СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ОСЕСИММЕТРИЧНОГО ОСКОЛОЧНОГО БОЕПРИПАСА С ОСЕСИММЕТРИЧНЫМ ПОЛЕМ РАЗЛЕТА ОСКОЛКОВ 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 распределения осколков по количеству, их массам, начальным скоростям в заданном пространстве поражения цели, а также частные характеристики и показатели осколочного поля поражения боеприпаса, например, характеристики инициирующего действия.

Известен способ определения характеристик осколочного поля боеприпасов [2], заключающийся в возбуждении в активном заряде взрывчатого вещества, сопряженном через ослабитель с пассивным зарядом взрывчатого вещества и экранированном от него, детонационной волны, передаче ее через ослабитель для инициирования пассивного заряда взрывчатого вещества и определении параметров инициирующей ударной волны за ослабителем, причем для определения критических параметров инициирующей ударной волны возбуждение детонационной волны производят несколько раз, определение критических параметров инициирующей ударной волны производят при постоянной заданной толщине ослабителя, определяют величину критического показателя инициирования на основании усредненных критических параметров инициирующей ударной волны для пассивного заряда взрывчатого вещества в инертном исполнении, при этом инициирующую ударную волну в пассивном заряде взрывчатого вещества вызывают полем поражения боевой части дистанционного боеприпаса, изменение параметров инициирующей ударной волны пассивного заряда взрывчатого вещества производят изменением параметров поля поражения набора опытных боевых частей, подрыв боевых частей осуществляют с помощью устройства инициирования, определение критических параметров инициирующей ударной волны производят путем снижения параметров поля поражения набора опытных боевых частей до минимальных значений, при которых еще имеет место устойчивое инициирование пассивного заряда взрывчатого вещества, определяют для этого случая критические параметры инициирующей ударной волны при постоянной заданной толщине ослабителя для пассивного заряда взрывчатого вещества в инертном исполнении, определяют величину показателя инициирующего действия K₁ дистанционного боеприпаса на основании усредненных критических параметров инициирующей ударной волны для пассивного заряда взрывчатого вещества в инертном исполнении, продолжают снижать параметры поля поражения набора опытных боевых частей до величин, приводящих к появлению устойчивого механического разрушения пассивного заряда взрывчатого вещества поражающими элементами боевой части дистанционного боеприпаса, определяют для этого случая параметры инициирующей ударной волны при постоянной заданной толщине ослабителя для пассивного заряда взрывчатого вещества в инертном исполнении, определяют величину показателя инициирования K₂ на основании усредненных параметров инициирующей ударной волны для пассивного заряда взрывчатого вещества в инертном исполнении для случая механического разрушения пассивного заряда, определяют величину предельного показателя инициирования по формуле К_п=(К₁+К₂)/К₂, осуществляют с помощью устройства инициирования подрыв исследуемой боевой части дистанционного боеприпаса, определяют параметры инициирующей ударной волны при постоянной заданной толщине ослабителя для пассивного заряда взрывчатого вещества в инертном исполнении, определяют для этого случая величину показателя инициирования К_и на основании усредненных параметров инициирующей ударной волны для пассивного заряда взрывчатого вещества в инертном исполнении, по формуле К_т=(К₂+К_и)/К₂, определяют величину текущего показателя инициирования К_т, сравнивают величины К_п и К_т, считают, если величина К_т<2, инициирующую способность исследуемой боевой части низкой, если величина К_т, находится в интервале 2≤К_т<К_п, удовлетворительной, если величина К_т≥К_п - высокой.

Недостатком вышеуказанного способа является недостаточная информативность, связанная с невозможностью определения с его помощью частных характеристик инициирующего действия и показателя инициирующего действия осколочного поля испытываемого боеприпаса.

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, при этом 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 осколочного поля поражения боеприпаса при взаимодействии с типовыми целями, в том числе частных характеристик и показателя инициирующего действия, а также количественной и качественной оценок результатов воздействия.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение информативности испытаний за счет дополнительного определения при их проведении частных характеристик (число осколков Ν, скорость осколков V₀, величина суммарной кинетической энергии осколков, попавших в имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа, величины тротиловых эквивалентов имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа, показателя инициирующего действия осколочного поля испытываемого боеприпаса - скорости удара осколков испытываемого боеприпаса по имитатору типового боеприпаса, при которой с вероятностью 0,5 в заряде ВВ имитатора будет развиваться детонация) инициирующего действия испытываемого боеприпаса а также осуществления количественной и качественной оценок результатов воздействия.

