СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ОСЕСИММЕТРИЧНОГО ОСКОЛОЧНОГО БОЕПРИПАСА С ОСЕСИММЕТРИЧНЫМ ПОЛЕМ РАЗЛЕТА ОСКОЛКОВ НА ЗАЖИГАТЕЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ Российский патент 2023 года по МПК F42B35/00 

Изобретение относится к способам испытания осколочных боеприпасов и может быть использовано при испытаниях осесимметричных боеприпасов естественного и заданного дробления с осесимметричными осколочными полями. Известно [1], что для оценки эффективности действия осколочных боеприпасов по различным целям необходимо знать распределение осколков по количеству, их массам, начальным скоростям в заданном пространстве поражения цели, а также частные характеристики осколочного поля поражения боеприпаса, например, характеристики зажигательного действия.

Известен способ определения зажигательной способности осколочно-фугасного снаряда [2], включающий стрельбу опытными снарядами по имитатору топливного бака через экран, выполненный в виде дюралевого листа, пробивание экрана, образование мелких раскаленных частиц диспергированного металла, образование пробоины в имитаторе топливного бака, осуществление непосредственного контакта мелких раскаленных частиц диспергированного металла, продуктов взрыва, осколков, паров и выливающегося из пробоины имитатора топливного бака топлива, воспламенение и горение топлива, фиксацию факта возгорания топлива, отличающийся тем, что определяют коэффициент К_СЭ световой энергии как отношение времени свечения продуктов взрыва к времени нарастания объема продуктов взрыва опытного осколочно-фугасного снаряда, определяют коэффициент К_И интенсивности излучения продуктов взрыва как отношение интенсивности излучения опытного и эталонного снарядов и определяют коэффициент К_З зажигательной способности осколочно-фугасного снаряда как произведение коэффициентов световой энергии и интенсивности излучения продуктов взрыва К_СЭ К_И.

Недостатком вышеуказанного способа является невозможность определения с его помощью частных характеристик зажигательного действия осколочного поля поражения осесимметричного боеприпаса при взаимодействии с типовыми целями.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ испытания осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков [3], включающий подрыв боеприпаса, установленного в заданное положение в центре профилированной мишенной стенки, размеченной на зоны, соответствующие направлениям разлета осколков в принятой системе координат, регистрацию попаданий, улавливание и подсчет числа осколков, попадающих в каждую зону, измерение размеров и площади пробоин, отличающийся тем, что оценку качественных и количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков осуществляют посредством регистрации, записи и последующей обработки сигналов с электретных датчиков, размещенных по соответствующим зонам мишенной стенки и равным им по размерам.

Недостатком вышеуказанного способа является отсутствие возможности определения с его помощью частных характеристик поражающего действия осколочного поля боеприпаса при взаимодействии с типовыми целями, например, характеристик его зажигательного действия.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение информативности способа за счет дополнительного определения при проведении испытаний частных характеристик зажигательного действия осколочного поля испытываемого боеприпаса.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе испытания осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков включающем подрыв боеприпаса, установленного в заданное положение в центре профилированной мишенной стенки, размеченной на зоны, соответствующие направлениям разлета осколков в принятой системе координат, регистрацию попаданий, улавливание и подсчет числа осколков, попадающих в каждую зону, измерение размеров и площади пробоин, регистрацию, запись и последующую обработку сигналов с электретных датчиков, размещенных по соответствующим зонам мишенной стенки и равным им по размерам, оценку количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков дополнительно боеприпас устанавливают так, чтобы его продольная ось совпадала с продольной осью профилированной стенки, профилированную мишенную стенку выполняют полуцилиндрической, симметрично зонам полуцилиндрической продольной стенки устанавливают имитатор топливного отсека бака первого типа, имитатор топливного бака второго типа, имитатор отсека с трубопроводами, на лицевую поверхность зон мишенной стенки, расположенных симметрично имитаторам, наносят размеры входных стенок имитаторов и определяют их координаты в принятой системе координат, осуществляют качественную оценку зажигательного действия осколочного поля боеприпаса по принципу "зажигает", "частично зажигает", "не зажигает", определяют кинетическую энергию осколочного поля поражения, накрывающего входные стенки имитаторов, определяют для имитаторов количество попавших осколков N, величины суммарных площадей пробоин входных стенок имитаторов S_∑, величины удельного импульса и параметра χ для каждого попавшего в имитатор осколка, максимальное значение удельного импульса и параметра χ попавшего в имитатор осколка, минимальное значение удельного импульса и параметра χ попавшего в имитатор осколка, средние значения удельного импульса и параметра χ для всех попавших в имитатор осколков, соотносят факт поражения (не поражения) имитаторов зажигательным действием осколочного поля боеприпаса с величинами средних значений удельного импульса и параметра χ для всех попавших в имитатор осколков.

