Динамика удара - Зукас Дж. А.
Скачать (прямая ссылка):
Г лава 2
1,0 -
?8 -
Ofi -
аг -
/
У
у
-fill_І_І_І_І_І_І_І
O 0,5 1 1,5 2 2,5 O 5,5 4 Скорость соударения, км/с
Рис. 4.3. Глубина проникания, отнесенная к длине снаряда, в зависимости от скорости соударения для длинных стальных снарядов при стрельбе по толстым
стальным мишеням.
обстоятельство играет исключительно важную роль в случае длинных и очень тонких снарядов, так как отсутствие напряжений в части снаряда между его донным срезом и ударной волной, исключает его изгиб или потерю устойчивости. В результате при стрельбе очень длинными снарядами по толстым мишеням удается получать весьма глубокие тун-нелеобразные кратеры. Глубина таких кратеров (при установившемся расходовании материала снаряда) определяется уравнением Айхельбер-гера:
P JLp = {рр/рг)1/2. (4.4)
Вероятно, наиболее важным следствием уравнения (4.4) является то, что глубина кратера зависит лишь от длины снаряда Lp и отношения плотностей материалов снаряда и мишени и не зависит от скорости соударения и других свойств материалов снаряда и мишени Ч
Стационарный режим существует до тех пор, пока донный срез снаряда не пройдет сквозь стоячую ударную волну. Затем начинается заключительная стадия формирования кратера, во время которой он
п Формула для глубины проникания в гидродинамическом приближении принадлежит М.А. Лаврентьеву.- Прим. ред. Механика соударения со сверхвысокими скоростями 179
приобретает окончательный вид. Строго говоря, уравнение (4.4) определяет глубину кратера только на стадии установившегося проникания, и, чтобы найти полную глубину кратера, к ней надо прибавить небольшие приращения глубины, соответствующие начальной и заключительной стадиям проникания.
На рис. 4.3 представлена кривая зависимости глубины кратера, отнесенной к длине снаряда, от скорости соударения для случая соударения высокопрочных стальных снарядов с толстой стальной броней. В этом случае глубина проникания в диапазоне малых скоростей быстро растет, а затем при дальнейшем росте скорости соударения асимптотически стремится к значению, которое несколько превышает значение, рассчитанное по уравнению (4.4). Эта кривая первоначально была построена с целью показать преимущества, которыми должны обладать сплошные (без BB) бронебойные снаряды при скоростях, вдвое превышающих скорости в современной артиллерии. Оказалось, однако, что при скорости метания выше 3 км/с рост глубины проникания прекращается. Одним из способов повышения стойкости танковой брони по отношению к сплошным бронебойным снарядам является увеличение абсолютной величины критической скорости соударения, при которой становится справедливым сверхвысокоскоростное приближение (иначе говоря, скорости, соответствующей асимптоте на рис. 4.3). Наоборот, при проектировании сплошных бронебойных снарядов стремились понизить эту предельную скорость.
4.1.2. ПРОНИКАНИЕ В МИШЕНИ СРЕДНЕЙ ТОЛЩИНЫ
Образование кратера в мишени промежуточной толщины начинается так же, как и в предыдущем случае. Различия возникают тогда, когда первичная ударная волна, возникшая в материале мишени, отходит от поверхности расширяющегося кратера и достигает задней свободной поверхности мишени (рис. 4.4). 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. Волна растяжения распространяется в материале, сжатом тыльными участками падающей волны сжатия. Поэтому скорость ее распространения несколько выше скорости волны сжатия. Мгновенное значение давления в точке мишени, через которую проходят эти волны, равно алгебраической сумме напряжений, создаваемых волнами сжатия и растяжения, распространяющимися навстречу Друг Другу.
Этот процесс схематически изображен на рис. 4.4. Как видно, алгебраическая сумма напряжений может стать отрицательной, т.е. в материале мишени могут развиться растягивающие напряжения. Там, где они превышают динамический предел текучести материала на растяжение, образуются трещины (плоскости откола), проходящие обычно вдоль поверхностей сегментов сфер, центр которых расположен на оси 180
Г лава 2
__ 7
V/
/"" -' "-І.
1
Рис. 4.4. Схема пробивания мишени промежуточной толщины «коротким» снарядом. Показано образование волны растяжения при отражении волны сжатия от свободной поверхности.
симметрии в точке, смещенной вверх от места первого контакта при соударении на толщину мишени. Часть количества движения системы, состоящей из ударной и отраженной волн, сообщается материалу мишени, отделенному трещиной. В результате эта часть мишени приобретает некоторую скорость в направлении удара и стремится оторваться от основной части мишени и удалиться от нее. Скорость отколовшейся части мишени может достигать нескольких сот метров в секунду. При этом образуется один или несколько осколков и обнажается новый участок тыльной поверхности мишени, а затем весь процесс повторяется до тех пор, пека интенсивность волн напряжений достаточно велика, и завершается образованием откольной полости, общая глубина которой при скорости снаряда, стремящейся к баллистическому пределу, стремится к 1/3 толщины мишени.