Решение технической задачи достигается способом испытания осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков включающим подрыв испытываемого 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 характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков, в котором согласно изобретению, при испытании осесимметричного осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков, симметрично каждой зоне профилированной мишенной стенки дополнительно устанавливают в качестве мишеней предварительно созданные отличающиеся чувствительностью к удару осколком имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа, разделяя их бронеплитами для исключения взаимного влияния при инициировании осколочным полем, при этом имитатор боеприпаса первого типа представляет собой цилиндрический заряд бризантного низкочувствительного взрывчатого вещества в стальной оболочке, имитатор боеприпаса второго типа представляет собой цилиндрический заряд бризантного взрывчатого вещества средней чувствительности в стальной оболочке, имитатор боеприпаса третьего типа представляет собой цилиндрический заряд бризантного взрывчатого вещества высокой чувствительности в стальной оболочке, на лицевую поверхность зон мишенной стенки наносят контуры проекций имитаторов боеприпаса и определяют их координаты в принятой системе координат, определяют максимальную величину показателя V_0,5^max инициирующего действия из числа осколков, попавших в каждый из имитаторов боеприпаса, определяют для каждого из имитаторов боеприпаса величину тротилового эквивалента результата воздействия осколочного поля испытываемого боеприпаса, сравнивают для каждого имитатора боеприпаса величину с величиной производят качественную оценку результатов воздействия осколочного поля испытываемого боеприпаса на имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа, по разнице величин судят о количественной степени инициирования имитаторов осколочным полем испытываемого боеприпаса, соотносят количественную степень инициирования имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа с величиной суммарной кинетической энергии попавших в каждый из них осколков и качественной оценкой результатов воздействия.

Новыми существенными признаками изобретения являются:

- создают имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа, различающиеся чувствительностью к удару осколком, для исключения взаимного влияния имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа в случае их инициирования осколочным полем испытываемого боеприпаса разделяют бронеплитами;

- определяют максимальную величину показателя Уо,5 т^а* инициирующего действия из числа осколков, попавших в каждый из имитаторов боеприпасов;

- определяют для каждого из имитаторов боеприпасов величину тротилового эквивалента результата воздействия, сравнивают для каждого имитатора боеприпаса величину с величиной для штатного инициирования каждого имитатора;

- производят качественную оценку результатов воздействия осколочного поля испытываемого боеприпаса на имитаторы первого, второго и третьего типа;

- по разнице величин судят о количественной степени инициирования имитаторов боеприпаса осколочным полем испытываемого боеприпаса;

- соотносят количественную степень инициирования имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа с величиной суммарной кинетической энергии попавших в каждый из них осколков и качественной оценкой результатов воздействия.

Новая совокупность существенных признаков, включающая новые и известные, обеспечивает решение поставленной технической задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении информативности испытаний за счет дополнительного определения при проведении испытаний частных характеристик (число осколков N, скорость осколков V₀, величина суммарной кинетической энергии осколков, попавших в имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа, величины тротиловых эквивалентов имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа, показателя инициирующего действия осколочного поля испытываемого боеприпаса - скорости удара осколков испытываемого боеприпаса по имитатору типового боеприпаса, при которой с вероятностью 0,5 в заряде ВВ имитатора будет развиваться детонация) инициирующего действия испытываемого боеприпаса, а также в осуществлении количественной и качественной оценок результатов воздействия.

Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных технических решениях не обнаружено, что подтверждает 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 испытаний осесимметричного осколочного боеприпаса, 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 боеприпаса первого типа.

6. Имитатор боеприпаса второго типа.

7. Имитатор боеприпаса третьего типа.

8. Бронеплита.

9. Датчики давления.

10. Подставка под испытываемый боеприпас.

11. Блок определения величины тротилового эквивалента имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа.