Новыми существенными признаками изобретения являются:

- симметрично зонам полуцилиндрической продольной стенки устанавливают имитатор топливного бака первого типа, имитатор топливного бака второго типа, имитатор отсека с трубопроводами;

- осуществляют качественную оценку зажигательного действия осколочного поля боеприпаса по принципу "зажигает", "частично зажигает", "не зажигает";

- определяют для имитаторов количество попавших осколков N, величины суммарных площадей пробоин входных стенок имитаторов S_∑, величины удельного импульса и параметра χ для каждого попавшего в имитатор осколка, максимальное значение удельного импульса и параметра χ попавшего в имитатор осколка, минимальное значение удельного импульса и параметра χ попавшего в имитатор осколка, средние значения удельного импульса и параметра χ для всех попавших в имитатор осколков;

- соотносят факт поражения (не поражения) имитатора зажигательным действием осколочного поля боеприпаса с величинами средних значений удельного импульса и параметра χ для всех попавших в имитатор осколков.

Новая совокупность существенных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи с достижением заявленного технического результата, а именно, повышение информативности способа за счет дополнительного определения при проведении испытаний частных характеристик зажигательного действия осколочного поля испытываемого боеприпаса.

Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных технических решениях не обнаружено, что характеризует соответствие рассматриваемого технического решения критерию «новизна».

Изложенная выше совокупность новых существенных признаков в сочетании с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением требуемого технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники.

На фиг. 1 приведена типовая схема реализации предлагаемого способа, где:

1. Испытываемый боеприпас.

2. Полуцилиндрическая профилированная мишенная стенка.

3. Электретный датчик.

4. Блок определения количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков.

5. Имитатор топливного бака первого типа.

6. Имитатор топливного бака второго типа.

7. Имитатор отсека с трубопроводами.

R - расстояние между боеприпасом и полуцилиндрической профилированной мишенной стенкой, а также между боеприпасом и имитаторами.

На фиг. 2 приведены имитаторы топливных баков первого и второго типов, где:

ОПЭ - осколочный поражающий элемент;

δ_об - толщина обшивки, которая может быть выполнена из алюминиевого, титанового сплава, композиционного или иного материала, мм;

δ_ст - толщина передней стенки бака, выполненная из алюминиевого, титанового сплава, композиционного или иного материала, мм;

δ_пр - толщина протектора, выполненная из сырой резины (каучука, латекса), мм;

δ_р - толщина керосиностойкой резины, мм;

L - расстояние от обшивки отсека до передней стенки бака, мм (отсек, смежный с топливным баком).

На фиг. 3 приведена схема имитатора отсека с трубопроводами, где:

ОПЭ - осколочный поражающий элемент;

L₁ - расстояние между трубопроводами, L₁=20…50 мм;

L₂ - расстояние между передней стенкой отсека и трубопроводами, L₂=50…500 мм (проекция А);

L₃, - расстояние между задней стенкой отсека и трубопроводами, L₃=100…500 мм (проекция Б).

На проекции А трубопроводы крепятся к задней стенке отсека на расстоянии 10…30 мм от нее, на проекции Б - к передней стенке на таком же от нее расстоянии.

Заявляемый способ является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по определению количественных характеристик осколочного поля боеприпаса по массам, скоростям, форме и размерам осколков, а также определению частных характеристик зажигательного действия его осколочного поля.

