Динамика удара - Зукас Дж. А.
Скачать (прямая ссылка):
Z = Z° + L'Up. (4.17)
Следовательно, чтобы сила тока оставалась постоянной, напряжение на зажимах пушки должно увеличиваться на несколько порядков величины.
До разработки в Австралийском национальном университете специальной системы энергопитания не было известно ни одного источника постоянного тока, который удовлетворял бы этим требованиям. Основу системы составляет униполярный генератор, представляющий собой низковольтный источник постоянного тока большой силы, который используется для возбуждения в индукторе тока в несколько сот тысяч ампер. По достижении критического значения тока индуктор подключается к электромагнитной рельсовой пушке на постоянном токе, питая ее накопленным в нем током. В этом устройстве индуктор, по существу, играет роль источника постоянного тока, который автоматически регулирует напряжение на зажимах пушки независимо от сопротивления нагрузки. В проведенных экспериментах напряжение на зажимах электромагнитной рельсовой пушки в процессе ускорения снаряда возрастало от ~ 100 В до более чем 15 кВ. При массе метаемого тела до 3 г были получены максимальные скорости до 6,5 км/с. Профили ускорения снаряда, электрические характеристики процесса выстрела и значения дульной скорости снаряда, полученные в этих экспериментах, совпали с расчетными в пределах нескольких процентов.
Расчеты показывают, что этот способ метания в том виде, как он описан, или с некоторыми изменениями позволяет сообщать телам скорость 15 км/с и более. Наметились три области его практического применения. Первая - создание артиллерийских орудий с дульными скоростями, вдвое большими, чем у существующих. Вторая-использование высокоэффективных электромагнитных пушек (с дульными скоростями более 10 км/с) в качестве двигательных установок для космических аппаратов. Отдача при стрельбе из таких орудий создаст среднюю реактивную силу, во много раз превышающую тягу современных ионных 196
Г лава 2
двигателей. Третья область применение-моделирование столкновений с метеороидами при скоростях более 12 км/с, когда материал и снаряда, и мишени мгновенно превращается в пар, как это действительно наблюдается при полетах в космическом пространстве.
ОБОЗНАЧЕНИЯ
А -площадь поперечного сечения системы снаряд-поддон; Dp-эквивалентный диаметр снаряда; Ee-кинетическая энергия взрыва; Ep-кинетическая энергия снаряда;
G-отношение диаметра снаряда к диаметру пробоины в тонкой пластинке, из которой ее масса поступает в облако осколков за преградой; I-сила тока;
К-отношение масс снаряда (метеороида) и мишени (защитного
экрана), приходящихся на единицу площади; L-индуктивность рельсов, отнесенная к их длине; M - молекулярная масса; Mm-масса метеороида; P-давление газа в канале ствола за донным срезом снаряда или
поддона; Pc-глубина кратера;
Pm-пиковое значение количества движения, индуцированное облаком осколков; Pr-давление газа в ресивере; Ps-плотность материала защитного экрана;
Q - часть располагаемой энергии, превращающаяся в энергию расширения или направленного движения облака осколков; jR-универсальная газовая постоянная; T- абсолютная температура; L^c-скорость центра масс облака осколков; Ue-скорость расширения облака осколков;
U^1-мгновенная скорость задней пластинки защитного экрана; IZmax-максимальная скорость осколков за преградой; Up-скорость снаряда (метеороида); Vc-объем кратера;
X - координата, определяющая положение снаряда в стволе; рас-тояние между передней и задней пластинками защитного экрана; X0-длина ствола;
Z-импеданс электромагнитной рельсовой пушки; Z0-остаточный импенданс рельсовой пушки с неподвижным снарядом в исходном положении для стрельбы; а0-скорость звука в совершенном газе; Jw-эквивалентный диаметр метеороида; fp-сила, ускоряющая снаряд с поддоном; Механика соударения со сверхвысокими скоростями 197
к—отношение кинетической энергии снаряда к объему кратера; т- масса системы снаряд-поддон;
толщина задней пластинки защитного экрана; толщина защитного экрана; X-расстояние, отсчитываемое от защитного экрана; SX-деформация задней пластинки защитного экрана; у-отношение удельных теплоемкостей газа,
рь-плотность материала передней пластинки защитного экрана; Ph-плотность материала задней пластинки защитного экрана; рт-плотность материала метеороидов; Pp-плотность материала снаряда; Pr-плотность материала мишени; 61/2-полуугол раскрытия снопа осколков с вершиной в точке первого контакта снаряда с мишенью; Lp- проекция длины снаряда на направление его полета.
ЛИТЕРАТУРА
1. AIAA Hypervelocity Impact Conference, A Volume of Technical Papers, Cincinnati, Ohio, Apr.-May, 1969.
2. Barber J. P., The Acceleration of Macroparticles in a Hypervelocity Electromagnetic Accelerator, Ph. D. Thesis, The Australian National University, Canberra, Australia, 1972.
3. Compilation of Papers Presented at the ORAT Meteoroid Impact and Penetration Workshop, Johnson Manned Spacecraft Center, Texas, Oct. 1968.
4. Dynamic Response of Materials to Impulsive Loads, P. C. Chou, A. K. Hopkins (Eds.), Wright-Patterson Air Force Base, Ohio, Aug. 1972.
