Ударное ядро и кумулятивная струя
|
18-9-2005 23:11
Donkey
Уважаемыe форумчане!
Давно хотел выложить эту тему, собрав все сведения вместе. Про кумулятивную струю (КС), в общем, все довольно понятно. Она образуется при схлопывании полусферической или конической воронки с острым углом при вершине. Возникает картина, обратная по отношению к образованию пелены при столкновении двух струй, подробно описываемая гидродинамической теорией кумуляции М. А. Лаврентьева. О куме (кумушке), т. о., известно довольно многое, благодаря теории М. А. Лаврентьева: Радиус струи r: r=(2*R*x)^0,5*sin(0,5A) где R-радиус заряда, х-толщина облицовки углубления, А-угол между осью заряда и образующей конуса Скорость струи v: v=u*ctg(0,5A) где u -скорость схлопывания оболочки (близка к скорости продуктов взрыва при тонких облицовках, для гексогена- 2,12км/с, сплав ТГ-1,96км/с, ТЭН-1,83км/с, тетрила-1,87км/с), А-угол между осью заряда и образующей конуса Длина струи L: L=R/sinA, где R-радиус заряда, А-угол между осью заряда и образующей конуса Пробивное действие:b=L*(Pc/Pп)^0,5 где b-глубина проникновения струи в преграду, L - длина струи, равная длине образующей конуса кумулятивной выемки, рс - плотность материала струи, рп - плотность преграды. cultinfo.ru 2 маленьких дополнения: б) КС не проплавляет броню и не прожигает, и сама не расплавленная, а внедряется в броню, как жидкая струя в жидкость. Это вроде бы все знают, но тем не менее очень распространенная ошибка. Теперь ударное ядро (УЯ). Здесь все не так просто и очевидно. Даже сам термин 'УЯ' появился сравнительно недавно, еще в 70-80-е годы ХХ его не было. Сначала был термин 'кумулятивное ядро', и УЯ считалось разновидностью КС. Вот пожелтевшая (1978г.) страница ЗВО, на которой, однако, очень полезная информация: "При формировании ударного ядра мы получаем поражающий элемент диаметром D/4 т.е. одна четверть, с удлинением D, летящий со скоростью ~ 2500 м/с, массой M 600-1000 г полностью формирующийся на растоянии 10-15 диаметров и сохраняющий хорошее бронепробитие на дистанции ~ 1000 диаметров. Бронепробиваемость ~ D*2 т.е. два диаметра. Характер повреждений. Эта цитатата из постинга ув. nimi, размещенного в теме "Про "Абрамс" слышали? Интересно, что за зверь... "' Про "Абрамс" слышали? Интересно, что за зверь... Видео и картинки УЯ, по-английски это называется : |
|
19-9-2005 17:26
Donkey
Вчера забыл еще одно важное различие между КС и УЯ--- в КС превращается далеко не весь металл воронки, значительная часть его уходит в пест:
m=2*M*sin^2(0,5A), где m-масса струи, M-масса воронки,А-угол между осью заряда и образующей конуса Т.о., если угол при вершине воронки 60град., то в струю пойдет только 13,4проц. металла, а остальные 86,6проц. останутся в песте. В УЯ переходит 100проц. облицовки воронки. Вот еще несколько картинок УЯ из англ. Ин-та: |
|
18-10-2005 22:05
Squint
Приветствую всех собравшихся здесь.
Сам специалистом в области совершенно не являюсь -- скорее, интересующийся любитель. Но всегда приятно было выслушать людей знающих, и знающих цену своим знаниям. Хотелось бы добавить вот такую информацию. Интересно было бы сопоставить эту информацию с временем первых серьезных работ по "направленным" боеприпасам. "Вскрытие, сделанное врачом, показало, что была перерезана большая артерия и внутренние ткани сильно разорваны, но никакого чужеродного тела, никакой "пули" сначала обнаружить не могли. Наконец, просвечиванием рентгеновскими лучами открыли в теле маленький непрозрачный предмет. Новое вскрытие показало, что это -- маленькая металлическая шляпка странной формы, размером и формой похожая на виноградное семя, окруженная тонкой металлической "юбочкой"... " "Кусочек меди, удаленный из тела, нисколько не напоминал какую-либо из частей детонатора. Здесь мы имели грушевидную "пульку" из сплошной меди, размером с виноградное зерно, окруженную тонким диском из металла, свисавшим как юбочка с середины груши -- в то время как детонатор представляет собой тонкостенную медную трубочку размером примерно с патрон 22-го калибра, длиной от одного до двух дюймов. В нижнем конце в меди есть ямка, похожая на ту, которую пробивает боек охотничьего ружья в капсюле. Эта ямка играет особую роль и придает Из описания, хотя и не слишком строгого технически, очевидно, что речь идет именно об "ударном ядре", твердом теле, сформированном взрывом, хотя и очень миниатюрном, и указывается на механизм образования и на роль формы взрывчатого вещества. Сергей P.S. А еще, если кого-то заинтересует, могу взяться за программирование расчетов (время от времени тут про такую потребность проскальзывает), благо по специальности будет. Только не слишком сложных и не очень быстро, а то после работы времени остается немного.. . |
|
18-10-2005 23:37
Andrei_H
Спасибо за материал!