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

R₁ - расстояние между имитатором боеприпаса первого типа, имитатором боеприпаса второго типа, имитатором боеприпаса третьего типа и блоком определения величины тротилового эквивалента имитаторов.

На фиг. 2 приведены схемы имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа.

На фиг. 3 приведена схема проведения испытаний при определении величин тротиловых эквивалентов.

Заявляемый способ является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по определению количественных характеристик осколочного поля осесимметричного осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков, по массам, скоростям, форме и размерам осколков, а также частных характеристик (число осколков N, скорость осколков V₀, величина суммарной кинетической энергии осколков, попавших в имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа, величины тротиловых эквивалентов имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа, а также показателя инициирующего действия осколочного поля испытываемого боеприпаса - скорости удара осколков испытываемого боеприпаса по имитатору типового боеприпаса, при которой с вероятностью 0,5 в заряде ВВ имитатора будет развиваться детонация) инициирующего действия испытываемого боеприпаса.

Способ испытаний осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков реализуется следующим образом.

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

Создают имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа (5, 6, 7), различающиеся чувствительностью к удару осколком, которые размещают симметрично зонам полуцилиндрической профилированной мишенной стенки 2. Имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа (5, 6, 7) для исключения взаимного влияния в случае их инициирования осколочным полем испытываемого боеприпаса 1 разделяют бронеплитами 8. На лицевую поверхность зон мишенной стенки 2, расположенных симметрично имитаторам 5, 6, 7 наносят контуры проекций имитаторов и определяют их координаты в принятой системе координат. Сформированное в результате подрыва испытываемого боеприпаса 1 осесимметричное осколочное поле попадает в электретные датчики 3 полуцилиндрической профилированной мишенной стенки 2 и имитаторы боеприпаса первого второго типа и третьего типа 5, 6, 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 мишенной стенки, 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. Определение количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков производят, в том числе, и для зон, соответствующих контурам проекций имитаторов боеприпаса 5, 6, 7. Далее определяют общие числа осколков Ν₁, N₂, N₃ попавших в имитаторы боеприпаса 5, 6, 7, величину скорости V₀ каждого осколка, попадающего в имитаторы боеприпаса 5, 6, 7, определяют величину показателя V_0,5 инициирующего действия для каждого осколка попадающего в имитаторы, определяют максимальную величину показателя V_0,5^max инициирующего действия из числа осколков, попавших в каждый из имитаторов боеприпаса, определяют величину кинетической энергии каждого осколка и суммарную кинетическую энергию всех осколков попавших в имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа 5, 6, 7, определяют для каждого из имитаторов с помощью блока определения величины тротилового эквивалента 11 величину тротилового эквивалента результата воздействия, сравнивают для каждого имитатора боеприпаса величину с величиной для штатного инициирования каждого имитатора, осуществляют качественную оценку результатов воздействия осколочного поля испытываемого боеприпаса 1 на имитаторы боеприпаса 5, 6, 7, по разнице величин судят о количественной степени инициирования имитаторов боеприпаса 5, 6, 7 осколочным полем испытываемого боеприпаса 1, соотносят количественную степень инициирования имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа 5, 6, 7 с величиной суммарной кинетической энергии попавших в каждый из них осколков, а также результатами качественной оценки результатов воздействия.

Обработка результатов экспериментов применительно к испытываемому боеприпасу и имитаторам боеприпаса 5, 6, 7 производится исходя из следующих соображений.

Известно, что при исследовании характеристик уязвимости типовых целей жизненно важные агрегаты, поражаемые механическим действием осколков, представляются в виде системы уязвимых отсеков. Так, например, боевая нагрузки типовых целей представляется в виде набора имитаторов боеприпаса, снаряженных взрывчатыми веществами (ВВ) с различной чувствительностью к инициирующему импульсу. В настоящее время известно большое количество взрывчатых веществ, разделяемых по своему составу на индивидуальные ВВ и составы на их основе [4].

