Динамика удара - Зукас Дж. А.
Скачать (прямая ссылка):
Применение полых взрывных устройств позволяет метать снаряды, имеющие форму дисков с удлинением до 0,3, сообщая им скорости до 6 км/с. Чтобы добиться желаемых результатов, приходится тщательну выбирать конфигурацию заряда, а затем отрабатывать ее эксперимен1-тально. Такие устройства оказались очень полезными при исследованиях соударений, требующих многократного повторения аналогичных опытов, однако они плохо приспособлены для проведения испытаний, при которых условия соударения меняются в широких пределах.
Другим весьма интересным способом взрывного метания является использование сверхвысоких давлений, развивающихся при детонации BB и изменяющих форму снаряда в процессе сообщения ему сверхвысокой скорости. В наиболее интересном и полезном из таких устройств полость в заряде BB покрыта металлической оболочкой, которая при Механика соударения со сверхвысокими скоростями 193
детонации обжимается и образует струю, движущуюся вдоль оси заряда со сверхвысокой скоростью. На рис. 4.8 показано, как действует такое устройство, когда оболочка имеет цилиндрическую форму. При возбуждении детонации с одного конца заряда материал оболочки ускоряется в направлении к продольной оси полости, достигая очень больших скоростей. Вблизи оси полости сталкиваются частицы материала облицовки, поступающие сюда со всех сторон, причем точка их столкновения движется в направлении волны детонации с той же скоростью, что и сама волна. В точке столкновения материал облицовки делится на две части, одна из которых движется вперед, образуя высокоскоростную струю, а другая почти неподвижна и образует «пест». Если скорость схлопывания меньше скорости ударной волны в материале облицовки после схлопывания, то струя движется от точки столкновения со скоростью, которая примерно вдвое больше скорости этой точки, равной скорости детонации.
Такие устройства позволяют получать поистине поразительные результаты! Сильные BB со скоростью детонации около 7 км/с в сочетании с облицовкой из бериллия, скорость ударной волны в котором может превышать 7 км/с, позволили получить струи длиной от одной до полутора длин облицовки, движущиеся со скоростью более 12 км/с. Были получены также струи из меди, движущиеся со скоростью, близкой к 10 км/с.
Этот способ не позволяет, конечно, метать снаряды, которые можно было бы предварительно измерить и взвесить. Поэтому для проведения точных баллистических исследований экспериментальную установку необходимо оборудовать измерительной системой, позволяющей оценивать массу и состояние материала «снаряда» в полете.
Рис. 4.8. Схема действия полого заряда с цилиндрической облицовкой.
/-облицовка, 2 - взрывчатое вещество, 3-точка столкновения. 4-«пест», 5-струя 194
Г лава 2
Хорошо известный вариант полости в заряде BB - коническая полость с облицовкой, выполненной в виде полого конуса. При взрывном схлопывании такой полости точка схлопывания имеет максимальную скорость в начальный момерт времени, а затем эта скорость плавно падает. В результате скорость материала струи оказывается переменной по ее длине и струя вытягивается, достигая при метании на значительную дальность нескольких длин конуса. Через некоторое время растяжение струи приводит к ее распаду на отдельные «снаряды», летящие по одной и той же траектории с постепенно убывающей скоростью. Если для облицовки используются такие пластичные материалы, как медь, то заряд длиной всего 10 см может дать непрерывную струю длиной до 40 см. В разд. 4.1.1 отмечалось, что снаряды такой длины способны пробивать стальную броню, толщина которой почти равна их длине. Следовательно, с помощью заряда массой всего в несколько килограммов можно пробить броню толщиной 40 см!
4.2.3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСКОРИТЕЛИ
Завершая рассмотрение пусковых установок, способных сообщать телам сверхвысокие скорости, упомянем ускорители нового типа, эффективность которых уже была доказана на практике, а возможности еще далеко не исчерпаны. Это электромагнитные рельсовые пушки на постоянном токе, устройство которых схематически показано на рис. 4.9. Электрический ток течет по одному из двух параллельных рельсов, затем по подвижной перемычке между ними и возвращается к источнику питания по другому рельсу. При этом в окрестности перемычки создается электромагнитное поле, которое, взаимодействуя с текущим по ней током, создает силу, направленную вдоль рельсов:
Fp = LI2. (4.16)
Как видим, величина этой силы определяется индуктивностью L', отнесенной к длине рельсов, и квадратом силы тока I. Первые попытки Механика соударения со сверхвысокими скоростями 195
создания ускорителей, действующих на этом принципе, не увенчались успехом, поскольку, как недавно выяснилось, для их питания применялись неподходящие источники постоянного тока. Как и в случае пусковых установок других типов, эффективность электромагнитных ускорителей в значительной мере определяется соотношением между средним и максимальным ускорениями, которые испытывает снаряд в процессе пуска. Если пиковое ускорение слишком велико, то снаряд и поддон при сообщении им полного импульса, необходимого для набора сверхвысокой скорости, разрушаются. Из уравнения (4.16) следует, что оптимальный режим работы электромагнитной рельсовой пушки достигается, когда сила тока в установке остается постоянной. На практике это трудно осуществить, так как полное сопротивление пусковой установки Z пропорционально скорости движения перемычки, с которой оно связано соотношением