Способ испытаний осесимметричного осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков на зажигательное действие осуществляется следующим образом.

Известно, что типовыми пожароопасными отсеками при воздействии по которым осколочных полей возможно воспламенение и развитие пожара, приводящее к поражению цели, являются:

- отсеки с топливными баками, топливные баки-отсеки и отсеки конструкции, примыкающие к топливным бакам-отсекам;

- отсеки двигателя;

- отсеки с топливными, гидравлическими трубопроводами и агрегатами, силовыми электрическими проводами (жгутами).

Известно [4], что основной количественной характеристикой осколка, определяющей его зажигательное действие по топливным бакам, является удельный импульс, определяемый по формуле

где

m - масса осколка;

V - скорость осколка;

S_м - площадь миделя осколка.

В качестве параметра уязвимости топливных баков также принимается экспериментально определяемый параметр χ. Для различных фаз топлива и различных топливных баков задаются граничные значения χ (χ_min, χ_max), характеризующего уязвимость топливных баков к зажигательному действию осколка [5].

Текущее значение параметра χ определяется из соотношения

где S_м - площадь миделя осколка; V - скорость осколка в момент его встречи с преградой.

Для реализации предлагаемого способа необходимо при проведении испытаний определять следующие параметры:

- N - общее число осколков, попавших в соответствующий имитатор;

- величины удельного импульса и параметра χ для каждого попавшего в имитатор осколка;

- максимальное значение удельного импульса и параметра χ попавшего в имитатор осколка;

- минимальное значение удельного импульса и параметра χ попавшего в имитатор осколка;

- среднее значение удельного импульса и параметра χ для всех попавших в имитатор осколков.

Среднее значение удельного импульса I_ср всех попавших в имитатор осколков определяется по формуле

Среднее значение параметра χ_cр для попавших в имитатор осколков определяется по формуле

Величины суммарных площадей пробоин входных стенок имитаторов определяются как суммы площадей миделей осколков S_м, попавших во входную стенку соответствующего имитатора

Испытываемый осесимметричный осколочный боеприпас 1 с осесимметричным полем разлета осколков устанавливают так, чтобы его продольная ось совпадала с продольной осью профилированной мишенной стенки в центре полуцилиндрической профилированной мишенной стенки 2, размеченной на зоны, соответствующие направлениям разлета осколков в принятой системе координат.

Симметрично зонам полуцилиндрической профилированной мишенной стенки 2 устанавливают имитатор топливного бака первого типа 5, имитатор топливного бака второго типа 6, имитатор отсека с трубопроводами 7, на лицевую поверхность зон мишенной стенки 2, расположенных симметрично имитаторам наносят размеры входных стенок имитаторов, определяют их координаты в принятой системе координат, затем осуществляют подрыв боеприпаса 1.

Сформированное в результате подрыва боеприпаса 1 осесимметричное осколочное поле попадает в электретные датчики 3 полуцилиндрической профилированной мишенной стенки 2 и входные стенки имитатора топливного бака первого типа 5, имитатора топливного бака второго типа 6, имитатора отсека с трубопроводами 7. Электретные датчики 3 формируют электрические сигналы, которые поступают на вход блока 4 определения количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков. Далее с помощью блока 4 определения количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков осуществляют регистрацию попаданий, улавливание и подсчет числа осколков, попадающих в каждую зону, измерение размеров и площади пробоин, регистрацию, запись и последующую обработку сигналов с электретных датчиков, размещенных по соответствующим зонам мишенной стенки и равным им по размерам. Оценку количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков, определение количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков производят в том числе и для зон, соответствующих входным стенкам имитаторов 5,6,7. Далее для имитаторов 5,6,7 определяют кинетическую энергию осколочного поля поражения, накрывающего их входные стенки, определяют для каждого из имитаторов общее число попавших осколков N, величины суммарных площадей пробоин входных стенок имитаторов S_∑, величину параметра χ для каждого попавшего в имитатор осколка, максимальное значение параметра χ попавшего в имитатор осколка, минимальное значение параметра χ попавшего в имитатор осколка, среднее значение параметра χ для всех попавших в имитатор осколков, соотносят факт поражения (непоражения) имитаторов зажигательным действием осколочного поля боеприпаса с величиной среднего значения параметра χ для всех попавших в имитатор осколков.