К индивидуальным ВВ относят химические соединения, у которых при внешнем воздействии происходит разрыв химических связей в молекулах с последующей рекомбинацией атомов в конечные продукты взрыва (ПВ), в результате чего горючие элементы соединяются с окислительными. Индивидуальные ВВ преимущественно являются органическими соединениями, содержащими одну или более групп NO₂, из которых на практике чаще используют азотнокислотные эфиры (нитроэфиры) и нитросоединения. Из нитроэфиров наибольшее применение на практике нашли нитроглицерин, нитроклетчатка, пентаэритриттетранитрат (ТЭН), из нитросоединений - тринитротолуол (ТНТ), пикриновая кислота, циклотриметилентринитроамин (гексоген), тринитробензол (ТНБ), циклотетраметилентетранитроамин (октоген). В качестве типовых индивидуальных ВВ могут рассматриваться тринитротолуол (ТНТ) и циклотетраметилентетранитроамин (октоген).

Взрывчатые составы представляют собой композиции, состоящие по крайней мере из двух химически не связанных между собой веществ. Обычно одно из них относительно богато кислородом, во втором кислорода либо недостаточно для внутримолекулярного окисления, либо вовсе нет (углеводороды, металлы: алюминий, магний). Составы готовят, смешивая либо индивидуальные ВВ (смеси и сплавы «тротил-гексоген», «тротил-октоген», «тротил-ТЭН» и др.), либо горючие и окислители. Как правило, смесевые ВВ содержат, помимо основных компонентов, добавки, введение которых обусловлено техническими и технологическими требованиями. В качестве типового взрывчатого состава может рассматриваться сплав тротила с гексогеном, например, состав ТГ-40.

Сравнительный анализ компонентных составов большого количества ВВ позволяет составить типовой ряд составов по мере возрастания их чувствительности к удару осколком. Примером такого ряда может быть следующая последовательность: тротил, ТГ-40 и окфол.

Анализ боевой нагрузки типовых целей, поражаемых механическим действием осколков, показал, что все множество элементов боевой нагрузки можно представить в виде набора имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа. При этом имитатор боеприпаса первого типа представляет собой цилиндрический заряд бризантного ВВ в стальной оболочке, имеющий низкую чувствительность к удару осколком (например, тротил). Имитатор боеприпаса второго типа представляет собой цилиндрический заряд бризантного ВВ в стальной оболочке, имеющий среднюю чувствительность к удару осколком (например, сплав тротила с гексогеном ТГ-40). Имитатор боеприпаса третьего типа также представляет собой цилиндрический заряд бризантного ВВ в стальной оболочке, имеющий высокую чувствительность к удару осколком (например, окфол).

В зависимости от скорости нанесения удара осколком по заряду ВВ в оболочке (V₀) в заряде происходят взрывчатые превращения различной интенсивности - от горения до полной детонации. Вследствие протекания этих процессов заряд ВВ и оболочка разрушаются. Определенный вид разрушений заряда ВВ и оболочки можно рассматривать в качестве критерия взрывчатого превращения (ВП). Таким критерием для заряда ВВ в оболочке обычно служит тротиловый эквивалент ВП равный пороговому значению М_кр, при реализации которого происходят характерные разрушения заряда. В последующем на основании значения можно делать заключение о количественной мере поражения заряда ВВ в оболочке или поражении носителя заряда, поскольку оболочка или носитель разрушаются при определенных значениях тротилового эквивалента М_кр.

Поскольку вероятность инициирования заряда ВВ в оболочке зависит от большого количества факторов, то для элементов боевой нагрузки цели, поражаемых инициирующим действием осколков, для расчета вероятности поражения используются такие характеристики уязвимости, как толщина преграды, экранирующей боевую нагрузку, и толщина оболочки заряда ВВ, которые характеризуют защищенность заряда оболочкой и экраном в стальном эквиваленте, а также коэффициенты, характеризующие структуру оболочки заряда и достаточный уровень взрывчатых преобразований ВВ, при котором цель поражается.