|
|
19-10-2005 20:03
Слоняра
Правда интересный случай.
|
|
20-10-2005 01:52
Donkey
Дырка от УЯ мины ТМ-83 с сайта warfare.ru
 Если я правильно перевел, там написано, что ТМ-83 способна на дальности 50м пробить отверстие диаметром 80мм в броне толщиной 400(!)мм. |
|
25-10-2005 16:50
reggae
в челябинском музее видел фото немецких танков, подбитых кумулятивными снарядами. очень аккуратно и очень неброско
|
|
27-10-2005 22:44
Squint
А как, кстати, вообще измеряют начальные скорости снарядов, которые лишь в разы, а не на порядки, отстают от КЯ? К сожалению, не знаю, хотя было бы интересно.
Рискну предположить, что для случая Вуда, т.е. маленькое скоростное тело, отлично подойдет обыкновенный баллистический маятник, достаточно легкий, но прочный, например, из того же деревянного бруска. У более крупного ядра относительная скорость будет ниже, а энергетика намного выше. Наверно, можно использовать скоростную съемку. Но (очень грубо) выдержка должна быть не длиннее 1/10000, интервал между кадрами - 1/1000. Если использовать стробоскоп, то получаются скорости (тоже грубо) порядка 1000 об/сек. Технически это было разрешимо, наверно, уже давно, но сложно и дорого. Можно фиксировать датчиками сотрясения последовательные удары "снаряда" по двум мишеням при известном расстоянии между ними, а задержку измерять, например, на ЭЛТ, как в осциллографах и радарах. Но, вероятно, проще и дешевле окажется опять-таки маятник, только очень тяжелый и прочный. Это если иметь в виду технику предвоенных времен. Сейчас, наверно, должны работать неконтакные методы детектирования пролетающего тела: индуктивные, оптические, радиолокация в подходящем диапазоне. И короткие интервалы времени измерять стало гораздо проще. |
|
28-10-2005 04:36
Donkey
Уважаемый Squint! Судя по Вашему дальнейшему постингу, прекрасно Вы все знаете. Вот здесь обсуждали этот интересный вопрос: Хронографы Еще рдин простой (относительно) способ измерения скорости УЯ или сверхзвукового снаряда на теневой фотографии (7-я картинка сверху в 1-м собщении)---по углу конуса Маха. Скорость УЯ на картинке относительно невeлика ---примерно М=4,1-4,3 (1,4-1,46км/с) С уважением, Donkey |
|
28-10-2005 17:29
Fireman
В свое время при разработке высокоскоростных метательных устройств применялись безконтактные методы регистрации начальной скорости снаряда. В основе метода лежал т.н. "рентгеновский барьер".
Кратко. Через путь движения снаряда в районе дульного среза проходили два паралельных рентгеновских луча с известной базой. Лучи светили в специальные приемники-детекторы. При пересечении луча движущимся телом срабатывал хронометр, дававший отсчет времени. Одновременно с отметкой времени происходила и рентгенография снаряда, дававшая: 1.Возможность точного расчета скорости снаряда, т.к. в зоне съемки находились и реперные линии 2.Состояние снаряда в районе дульного среза. Последнее было крайне важно, поскольку при выстреле снаряд испытывал колоссальные перегрузки и не всегда сохранял свою целостность. Начальные скорости снарядов при этом были до 7500 м/с. |
|
28-10-2005 20:41
Donkey
Уважаемый Fireman! |
|
28-10-2005 22:02
Fireman
Ув. Donkey!
