Динамика удара - Зукас Дж. А.
Скачать (прямая ссылка):
Скорость соударения определяется по времени прохождения снарядом известных расстояний. Момент пролета через фиксированное сечение определяется по замыканию или разрыву электрических цепей, прерыванию луча света, с помощью синхронной фотографии или мгновенной рентгенографии.
Схема типичной экспериментальной установки для исследования процесса проникания твердых (обладающих кинетической энергией) тел показана на рис. 3.10. Эта установка используется для испытаний маломасштабных (65 г и менее) моделей снарядов в Лаборатории баллистических исследований армии США [58]. Она обладает достаточной гибкостью (в ее состав можно включать рентгеновскую аппаратуру или высокоскоростные кинокамеры) и позволяет изучать снаряды разных Проникание и пробивание твердых тел
125
типов в разных условиях испытаний. Рентгеновская система состоит из взаимно перпендикулярных пар рентгеновских трубок (105 или 150 кВ), размещенных, как показано на рис. 3.10. Генератор калиброванных интервалов времени включает каждую рентгеновскую трубку или их комбинацию через заданные интервалы времени.
Четыре трубки, расположенные попарно, позволяют получать рентгеновские снимки снаряда в свободном полете до соударения с мишенью. Съемка ведется в двух взаимно перпендикулярных направлениях. По полученным снимкам определяют скорость соударения и ориентацию снаряда в пространстве.
Аналогичная система рентгеновских трубок установлена в двух взаимно перпендикулярных направлениях за мишенью и дает информацию о движении снаряда и осколков после пробивания мишени. Обычно в систему регистрации входят также трубки для наблюдения соударения снаряда с мишенью и процесса проникания. Систематическое описание методики получения и хранения данных на таких экспериментальных установках дано в работе [91], а в работе [64] излагается методика оценки свойств материалов, предназначенных для использования в экспериментах по изучению соударений с высокими скоростями.
В тех случаях, когда для оценки уязвимости цели требуется получить характеристики образующихся при соударении осколков, необходим надежный способ их улавливания, обеспечивающий их максимальную сохранность. Обычно уловители изготавливают из клееной фане.ры или плит из прессованного тростника. Венцель и Дин [142], а также другие исследователи изучали иные способы улавливания осколков. Если осколков много, то определить их массы, скорости и направление полета по многократно экспонированным рентгеновским снимкам и установить однозначное соответствие между зафиксированными на парных снимках и извлеченными из уловителя осколками становится чрезвычайно трудным делом. Методика обработки данных об осколках изложена в работе [И]. Типичные результаты, полученные при испытаниях маломасштабных (массой 65 г) снарядов, приведены Ламбертом [89].
В число измерений, выполняемых на снаряде и мишени после соударения, входят: определение основных размеров воронки, таких, как глубина, диаметр и объем (в случае сквозной пробоины-диаметры входного и выходного отверстий), а также длины, диаметра и массы снаряда и наиболее крупных осколков. Подробно методика измерений описана в работе [91].
Таким образом, обычные эксперименты по изучению соударения твердых тел с высокими скоростями дают следующую информацию:
скорость и ориентацию снаряда до соударения;
скорость и ориентацию крупных осколков снаряда после пробивания мишени;
скорость, массу и пространственное распределение осколков за мишенью;
размеры отверстия и потерю массы мишени.
Графическое представление данных о высокоскоростном соударении 126
Г лава 2
то
После пробивания снаряд дробится на мелкие осколки
Рикошет (снаряд остается целым)
Граница рикошета
20 bo 60
Наклон к нормали, град
80
Рис. 3.11. Фазовая диаграмма, характеризующая соударение снаряда с мишенью [20].
включает построение зависимостей между такими переменными, как скорость снаряда, толщина мишени, угол соударения, полный угол рыскания снаряда, кинетическая энергия соударения, импульс, сила и время. Эти графики строятся при постоянных физических и геометрических характеристиках снаряда и мишени (исключением является толщина последней). Часто графики строят в безразмерном виде, относя соответствующие характеристики к диаметру или длине снаряда, предельной скорости, скорости звука в материале, предельной энергии и т.п. Поскольку такие графики двумерны, построенные кривые представляют соотношения между одной зависимой и одной независимой переменными. Можно совместить в одних осях несколько графиков. Тогда будет видно, как данное соотношение изменяется в зависимости от третьей переменной, однако остальные переменные при этом должны быть фик-сированны. На рис. 3.11, заимствованном из работы [20], приведен пример фазовой диаграммы, характеризующей поведение снаряда диаметром 6,35 мм с оживальной передней частью при ударе в мишень из алюминиевого сплава толщиной 6,35 мм. Типы поведения снаряда и мишени определяются скоростью соударения и углом встречи. Для данного снаряда и мишени можно построить и гораздо более сложные фазовые диаграммы, которые окажут большую помощь конструкторам. Проникание и пробивание твердых тел