Известны следующие группы параметров, определяющие возможность инициировать заряд ВВ при действии по нему осколка (потока осколков):

• характеристики осколков и осколочного поля (масса m₀, форма К_ф и материал ρ₀ осколка, количество осколков N, попадающих в заряд ВВ, их распределение по глубине l (эшелонирование) и по фронту осколочного поля μ, плотность осколочного поля χ);

• условия соударения (скорость V₀ и угол подхода осколков к поверхности заряда ВВ α);

• характеристики заряда ВВ в оболочке (габаритные размеры заряда, масса ВВ, диаметр заряда d_вв, состав ВВ, толщина h_об, материал ρ_об и вид оболочки (литая однородная или изготовленная из готовых элементов);

• наличие дополнительной экранировки заряда ВВ в оболочке экранами толщиной h_экр с различной степенью их разнесения l_эер и углом установки β.

Обобщенная зависимость оценки уязвимости экранированных (неэкранированных) зарядов ВВ в оболочках к действию осколков строится на основе экспериментальных исследований действия одиночных осколков различной массы и формы, изготовленных из одного материала, по зарядам ВВ определенного состава в оболочках с различной толщиной стенки при различных условиях соударения

Оценка уязвимости зарядов ВВ в оболочке к действию осколков производится на основе зависимости при попадании в заряд одного осколка и зависимости вероятности поражения заряда (его носителя) инициирующим действием группы осколков при попадании в заряд одного и более осколков

В работе [4] приведены данные позволяющие определить величину V_0,5 для одиночных осколков и зарядов ВВ в стальной оболочке из тротила, ТГ-40 и окфола. Известна следующая расчетная зависимость для определения инициирующей способности одиночного осколка Р_ин:

Используя зависимость (1) можно определить вероятность инициирования имитаторов боеприпаса 5, 6, 7 осколочным полем испытываемого боеприпаса 1.

После подрыва испытываемого боеприпаса 1 его осколочное поле под различными углами попадает в стальные оболочки имитаторов боеприпаса первого 5, второго 6 и третьего 7 типа (углами к образующим цилиндрической поверхности имитаторов). В данном случае за α принимается угол между направлением на испытываемый боеприпас 1 и образующей цилиндрической поверхности оболочки соответствующего имитатора. В ряде случаев, если это требуется, перед имитатором боеприпаса параллельно или под определенным углом β к вектору относительной скорости осколка может размещаться дополнительная преграда, моделирующая экранировку элемента боевой нагрузки элементами конструкции его носителя со стороны действия осколков.

Величина тротилового эквивалента взрыва имитаторов боеприпаса 5,6,7 количественно оценивается по избыточному давлению и импульсу воздушной ударной волны, которая образуется при взрывчатых превращениях зарядов ВВ имитаторов. Данный параметр служит для контроля динамики развития взрывных процессов в имитаторах боеприпаса 5, 6, 7 при осколочном воздействии.

Характер взрывчатого превращения в имитаторах боеприпаса 5, 6, 7 (детонация, взрывчатое превращение, переходящее или не переходящее в детонацию, разрушение, горение и т.д.) оценивается также качественно по косвенным признакам в процессе визуального наблюдения последствий взрыва. Такими признаками являются степень разрушения оболочки имитатора боеприпаса, характер ее разрушения (пластическое или хрупкое разрушение), количество и размеры осколков оболочки при ее фрагментации, степень деформации крышки и дна корпуса имитатора, количество остатков ВВ, степень разрушения подставки под имитатор. Следующие пять основных типов повреждений имитаторов боеприпаса 5, 6, 7 рассматриваются как виды качественной оценки их критериальных разрушений:

- незначительные механические разрушения имитатора боеприпаса без взрывчатого превращения ВВ, в том числе сопровождающиеся горением;

- "слабые" затухающие взрывчатые превращения, в отдельных случаях способные частично разрушить имитатор боеприпаса;

- мощные затухающие процессы, приводящие к полному разрушению имитатора боеприпаса;

- взрывчатые превращения, охватывающие значительный объем заряда ВВ имитатора боеприпаса и переходящие в детонацию всего остатка ВВ;

- детонация всего ВВ заряда имитатора боеприпаса с гарантированным поражением его носителя.

Испытуемый боеприпас 1 целесообразно устанавливать так, чтобы его продольная ось совпадала с продольной осью профилированной стенки на высоте ~1,5-2 м от пола на специальной подставке одноразового применения 10. Инициирование испытываемого боеприпаса 1 производится с его верхнего торца.