1. Постоянно лучи светят собственно у самого барьера, т.е. типа ждущего режима. Отпадает необходимость в синхронизации процесса регистрации с выстрелом. Излучение "мягкое", близкое по мощности к обычныму медицинскиму рентгену. А вот при срабатывании приемника, при затемнении луча пролетающим телом, идет сигнал на два устройства, 1-хронометр, 2- на включение мощной рентгеноимпульсной установки. РИУ(2 шт) располагаются над лучем излучателя. Получают два более-менее качественных снимка, в двух точках траектории в районе дульного среза.Параметры излучения на память не помню, т.к. во-первых было давно, во-вторых я больше специалист в том чем (из чего) стреляют.Правда... , скорее был.. . Направление этих работ закрылось 15 лет назад... Если очень интересно, можно поискать старые фото с рентгенограмм. Если чего непонятно, спрашивайте. 2. По поводу Вашей ссылки на форум двухлетней давности.7 км/с - это из ЛГП. Я там был.Под другим ником. P.S. Хотел нарисовать схему регистрации, не знаю, как вставить картинку. |
|
28-10-2005 22:41
Donkey
Уважаемый Fireman! Большое спасибо, вроде все понял. "можно поискать старые фото с рентгенограмм" Интересно, еще как! Вставить картинку: над Вашим сообщением есть пиктограммы, в т.ч. листочек с карандашем - "редактирование". Нажмете на него---появится кнопка "Редактирование", а ниже "Добавить картинки". Нажмете "Обзор", появится Ваш "рабочий стол" или Ваши "рисунки", там выберете, что надо, нажмете "открыть", а потом "Добавить картинки"---и готово. |
|
28-10-2005 22:48
Fireman
Ув. Donkey!
Спасибо! Постараюсь удовлетворить Ваш интерес. Дня через 3-4. |
|
29-10-2005 01:04
Donkey
Добавления про КС и УЯ.
ПРИМЕНЕНИЕ И НЕКОТОРЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ. Мультикумулятивные боеприпасы. На рис. 7а и 7б---боеприпасы с круговой зоной поражения, образующие множество КС, на рис. 8---то же, образующие множество УЯ. (ЗВО-2-87, Боевые части ракет для поражения воздушных целей. ) Очень своеобразной разновидностью являются боеприпасы, образующие пучок УЯ посредством дробления исходной метаемой пластины специальной сеткой, расположенной перед ней (пластиной). *Как известно, при образовании УЯ проиходит "выворачивание" пластины, при котором центр обгоняет края (см. схему выше). При встрече пластины в стадии формирования УЯ с неподвижной сеткой внутри каждой ячейки происходит торможение краев участка пластины, а центр участка выдвигается вперед. При дальнейшем движении каждый участок отрывается от пластины по краям и далее летит самостоятельно.* Механизм образования мелких ядер я нигде не встречал, сам придумал, так что воспринимать с осторожностью. |
|
29-10-2005 10:15
extractor
Была такая рентгеновская установка РИНА-1Б, разработки то ли СКБ ИЗАП,
то ли НИИ " Геодезия". |
|
31-10-2005 19:24
Fireman
Как обещал, фото рентгеновского "барьера" для измерения начальной скорости снаряда. Ствол метательной установки вставляется в специальный отсек через отверстие в металлической перегородке в правой части снимка. Направление выстрела - справа налево. Далее, горизонтально установлены два рентгеновских излучателя. Напротив их, на другой стороне отсека расположены приемники.Над отсеком расположены две рентгеноимпульсные установки типа МИРА-1Б, производящие собственно съемки снаряда. Почему все завязано на рентгене? Все прости и сложно. При больших скоростях (>2 км/с) контактный способ разрушает снаряд, а высокая ионизация метающего газа (порохового или водорода) в районе дульного среза,ограничивает возможность использовать излучения в оптическом диапазоне. Далее, вся эта лабуда соединена с вакуумной бочкой. Выстрел производится в вакуум. Звука выстрела при этом, практически на слышно. Слышен лишь удар снаряда о преграду.  Ниже фото с рентгенограммы снаряда при стрельбе из ЛГП калибром 34 мм. Скорость что-то около 6,2 км/с. Снаряд представляет собой пластиковый поддон и шарик из ВНЖ. Также, думаю публике будет интересно оценить действие пластковых болванок, выстреливаемых из ЛГП калибром 34 мм, массой 40 г по 120 мм бронеплите (400х400 мм)  
|
|
1-11-2005 05:13
Varnas
Впечатляет.
|
|
1-11-2005 20:48
Squint
Спасибо за разъяснения и интересную информацию.
Я действительно не знал -- только предполагал. Как оказалось, немного не в том напрвлении: в сторону более простых и более старых средств. Но за оценку приятно. |
|
14-11-2005 22:07
Donkey
Выкладываю остатки своих скудных сведений по теме.