Помимо количественной оценки результатов опыта фиксируют и качественную оценку зажигательного действия осколочного поля боеприпаса по принципу "зажигает", "частично зажигает", "не зажигает".

Исходя из имеющегося опыта, при проведении испытаний осесимметричных боеприпасов на зажигательное действие целесообразно использовать имитаторы топливного бака первого и второго типа, а также имитатор отсека с трубопроводами.

Имитаторы топливного бака первого и второго типа изготавливается из стального сварного кессона. Передняя стенка прикрепляется с помощью болтов к фланцам кессона. В качестве передней стенки используются сменные листы из исследуемых конструкционных материалов толщиной δ_ст. На расстоянии L₁ от передней стенки кессона прикрепляется преграда-имитатор обшивки цели, представляющая собой лист, выполненный из исследуемых конструкционных материалов толщиной δ_об. По периметру передней стенки кессона для его герметизации крепится уплотнитель. Имитатор топливного бака первого типа на 100% заполняется пенополиуретаном (ППУ) и горючей жидкостью (например, авиационным керосином). Имитатор топливного бака второго типа на 100% заполняется ППУ, смоченным в горючей жидкости.

Имитатор отсека с трубопроводами представляет собой замкнутый кессон со сменной передней крышкой, которая изготавливается из алюминиевого, титанового сплава, композиционного или иного материала толщиной не более 5…6 мм и отверстиями в боковой стенке, в которую вставляются трубопроводы. На торцевую часть вставленного в кессон трубопровода устанавливается герметичная заглушка. Через открытый торец трубопровода под избыточным давлением в несколько атмосфер подается горючая жидкость (например, авиационный керосин). Пустое пространство в кессоне частично заполняется электрожгутами, изоляция которых может служить в качестве топлива для поддержания горения в отсеке.

Собранные имитаторы устанавливают симметрично электретным датчикам 3 полуцилиндрической профилированной мишенной стенки 2 на специальные платформы на расстоянии 50 сантиметров от поверхности земли. Таким образом, в результате реализации предложенного способа оказывается возможным по результатам проведенных испытаний повысить информативность способа за счет дополнительного определения при проведении испытаний параметров зажигательного действия осколочного поля испытываемого боеприпаса.

Использование предлагаемого способа обеспечивает возможность определения количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков для осесимметричных боеприпасов с осесимметричными осколочными полями, а также одновременно оценивать количественно и качественно зажигательное действие осколочного поля испытываемого боеприпаса по имитаторам топливных баков и отсеков с трубопроводами типовых целей.

Источники информации

1. Авиационные боеприпасы. Под ред. Ф.П. Миропольского, М.: Изд. ВВИА им. Жуковского, 2010.

2. Патент RU 2369830. Способ определения зажигательной способности осколочно-фугасного снаряда и устройство для его осуществления.

3. Патент RU 2493538. Способ испытания осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков и стенд для его реализации (прототип).

4. Дорофеев А.Н., Кузнецов В.А., Саркисян Р.С. Авиационные боеприпасы. М., ВВИА, 1968.

5. Кашин В.М., Ельцин С.Н., Рютин В.Б., Тукаев А.М., Федосов О.Ю., Чуваев В.Н. Инициирующее и зажигательное действие боевых частей зенитных ракетных комплексов. Санкт-Петербург, БГТУ, 2009.