Для определения величин имитаторов 5, 6, 7 после их взаимодействия с осколочным полем испытываемого боеприпаса 1 используется методический подход и аппаратно-программный комплекс, приведенный в работе [5].

Определение величины для имитаторов боеприпаса первого 5, второго 6 и третьего 7 типа осуществляется для дальней зоны взрыва (более 20 приведенных радиусов заряда ВВ).

К числу показателей, описывающих частные характеристики поражающего действия осколочно-фугасных боеприпасов, обычно относят эквивалентную массу заряда которую можно рассматривать в качестве показателя их фугасного действия. При этом, под обычно понимается величина такой массы цилиндрического заряда тротила, которая создает в окружающей среде ударно-волновое поле, аналогичное тому, которое создает подрыв испытываемого осесимметричного осколочно-фугасного боеприпаса.

Однако, для практического использования понятия «эквивалентная масса заряда », а затем и необходима методика его определения, в том числе, по результатам натурных испытаний.

Предположим, что мы имеем некоторый набор цилиндрических тротиловых зарядов ВВ и некий боеприпас (например, имитатор первого типа 5). Необходимо в результате натурных испытаний для этого боеприпаса определить величину которую в последующем можно использовать в методике оценки инициирующего действия осколочного поля испытываемого боеприпаса 1 по имитатору 5.

Проведение натурных испытаний производится путем подрывов цилиндрических тротиловых зарядов ВВ массами m₀₁, m₀₂, …, m_0N.

По результатам серии опытов с цилиндрическими тротиловыми зарядами ВВ составляют таблицу (см. таблицу 1), в которую заносятся:

m₀ - масса заряда, кг;

R - расстояние от заряда до точки, в которой измеряется давление, м;

ΔР - избыточное давление на фронте ударной волны, 10⁵ Па.

По результатам серии опытов определяют формульную зависимость избыточного давления ΔΡ от массы заряда т₀ и от расстояния до заряда R в виде [1]:

Затем по данным таблицы 1 находят значения коэффициентов А, В, С в формуле (1).

Для этого используется следующий алгоритм.

Исходные данные:

n - число опытов;

для каждого i-го опыта (i=1…n) принимаем следующие значения параметров, определяющих условия опыта: m_0i и R_i, и избыточное давление на фронте ударной волны ΔР₁.

Определяем значения переменной для каждого опыта и полученные результаты сводим в таблицу 2:

Тогда давление ΔР₁ зависит только от одной переменной x:

Выражение (2) представляет собой ветвь кубической параболы, расположенной в первой четверти координатной плоскости; график параболы проходит через начало координат. Коэффициенты А, В, С определяются методом наименьших квадратов.

Обозначим у=ΔР.

Исходные данные для нахождения коэффициентов А, В, С сводятся в таблицу 3.

Для нахождения коэффициентов А, В, С методом наименьших квадратов находят оценки начальных и смешанных статистических моментов по следующим зависимостям [6]:

Затем находят значение коэффициента А:

После определения коэффициента А находят значение коэффициента В:

Затем находят значение коэффициента С:

Результаты расчетов представляют в виде:

А=…, В=…, С=…

После того, как значения коэффициентов А, В и С в формуле (1) определены, переходим ко второй части экспериментов, то есть к экспериментам с имитаторами боеприпаса 5, 6, 7.

Опыты проводят по схеме, приведенной на фигуре 3. При проведении опытов используются имитаторы 5, 6, 7 которые взрываются с помощью электродетонатора или специально подготовленного взрывателя.

В результате опыта получаем величины избыточного давления ΔР на расстоянии R от каждого из имитаторов.

Далее действуем по приведенному ниже алгоритму.

Исходные данные:

R - расстояние от имитатора 5, 6, 7 до точки, в которой измеряется давление, м;

ΔР - избыточное давление на фронте ударной волны, 10⁵ Па.

Из выражения (2) при известном значении слева от знака равенства необходимо найти значение переменной х. Для упрощения записи формулы нахождения значения переменной x введем обозначение:

1. Рассчитываем значение Е.

2. Рассчитываем значение х.