Применение КЗ и так все знают. Применение УЯ тоже все знают, но тем не менее: 1. Мины (уйма противобортовых мин, кроме ТМ-83) Некоторые из них:    Летающие (целиком или частично) противотанковые противокрышевые мины: fas.org 2. Высокоточные боевые элементы для реактивной и ствольной полевой артиллерии army-technology.com 3.В боевых частях ПТУР для поражения танка сверху (фото и схема с сайта ув. Андрея Н http://btvt.narod.ru/index.html ) 4.В пушечных танковых снарядах (вроде бы в серию он не пошел) Здесь про него---Smart Target Activated Fire and Forget (STAFF) fas.org Пока эти области применения, но потом, вероятно, появятся новые. Интересно, я ничего не забыл? |
|
14-11-2005 23:50
Donkey
Заблуждения и поверия, встречающиеся в Интернете (и СМИ) по поводу КС и УЯ.
1. КС прожигает (или проплавляет) броню за счет своей высокой температуры. Это поверие появилось в начале ВОВ, когда кумулятивные снаряды называли "бронепрожигающими". По поводу состояния, в котором пребывает металл кумулятивной струи: вскоре после ВОВ был поставлен эксперимент ( Лаврентьевым или Покровским или кем-то из их сотрудников). Из листа металла изготовлялась кумулятивная воронка, затем она вставлялась в заряд и заряд подрывался,а кумулятивная струя улавливалась толстой пористой преградой. Затем металлографическими методами проводилось сравнение кристаллической структуры фрагментов струи и исходного листа. Так было доказано, что перекристаллизация металла не происходит, т.е. металл при схлопывании воронки не плавится. См. в начале в темы. 2.Кумулятивный эффект и его механизм до сих пор не разгадан наукой. Почти 70 лет пользуются, как древние вавилоняне гальваническим элементом, а не знают. как действует. Поверие довольно устойчивое. 3. УЯ представляет собой плазмоид, т. е. нечто вроде шаровой молнии. Это поверие я встречал даже в газетной статье! 4. При подрыве КЗ и боеприпасов с УЯ происходят ядерные реакции. Поверие на первый взгляд довольно смешное, однако при лабораторных исследованиях сжатия вещества специальными многоступенчатыми кумулятивными зарядами (никакого сходства с боеприпасами не имеющими) действительно возникает жесткое излучение, свидетельствующее о воздействии если не на ядра атомов, то на внутренние электронные оболочки. Вот все мои скудные познания. |
|
15-11-2005 17:14
Metanol
а про физическое обоснование ударных ядер с формулами никогда не видел, попробуй найти описание фокусирующих линз в куме, хрен найдешь,а ведь более известная вещь и более изученная, то ли скрывают хорошо, то ли чистая эмпирика |
|
15-11-2005 20:10
extractor
Эти вопросы отражены , ИМХО, в" гидродинамической теории ", которая пробитие снарядом преграды рассматривает как взаимодействие двух псевдожидкостей.Надо искать!
|
|
15-11-2005 20:50
Metanol
а вот про фокусирующие линзы, которые формируют нужной формы фронт ударной волны в куме, нигде нет данных линзы красного цвета в заряде ВВ, служат для формирования плоской или вогнутой формы волны, без них она выпуклая |
|
15-11-2005 23:53
Donkey
Уважаемый extractor! К сожалению, при рассмотрении УЯ и его формирования "задача двух сталкивающихся струй" ничем помочь не может, ведь в ней облицовка кумулятивной воронки рассматривается как пелена идеальной (без прочности и вязкости) жидкости, а какая же жидкость будет выворачиваться наизнанку, как носок? Я попробовал подобраться с другого края: рассматривать воронку УЯ как метаемую взрывом оболочку плоского заряда и воспользовался формулой 17.8 на стр. 33 из книги, любезно выложенной Вами (еще раз большое спасибо!) в теме "определение убойного действия боеприпассов МЕТОДИКИ?". При заряде гексогена d=h=12см, с медной воронкой толщиной 6мм с углом 120град получилось 2078м/с---вроде, довольно похоже на то, что пишут в разных местах про скорость УЯ. |
|
16-11-2005 00:17
Donkey
Уважаемый Metanol! "В статье изложено впервые установленное в 1945 г. явление преломления детонационных волн, проявляющееся в кумулятивном эффекте собирающих "линз ВВ" в системах конденсированных взрывчатых веществ (ВВ), имеющих разные скорости детонации. Но это в случае, если линза состоит из ВВ. А если она из инертного материала, да еще и пористого (пакет картонных прокладок), где не только детонации нет, но и скорость звука какая-то неопределенная то здесь, наверное, больше пригодится "чистая эмпирика". |
|
16-11-2005 01:01
Metanol
линзы инертные, но не из картона а из вспененных пластиков, а ты описал эффект линз,при применении двух ВВ с разными скоростями, которые в ЯО применяют
а в куме работают они больше не как линзы а как препятствия, фронт детонации не может пройти через линзу, так как мягкий материал ее гасит, а проходит по ВВ по периметру вокруг линзы, и пока волна после линзы дойдет до центра заряда,она отстает от периферии,получается плоская или вогнутая форма,но в зарядах применяются разной формы,это видно на фотке что я приложил выше, предзаряд имеет линзу в виде конуса основанием к воронке, а у основного ввиде двойного конуса |
|
21-11-2005 20:09
Donkey
Пожалуй, я об этом подсознательно догадывался.
