенной модели БП из баллистической установки, подрывают в заданной точке заряд фрагмента или уменьшенной модели БП, регистрируют характеристики проходящей ВУВ, образующейся при подрыве ОИ, имеющего на момент подрыва собственную скорость, и их распределения в полупространстве.

Установку аналогичного ОИ в виде фрагмента или уменьшенной модели БП на поверхности ИП после этого производят так, чтобы точка подрыва его заряда совпадала с заданной точкой, а его ось симметрии совпадала с траекторией полета ОИ, сопоставляют полученные в результате подрывов характеристики проходящей ВУВ, определяют коэффициенты, характеризующие влияние собственной скорости ОИ на изменение его характеристик фугасности. Затем на поверхности ИП устанавливают полномасштабный макет испытываемого БП так, чтобы точка подрыва его заряда совпадала с заданной точкой подрыва, а его ось симметрии совпадала с траекторией полета ОИ, производят подрыв полномасштабного макета БП с регистрацией характеристик проходящей ВУВ в измерительных точках и их распределения в полупространстве. На основании определенных коэффициентов, характеризующих влияние собственной скорости ОИ на изменение его характеристик фугасности, получают характеристики фугасности полномасштабного макета БП, имеющего удвоенную массу и собственную скорость на момент подрыва, и их распределение в безграничном пространстве. Затем, используя метод подобия и полученные характеристики, определяют характеристики фугасности реального БП, имеющего собственную скорость, и их распределение в безграничном пространстве.

Применение всей совокупности признаков по первому варианту позволяет определять близкие к абсолютным значениям характеристики фугасности для БП, имеющего собственную скорость и габариты, превышающие калибр и массу метаемых объектов, которые можно разогнать с использованием имеющихся баллистических установок.

Поставленная задача по второму варианту решается за счет осуществления способа определения характеристик фугасности, включающего размещение на жесткой поверхности ИП в радиальных направлениях и на заданных расстояниях от заданной точки в измерительных точках датчиков давления, подрыв боеприпаса в заданной точке, регистрацию характеристик проходящей ВУВ и их распределения в полупространстве, в котором в отличие от прототипа после размещения на жесткой поверхности ИП датчиков давления сначала производят выстрел БП из баллистической установки, подрывают в заданной точке его заряд, регистрируют характеристики проходящей ВУВ, образованной при подрыве БП, имеющего на момент подрыва собственную скорость, и их распределения в полупространстве, определяют характеристики фугасности БП, имеющего удвоенную массу и собственную скорость на момент подрыва, и их распределение в безграничном пространстве, затем, используя метод подобия, определяют характеристики фугасности БП, имеющего собственную скорость, и их распределение в безграничном пространстве.

Применение всей совокупности признаков по второму варианту позволяет определять близкие к абсолютным значениям характеристики фугасности для БП, имеющего собственную скорость и габариты, не превышающие калибр и массу метаемых объектов, которые можно разогнать с использованием имеющихся баллистических установок.

Изобретение поясняется фигурой, на которой изображена схема осуществления способа.

Изобретение по первому варианту осуществляют следующим образом. Формируют ИП, имеющую гладкую жесткую поверхность. Размеры поверхности ИП определяют следующим образом. Каждый БП предназначен для поражения определенного ряда целей, для которых чаще всего известна поражающая способность ВУВ, выраженная в значениях амплитуды избыточного давления и удельного импульса положительной фазы. Для исследуемого БП, имеющего заряд ВВ, удлиненный или сосредоточенный, с использованием широко известных формул вычисления амплитуды избыточного давления во фронте ВУВ, длительности положительной фазы и удельного импульса положительной фазы определяют радиус R области регистрации зависимостей амплитуды избыточного давления, соответствующий расстоянию от точки подрыва, на котором реализуются параметры поражения минимально защищенной из рассматриваемого ряда целей (см. фигуру). Для зарядов ВВ с цилиндрической симметрией достаточно осуществлять регистрацию зависимостей амплитуды избыточного давления от времени ΔP(t) в полуплоскости полупространства. На поверхности ИП от заданной точки подрыва ОИ в радиальных направлениях трассируют измерительные лучи, в измерительных точках (ИТ) на заданном расстоянии от точки подрыва устанавливают датчики давления. При этом чувствительные элементы датчиков помещают в ИТ заподлицо с поверхностью ИП и ориентируют вертикально вверх. Положение ИТ определяют полярным радиусом, исходящим из точки подрыва, и углом α, отсчитываемым от "нулевого луча".