3. Т.к. то при известном значении R искомая масса эквивалентного цилиндрического тротилового заряда ВВ без оболочки для каждого из имитаторов боеприпаса 5, 6, 7 рассчитывается по формуле:

Таким образом, мы определили величину на заданном расстоянии R от точки подрыва имитатора. Аналогично можно определить величину для расстояний R₁, R₂, …, R_n. Осредняя результаты расчетов можно получить необходимую нам величину для которой используя известные методы рассчитать статистические оценки математического ожидания и доверительного интервала для заданного интервала измерения расстояния R.

Таким образом, в результате реализации предложенного способа оказывается возможным по результатам проведенных испытаний повысить информативность способа за счет дополнительного определения при проведении испытаний частных характеристик (число осколков N, скорость осколков V₀, величина суммарной кинетической энергии осколков, попавших в имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа, величины тротиловых эквивалентов имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа, а также показателя инициирующего действия осколочного поля испытываемого боеприпаса - скорости удара осколков испытываемого боеприпаса по имитатору типового боеприпаса, при которой с вероятностью 0,5 в заряде ВВ имитатора будет развиваться детонация) инициирующего действия испытываемого боеприпаса, определения количественной степени инициирования имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа, величины суммарной кинетической энергии попавших в каждый из них осколков, а также качественной оценки результатов воздействия.

Использование предлагаемого способа обеспечивает возможность определения количественных характеристик осколочного поля осесимметричного осколочного боеприпаса по массам, скоростям, форме и размерам осколков, а также позволяет, одновременно с этим, оценивать количественно и качественно инициирующее действие его осколочного поля по имитаторам боевой нагрузки типовых целей.

Источники информации

1. Авиационные боеприпасы. Под ред. В.А. Кузнецова, М.: Изд. ВВИА им. Жуковского, 1968 г.

2. Патент RU 2490589.Способ определения инициирующей способности дистанционного боеприпаса и устройство для его осуществления, 2013 г.

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

4. Инициирующее и зажигательное действие боевых частей зенитных ракетных комплексов / В.М. Кашин, [и др.]; под ред. В.М Кашина. Балт. гос. техн. ун-т. - СПб., 2009.

5. Мужичек С.М., Абрамов С.Α., Скрынников А.А., Мужичек М.С., Ефанов В.В. Методика автоматизированной регистрации полей давления и температуры при исследовании быстропротекающих процессов. Сборник статей XXVIII Всероссийской НТК «Передача, прием, обработка и отображение информации о быстропротекающих процессах», Сочи, 2017.

6. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.

Для проведения испытаний осколочных боеприпасов с осесимметричным полем разлета осколков боеприпас устанавливают в заданное положение в центре профилированной мишенной стенки, размеченной на зоны, соответствующие направлениям разлета осколков. Регистрируют попадания и подсчитывают число осколков, попавших в каждую зону. Измеряют размеры и площади пробоин посредством регистрации сигналов с электретных датчиков, размещенных по соответствующим зонам мишенной стенки, равным им по размерам. Оценивают характеристики осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков. Для чего симметрично каждой зоне профилированной мишенной стенки дополнительно устанавливают в качестве мишени предварительно созданные имитаторы боеприпасов первого, второго и третьего типа, отличающиеся чувствительностью к ударам осколками. Дополнительно используют блок определения количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков и блок определения величины тротилового эквивалента имитаторов боеприпаса. Имитаторы боеприпасов разделяют бронеплитами для исключения взаимного влияния. Имитаторы боеприпасов первого, второго и третьего типа представляют собой цилиндрические заряды бризантного взрывчатого вещества в стальной оболочке, низко-, средне- и высокочувствительного заряда соответственно. На лицевую поверхность зон мишенной стенки наносят контуры проекции имитаторов боеприпасов и определяют их координаты. В блоке определения количественных характеристик осколочного поля определяют максимальную величину показателя V_0,5^max инициирующего действия, характеризующего скорость осколков испытываемого боеприпаса, при которой при ударе по имитатору типового боеприпаса с вероятностью 0,5 в заряде взрывчатого вещества имитатора будет развиваться детонация. С помощью блока определения тротиловых эквивалентов определяют для каждого из имитаторов боеприпаса величину тротилового эквивалента как результата воздействия осколочного поля испытываемого боеприпаса. Сравнивают для каждого имитатора боеприпаса величину с величиной, характеризующую массу цилиндрического заряда тротила, которая создает в окружающей среде ударно-волновое поле, аналогичное тому, которое создает подрыв испытываемого осесимметричного осколочно-фугасного боеприпаса. По разнице величин определяют количественную степень инициирования имитаторов осколочным полем испытываемого боеприпаса. Определяют суммарную кинетическую энергию попавших в каждый из имитаторов осколков и соотносят количественную степень инициирования имитаторов боеприпаса с величиной суммарной кинетической энергии попавших в каждый из имитаторов осколков и качественной оценкой результатов воздействия. Производят качественную оценку результатов воздействия осколочного поля испытываемого боеприпаса. Обеспечивается повышение информативности испытаний за счет дополнительного определения при их проведении частных характеристик, при которых в заряде имитатора будет развиваться детонация, а также осуществляется количественная и качественная оценка результатов воздействия. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ испытаний осесимметричного осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков, 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, равным им по размерам, оценку характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков,