Изобретение относится к области испытаний осесимметричных осколочных боеприпасов с осесимметричным полем разлета осколков. Боеприпас устанавливают в центре профилированной мишенной стенки, размеченной на зоны, соответствующие направлениям разлета осколков в принятой системе координат. Боеприпас устанавливают так, чтобы его продольная ось совпадала с продольной осью профилированной мишенной стенки. Профилированную мишенную стенку выполняют полуцилиндрической. Симметрично зонам полуцилиндрической продольной стенки устанавливают имитаторы топливных баков первого и второго типа, и имитатор отсека с трубопроводами. На лицевую поверхность зон мишенной стенки, расположенных симметрично имитаторам наносят размеры входных стенок имитаторов отсеков и определяют их координаты в принятой системе координат. Осуществляют подрыв боеприпаса. Регистрируют попадания и количество осколков в каждой из размеченных зон. Измеряют размеры и площади пробоин от осколков. Производят запись сигналов с электретных датчиков, размещенных по соответствующим зонам мишенной стенки и равным им по размерам для последующей обработки. Оценивают количественные характеристики осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков. Осуществляют качественную оценку зажигательного действия осколочного поля боеприпаса по принципу "зажигает", "частично зажигает", "не зажигает". Определяют кинетическую энергию осколочного поля поражения, накрывающего входные стенки имитаторов. Определяют для имитаторов общее число попавших осколков N, величины суммарных площадей пробоин входных стенок имитаторов S_∑, величины удельного импульса и параметра уязвимости топливных баков к зажигательному действию осколка (параметр χ) для каждого попавшего в имитатор осколка, максимальные значения удельного импульса и параметра χ попавшего в имитатор осколка, минимальные значения удельного импульса и параметра χ попавшего в имитатор осколка, средние значения удельного импульса и параметра χ для всех попавших в имитатор осколков, соотносят факт поражения/не поражения имитатора зажигательным действием осколочного поля боеприпаса с величинами средних значений удельного импульса и параметра χ для всех попавших в имитатор осколков, при этом, значение параметра χ определяют из соотношения , где S_м - площадь миделя осколка, V - скорость осколка в момент его встречи с преградой. Обеспечивается повышение информативности испытаний за счет дополнительного определения частных характеристик зажигательного действия осколочного поля испытываемого боеприпаса. 4 ил.

Способ испытаний осесимметричного осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков на зажигательное действие, включающий подрыв боеприпаса, установленного в заданное положение в центре профилированной мишенной стенки, размеченной на зоны, соответствующие направлениям разлета осколков в принятой системе координат, регистрацию попаданий, улавливание и подсчет числа осколков, попадающих в каждую зону, измерение размеров и площади пробоин, регистрацию, запись и последующую обработку сигналов с электретных датчиков, размещенных по соответствующим зонам мишенной стенки и равным им по размерам, оценку количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков отличающийся тем, что боеприпас устанавливают так, чтобы его продольная ось совпадала с продольной осью профилированной стенки, профилированную мишенную стенку выполняют полуцилиндрической, симметрично зонам полуцилиндрической продольной стенки устанавливают имитатор топливного бака первого типа, заполненный на 100% пенополиуретаном и горючей жидкостью, имитатор топливного бака второго типа, заполненный на 100% пенополиуретаном, смоченным в горючей жидкости и имитатор отсека с трубопроводами, на лицевую поверхность зон мишенной стенки, расположенных симметрично имитаторам, наносят размеры входных стенок имитаторов отсеков и определяют их координаты в принятой системе координат, осуществляют качественную оценку зажигательного действия осколочного поля боеприпаса по принципу "зажигает", "частично зажигает", "не зажигает", определяют кинетическую энергию осколочного поля поражения, накрывающего входные стенки имитаторов, определяют для имитаторов общее число попавших осколков N, величины суммарных площадей пробоин входных стенок имитаторов S_∑, величины удельного импульса и параметра уязвимости топливных баков к зажигательному действию осколка - параметра χ для каждого попавшего в имитатор осколка, максимальные значения удельного импульса и параметра χ попавшего в имитатор осколка, минимальные значения удельного импульса и параметра χ попавшего в имитатор осколка, средние значения удельного импульса и параметра χ для всех попавших в имитатор осколков, соотносят факт поражения или не поражения имитатора зажигательным действием осколочного поля боеприпаса с величинами средних значений удельного импульса и параметра χ для всех попавших в имитатор осколков, при этом, значение параметра χ определяют из соотношения

где S_м - площадь миделя осколка;

V - скорость осколка в момент его встречи с преградой.