Результат интеллектуальной деятельности: Способ оценки эффективности мишени противостоять воздействию кинетических снарядов

Изобретение относится к методам оценки эффективности бронебойных боеприпасов и брони при их соударении и может быть использовано при создании новых боеприпасов и новой брони для защиты объектов.

Для оценки эффективности бронебойных боеприпасов, как правило, проводят испытания стрельбой реальными снарядами по реальной броневой защите. При всей объективности такой оценки этот способ очень дорог.

Известны способы ориентировочной оценки параметров взаимодействия снаряда с броней, основанные на выполнении расчетов, основанных на экспериментальных исследованиях. На основании таких расчетов проводится оценка эффективности снаряда на стадии проектирования. Например, используются взаимосвязи длины бронебойного снаряда со свойствами материалов снаряда и мишени (Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. - изд. 3-е, переработанное. - В 2 т. Т. 2. - М: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 656 с.).

Недостатком этих способов является то, что они не позволяют выполнить оценки для различных скоростей соударения снаряда с мишенью.

В заявляемом способе предлагается для оценки эффективности брони по противодействию ударам кинетических снарядов использовать новый параметр, основанный на установленных закономерностях поведения материала мишени под действием снарядов. Этот параметр является характеристикой материала мишени.

Способ оценки эффективности мишени противостоять воздействию кинетических снарядов, заключается в том, что по пробной мишени конечной толщины со свойствами идентичными свойствам основной мишени производят удар снарядом в виде шара, со скоростью достаточной для возникновения кратера в зоне соударения, и появления в мишени трещин растяжения перпендикулярных направлению удара. Визуально фиксируют появление первой трещины растяжения в зоне между кратером и задней стенкой мишени. Измеряют расстояние В от задней стенки мишени до трещины. В случае откола части задней стенки мишени за величину В принимают толщину отколотой части в месте перпендикулярном направлению удара. Мишень с большим значением величины В при одинаковых параметрах соударения считают более эффективной.

Использование данного способа основано на результатах, проведенных автором расчетов и экспериментов. В результате этих исследований установлено, что линейный размер зоны воздействия ударной волны из зоны соударения снаряда с мишенью с энергией достаточной для разрушения материала можно оценить на основании данных экспериментальных наблюдений при действии «коротких» снарядов (шар, цилиндр) по мишеням небольшой толщины.

В случае соударения «коротких» снарядов с мишенью конечной толщины ударная волна сжатия отходит от поверхности, расширяющегося кратера (пояснения на фиг. 1), и достигает задней стенки мишени. Здесь она отражается, превращаясь в волну растяжения, распространяющуюся в обратном направлении. Возникновение волны растяжения обусловлено необходимостью равенства нулю мгновенных нормальных напряжений на свободной поверхности мишени во все моменты времени. Там, где эти напряжения превышают способность материала выдерживать действующую нагрузку, образуются трещины, центр которых расположен на оси направления удара. Чем больше расстояние от задней стенки мишени до трещины, тем материал мишени более эффективен по противодействию ударам снарядов, так как с увеличением этого расстояния растет уровень действующих напряжений, способных разрушить материал мишени. А это значит, что данный материал мишени более эффективен против воздействия на него кинетических снарядов.

Фиг. 1. Схема пробивания мишени «коротким» снарядом (левая часть рисунка). Образование волн растяжения при отражении волны сжатия от свободной поверхности (правая часть рисунка). Фиг. 2. Разрезанный образец мишени после нанесения по ней высокоскоростного удара: диаметр кратера в мишени D, диаметр снаряда d.

Использование мишеней конечной толщины (фактически тонких) связано с тем, что возникающая при соударении ударная волна быстро затухает и только при малом расстоянии до свободной поверхности она способна иметь энергию достаточную для разрушения металла мишени, хотя бы с образованием трещины напряжения. Но длина этой волны остается практически постоянной и позволяет судить о длине волны в зоне разрушения и способности материала мишени противостоять воздействию снарядов.

Определение этой величины важно также для расчета тепловой энергии, которая образуется при соударении снаряда с мишенью. На фиг. 2 приведена фотография экспериментального образца, в котором реализован процесс, рассмотренный выше, а именно, выполнено высокоскоростное соударение «короткого» цилиндрического снаряда диаметром d с мишенью конечной толщины.

Как видно, на определенном расстоянии от свободной задней поверхности мишени перпендикулярно направлению удара, наблюдается трещина растяжения. Эта трещина образована за счет возникшей в мишени ударной волны растяжения (в зоне пика волны растяжения), которая является продуктом волны сжатия, возникшей в зоне соударения, и частично повторяет ее параметры (длину волны, скорость распространения и др.).

Таким образом, измерение расстояния от задней стенки мишени позволяет оценить состояние материала мишени и способность его противостоять воздействию кинетических снарядов.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию промышленной применимости.