отличающийся тем, что при испытании осесимметричного осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков симметрично каждой зоне профилированной мишенной стенки дополнительно устанавливают в качестве мишени предварительно созданные имитаторы боеприпасов первого, второго и третьего типа, отличающиеся чувствительностью к ударам осколками, также при испытании указанного боеприпаса дополнительно используют блок определения количественных характеристик осколочного поля по массам, скоростям, форме и размерам осколков и блок определения величины тротилового эквивалента имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа,

имитаторы боеприпасов разделяют бронеплитами для исключения взаимного влияния при инициировании имитаторов боеприпасов осколочным полем испытываемого боеприпаса,

при этом имитатор боеприпаса первого типа представляет собой цилиндрический заряд бризантного низкочувствительного взрывчатого вещества в стальной оболочке,

имитатор боеприпаса второго типа представляет собой цилиндрический заряд бризантного среднечувствительного взрывчатого вещества в стальной оболочке,

имитатор боеприпаса третьего типа представляет собой цилиндрический заряд бризантного высокочувствительного взрывчатого вещества в стальной оболочке,

на лицевую поверхность зон мишенной стенки наносят контуры проекции имитаторов боеприпасов и определяют их координаты в принятой системе координат,

в блоке определения количественных характеристик осколочного поля определяют максимальную величину показателя V_0,5^max инициирующего действия, характеризующего скорость осколков испытываемого боеприпаса, при которой при ударе по имитатору типового боеприпаса с вероятностью 0,5 в заряде взрывчатого вещества имитатора будет развиваться детонация,

с помощью блока определения тротиловых эквивалентов определяют для каждого из имитаторов боеприпаса величину тротилового эквивалента как результата воздействия осколочного поля испытываемого боеприпаса,

сравнивают для каждого имитатора боеприпаса величину с величинойхарактеризующую массу цилиндрического заряда тротила, которая создает в окружающей среде ударно-волновое поле, аналогичное тому, которое создает подрыв испытываемого осесимметричного осколочно-фугасного боеприпаса,

по разнице величин определяют количественную степень инициирования имитаторов осколочным полем испытываемого боеприпаса,

определяют суммарную кинетическую энергию попавших в каждый из имитаторов осколков

и соотносят количественную степень инициирования имитаторов боеприпаса первого, второго и третьего типа с величиной суммарной кинетической энергии попавших в каждый из них осколков и качественной оценкой результатов воздействия,

производят качественную оценку результатов воздействия осколочного поля испытываемого боеприпаса на имитаторы боеприпаса первого, второго и третьего типа.

2. Способ по п. 1, в котором в качестве низкочувствительного бризантного взрывчатого вещества используют тротил, в качестве среднечувствительного бризантного взрывчатого вещества используют сплав тротила с гексогеном, например состав ТГ-40, в качестве высокочувствительного бризантного взрывчатого вещества используют окфол.

3. Способ по п. 1, в котором качественная оценка взрывчатых превращений имитаторов боеприпаса осуществляется по косвенным признакам в процессе визуального наблюдения последствий взрыва, к которым относятся характер разрушения, количество и размеры осколков оболочки имитаторов боеприпаса.