Возможно, детонация "тенвого" участка заряда при длинной воронке в современных боеприпасах нарушает правильность фронта основной волны и вредно действует на формирование струи. Для этого его заменяют инертным конусом---продолжением диска (на рисунке обведен черной линией). А почему у предзаряда "линза" в форме обратного усеченного конуса, я пока придумать оъяснение не могу. |
|
21-11-2005 20:54
Donkey
Нашел табличку самоприцеливающихся боевых элементов с УЯ (американских и европейских). Цифры карандашом---предполагаемая масса собственно УЯ, но у меня самого эти цифры доверия не вызывают.
 А вот российский боеприпас этого типа: airwar.ru |
|
28-11-2005 02:46
Metanol
На авиабазе выясняешь теорию
похоже коническая линза заставляет волну повторять ее форму, и приходить на воронку под прямым углом, для повышения давления на нее |
|
28-11-2005 22:22
Donkey
1) хотел узнать одно, а узнал другое, но тоже интересно forums.airbase.ru |
|
29-11-2005 09:28
Foma
Братан! где ж ты раньше был.. . |
это ж тема моего диплома была... .
|
29-11-2005 10:43
Metanol
ну а как иначе то, волна для максимального давления должна падать по нормали к воронке, это примерно как раз форма головной части волны должна повторять форму линзы, иначе геометрически не выходит |
|
29-11-2005 16:05
Donkey
Уважаемый Foma, интересно, а что было темой---
|
|
29-11-2005 20:51
Donkey
Наверное, так и есть, но почему конус, а, например, не диск? Появились у меня измышлизмы, но очень уж непроверенные, надо будет хоть схемку начертить на досуге и посмотреть, сходится ли. Заметил еще интересный факт---такие "линзы" делают в гранатах для РПГ, БЧ ПТУР, но не в артиллерийских снарядах. Сначала подумал, что "линза" не выдерживаеи перегрузок, но потом догадлся, что не в этом дело. Толстые стенки снаряда (имеющие значительную массу, прочность здесь несущественна)отражают детонационную волну, и ее фронт становится сходящимся (вогнутым). Интересно, это на самом деле так? |
|
1-12-2005 10:39
Foma
Темой был как раз самоприцеливающийся боевой элемент с УЯ. надо посмотреть где то у меня была литература дома. Сам то я честно говоря кое что подзабыл. |
|
1-12-2005 22:31
Donkey
Преисполнился радужных надежд. Ессли найдете---заранее очень признателен. |
|
11-3-2006 01:11
Donkey
Досих пор думал, что УЯ---оружие новейшего времени, однако внезапно обнаружил в "Уголке неба" airwar.ru вот такую информацию:
"Бомбардировщик оснащали специальным 2900 кг зарядом направленного действия "Сакурадан", в основе которого лежали немецкие разработки. По-видимому, заряд напоминал боевую часть немецких "Мистелей". Данные на него были доставлены в Японию в конце 1942 г на немецкой подводной лодке. Испытания "Сакурадан" проводили на полигоне в Маньчжурии, где было установлено, что с помощью этой боевой части с 300 метров можно уничтожить средний танк. Боевая часть "Сакурадан" имела диаметр 1,6 м. Hа самолет она ставилась так, чтобы ударное ядро взрыва направлялось под небольшим углом вниз. Для этого бомбу пришлось установить у центра тяжести самолета так, чтобы она на 0,5 м возвышалась над фюзеляжем. Бомбардировщик при этом приобрел большой обтекатель за кабиной пилота, закрывающий "Сакурадан". "
|
|
11-3-2006 06:09
Laborant
2900 кг заряд против одного танка? Пусть даже и с 300 метров... .
|
|
|