Динамика удара - Зукас Дж. А.
Скачать (прямая ссылка):
Одновременно происходит рост кратера на передней поверхности мишени, продолжающийся до тех пор, пока волны, отраженные от задней поверхности мишени, не достигнут перемещающегося дна кратера. Здесь под их действием полная глубина кратера несколько увеличивается. Когда глубина кратера достигнет приблизительно 2/3 толщины мишени, он соединится с откольной полостью с образованием сквозного отверстия. Скорость соударения, при которой это происходит, обычно называют предельной баллистической скоростью.
Значения параметров, при которых в мишени образуется минимальная пробоина, имеют небольшой, но вполне определенный статистический разброс. Поэтому никакая совокупность фиксированных значений параметров, характеризующих процесс соударения, не может рассма- Механика соударения со сверхвысокими скоростями 181
триваться как условие пробивания мишени. Чтобы преодолеть эту трудность, на практике используют величину F50, т.е. скорость соударения, при которой вероятность пробивания равна 50%. Обычно для данной пары мишень - снаряд указывают скорость соударения, при которой снаряд пробивает мишень, однако в некоторых работах предельное условие пробивания мишени выражают через ее предельную толщину, калибр снаряда и т.п.
Прежде чем закончить этот раздел, рассмотрим, что же понимается под пробиванием мишени. Согласно наиболее жесткому определению предельной баллистической скорости, это такая скорость снаряда, при которой на задней поверхности мишени после соударения возникает остаточное выпучивание. Настоящее определение используется при проектировании трубопроводов космических аппаратов, для которых малейшее сужение проходного сечения трубы грозит недопустимым снижением надежности аппарата. Несколько более слабое определение допускает образование небольшого откола на задней стороне мишени. Такие отколы представляют собой определенную опасность для гидравлической системы, так как могут преградить путь потоку жидкости или повредить и даже вывести из строя насосы. Отколы на внутренней поверхности брони боевых машин опасны тем, что могут повредить механизмы машины или ранить членов экипажа. Одним из критериев предельной баллистической скорости, используемых в армии США, является условие пробивания пластинки толщиной 0,5 мм, изготовленной из прочного алюминиевого сплава 2024-ТЗ. Проведенные исследования показали, что пробивание такой пластинки эквивалентно выведению из строя живой силы. Другое весьма жесткое определение баллистического предела связано с требованием сохранения герметичности цели при попадании в нее снаряда. Оно обычно выдвигается при проектировании оболочек космических аппаратов или топливных баков транспортных средств, в которых должно поддерживаться определенное внутреннее давление. Наконец, по наиболее слабому и широко распространенному определению баллистического предела в мишени достаточно образования небольшого просвета. Мишень помещают против света, и, если оказывается, что она хоть чуть-чуть просвечивает, считается, что она пробита насквозь.
Проникание длинных снарядов. Механизм проникания длинных снарядов в мишени средней толщины существенно отличается от механизма проникания «коротких» снарядов в такие же мишени. Тщательное изучение механизма образования осколков показывает, что оно сильно зависит от интенсивности первичной ударной волны и скорости ее затухания. Последняя весьма велика, если первичная волна создается «коротким» телом, так как эта волна ослабляется главным образом волнами разрежения, распространяющимися от тыльной поверхности снаряда, проникающего в преграду. При ударе длинного стержня развивающееся при ударе давление ослабляется иначе и гораздо медленнее. Давление в материале мишени в окрестности дна кратера остается по- 182
Г лава 2
чти постоянным на протяжении всей фазы установившегося проникания, а ослабление напряжения на заключительном этапе этого процесса занимает значительное время. В соответствии с этим давление в первичной ударной волне падает медленно, препятствуя тем самым образованию отколов. Сквозное отверстие образуется, либо когда дно кратера пересечет заднюю поверхность мишени, либо когда материал, заключенный между дном кратера и задней поверхностью мишени, не выдержит сдвиговых напряжений и выбьется в виде пробки.
Особый интерес представляет случай, когда снаряд гораздо длиннее, чем необходимо для пробивания мишени. В этом случае на начальной переходной стадии процесса от передней части снаряда отделяется некоторое количество материала, а затем на стадии установившегося проникания материал снаряда расходуется с постоянной скоростью. Процесс прекращается, как только в преграде образуется сквозное отверстие и из нее вылетает множество разных осколков, в том числе и обломки снаряда.
Остаточную длину снаряда можно определить с достаточной точностью путем оценки количества материала, утраченного на переходной стадии процесса, на стадии установившегося проникания, а также на стадии падения напряжений в снаряде до значений, соответствующих прочностным характеристикам материала. Скорость остаточной части снаряда почти равна его начальной скорости, так как лишь небольшая часть количества движения, приходящаяся на упругую составляющую количества движения ударной волны в материале снаряда, передается части снаряда, остающейся после пробивания. Это количество движения всегда гораздо меньше количества движения снаряда в направлении движения и поэтому не оказывает заметного влияния на скорость оставшейся части снаряда.