Чтобы избежать отражения ВУВ от различных преград и наложения отраженных волн на положительную фазу проходящей ВУВ, обеспечивают:

- увеличение радиуса области регистрации на расстояние L₁

L₁=D_ув1·τ₊₁,

где D_ув1 - скорость распространения фронта ВУВ в крайней ИТ измерительного луча, τ₊₁ - длительность положительной фазы ВУВ в крайней ИТ измерительного луча;

- расположение точки подрыва от края поверхности ИП на расстоянии L₂

L₂=Dув2·τ₊₂,

где D_ув2 - скорость распространения фронта ВУВ в ближайшей к точке подрыва ИТ измерительного луча, τ₊₃ - длительность положительной фазы ВУВ в ближайшей к точке подрыва ИТ измерительного луча.

Производят выстрел ОИ в виде фрагмента или уменьшенной модели БП из баллистической установи (БУ), его подрыв над ИП в заданной точке пересечения измерительных лучей и регистрируют параметры проходящей ВУВ в ИТ. По полученным данным определяют характеристики фугасности ОИ в виде фрагмента или уменьшенной модели БП, имеющего на момент подрыва собственную скорость, и их распределение в полупространстве.

Для разгона заряда ВВ до скоростей свыше 2000 м/с применяют ствольные БУ. Однако их возможности ограничены имеющимися калибрами стволов, а также массами метаемых объектов испытания. Это приводит к тому, что осуществить испытания с разгоном натурных конструкций зарядов ВВ БП не представляется возможным. Поэтому для решения задачи помимо полномасштабного макета БП или его части используются уменьшенные модели, разработанные исходя из геометрического подобия и при сохранении коэффициента нагрузки, или фрагменты БП.

С учетом того, что ствол БУ в зависимости от ее типа отстоит от поверхности горизонта, как правило, на расстояниях от 0.8 до 1.2 м, ИП формируют таким образом, чтобы траектория полета ОИ совпадала с нулевым лучом, а расстояние от оси боеприпаса до поверхности ИП соответствовало требованию

h≤d,

где h - расстояние от оси боеприпаса до поверхности ИП, d - калибр ОИ, т.е. высота h выбирается минимальной, чтобы реализующаяся в данном случае ВУВ по своим параметрам была близка к ВУВ, образующейся при взрыве ОИ на поверхности ИП.

Затем ОИ в виде фрагмента или уменьшенной модели БП устанавливают над ИП таким образом, чтобы проекция его точки подрыва на поверхность ИП совпадала с заданной точкой подрыва, точкой пересечения измерительных лучей, а ось симметрии данного ОИ совпадала с траекторией полета ОИ. Производят подрыв и регистрацию параметров проходящей ВУВ в ИТ. По полученным экспериментальным данным определяют характеристики фугасности при подрыве неподвижного ОИ в виде фрагмента или уменьшенной модели БП и их распределение в полупространстве.

Осуществляют сравнение характеристик фугасности ОИ и их распределений, полученных для неподвижного и имеющего собственную скорость полета ОИ. В результате определяют коэффициенты, характеризующие влияние собственной скорости ОИ на изменение характеристик фугасности.

Полномасштабный макет БП устанавливают на ИП таким образом, чтобы его точка подрыва совпадала с заданной точкой подрыва, точкой пересечения измерительных лучей, а его ось симметрии совпадала с траекторией полета ОИ. Производят подрыв заряда полномасштабного макета БП и регистрацию параметров проходящей ВУВ в ИТ и их распределения в полупространстве. На основании определенных коэффициентов, характеризующих влияние собственной скорости ОИ на изменение его характеристик фугасности, с применением метода подобия определяют характеристики фугасности полномасштабного макета БП, имеющего удвоенную массу и собственную скорость на момент подрыва, и их распределения в безграничном пространстве, а затем определяют характеристики фугасности полномасштабного макета БП, имеющего собственную скорость на момент подрыва, и их распределение в безграничном пространстве.

Изобретение по второму варианту осуществляют следующим образом. Формируют ИП аналогичным образом, описанным в первом варианте.

Производят выстрел ОИ в виде реального БП из баллистической установки (БУ), его подрыв на ИП в заданной точке подрыва, точке пересечения измерительных лучей, и регистрируют параметры проходящей ВУВ в ИТ.

С учетом того, что ствол БУ в зависимости от ее типа отстоит от поверхности горизонта, как правило, на расстояниях от 0.8 до 1.2 м, ИП формируют таким образом, чтобы траектория полета БП совпадала с нулевым лучом, а расстояние от оси боеприпаса до поверхности ИП соответствовало требованию

h≤d,

где h - расстояние от оси боеприпаса до поверхности ИП, d - калибр БИ, т.е. высота h выбирается минимальной, чтобы реализующаяся в данном случае ВУВ по своим параметрам была близка к ВУВ, образующейся при взрыве БП на поверхности ИП.

Определяют характеристики фугасности БП, имеющего удвоенную массу и собственную скорость на момент подрыва, и их распределения в полупространстве, а затем, применяя метод подобия, определяют характеристики фугасности БП, имеющего собственную скорость на момент подрыва, и их распределения в безграничном пространстве.

Данный способ был применен в экспериментальных исследованиях и позволил определить близкие к абсолютным значениям характеристики фугасности.

Данный способ может быть применен почти ко всем известным на сегодняшний день осесимметричным формам БП и используемым в них взрывчатым материалам.

Группа изобретений относится к области испытаний боеприпасов. При испытании производят выстрел объекта испытания в виде фрагмента или уменьшенной модели боеприпаса из баллистической установки, подрывают в заданной точке его заряд, регистрируют характеристики проходящей воздушной ударной волны, образованной при подрыве объекта испытания, имеющего на момент подрыва собственную скорость, и их распределения в полупространстве. Используя метод подобия и полученные коэффициенты, определяют характеристики фугасности реального боеприпаса, имеющего собственную скорость, и их распределение в безграничном пространстве. По второму варианту после размещения на жесткой поверхности измерительной площадки датчиков давления производят выстрел боеприпаса из баллистической установки, подрывают в заданной точке его заряд и регистрируют характеристики проходящей воздушной ударной волны, образованной при подрыве боеприпаса. Используя метод подобия, определяют характеристики фугасности боеприпаса, имеющего собственную скорость, и их распределение в безграничном пространстве. Обеспечивается возможность экспериментального определения близких к абсолютным значениям характеристик фугасности при подрыве боеприпаса, имеющего собственную скорость полета. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения характеристик фугасности, включающий размещение на жесткой поверхности измерительной площадки (ИП) в радиальных направлениях и на заданных расстояниях от заданной точки в измерительных точках датчиков давления, установку объекта испытания (ОИ) на поверхности ИП, его подрыв в заданной точке, регистрацию характеристик проходящей воздушной ударной волны (ВУВ) и их распределения в полупространстве, отличающийся тем, что после размещения на жесткой поверхности ИП датчиков давления сначала производят выстрел ОИ в виде фрагмента или уменьшенной модели боеприпаса (БП) из баллистической установки, подрывают в заданной точке его заряд, регистрируют характеристики проходящей ВУВ, образованной при подрыве ОИ, имеющего на момент подрыва собственную скорость, и их распределения в полупространстве, а установку аналогичного ОИ в виде фрагмента или уменьшенной модели БП на поверхности ИП производят после этого так, чтобы точка подрыва его заряда совпадала с заданной точкой, а его ось симметрии совпадала с траекторией полета ОИ, сопоставляют полученные в результате подрывов характеристики проходящей ВУВ, определяют коэффициенты, характеризующие влияние собственной скорости ОИ на изменение его характеристик фугасности, затем на поверхности ИП в качестве ОИ устанавливают полномасштабный макет испытываемого БП так, чтобы точка подрыва его заряда совпадала с заданной точкой подрыва, а его ось симметрии совпадала с траекторией полета ОИ, производят подрыв полномасштабного макета БП с регистрацией характеристик проходящей ВУВ в измерительных точках и их распределения в полупространстве, на основании определенных коэффициентов, характеризующих влияние собственной скорости ОИ на изменение его характеристик фугасности, получают характеристики фугасности полномасштабного макета БП, имеющего удвоенную массу и собственную скорость на момент подрыва, и их распределение в безграничном пространстве, затем, используя метод подобия и полученные коэффициенты, определяют характеристики фугасности реального БП, имеющего собственную скорость, и их распределение в безграничном пространстве.

2. Способ определения характеристик фугасности, включающий размещение на жесткой поверхности измерительной площадки (ИП) в радиальных направлениях и на заданных расстояниях от заданной точки в измерительных точках датчиков давления, подрыв боеприпаса (БП) в заданной точке, регистрацию характеристик проходящей воздушной ударной волны (ВУВ) и их распределения в полупространстве, отличающийся тем, что после размещения на жесткой поверхности ИП датчиков давления сначала производят выстрел БП из баллистической установки, подрывают в заданной точке его заряд, регистрируют характеристики проходящей ВУВ, образованной при подрыве БП, имеющего на момент подрыва собственную скорость, и их распределение в полупространстве, определяют характеристики фугасности БП, имеющего удвоенную массу и собственную скорость на момент подрыва, и их распределение в безграничном пространстве, затем, используя метод подобия, определяют характеристики фугасности БП, имеющего собственную скорость, и их распределение в безграничном пространстве.