Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение
Как отмечалось в докладе на ХХVI съезде КПСС: «Внешняя политика-жизненная сила идей и дела Октября, внешняя политика СССР-это политика уверенности в своей работе и силе. Она определяется и опирается на поддержку советских людей, выражает поддержку всех, кому дороги идеалы мира». «Отстоять мир-нет для нас более важной задачи…» - такой подход предопределен внешне-политической программой, принятой на ХХVI съезде КПСС, преемственность целей, которой подчеркивал Пленум ЦК нашей партии в марте этого года, всей сутью выступления Генерального секретаря ЦК КПСС, Председателя Президиума Верховного Совета СССР М.С. Горбачева. Рост агрессивности империализма, пытающегося силой повернуть вспять ход истории, стремление правящих кругов США во чтобы то ни стало разместить в Западной Европе новейшие системы ракет среднего радиуса действия для нанесения первого ядерного удара по СССР и странам Варшавского Договора – все это делает чрезвычайно сложной и напряженной обстановку в мире. Тем актуальней становится главнейшая задача нашего времени – не Третьей Мировой войны, покончить с гонкой вооружений. В современном бою главной ударной силой являются танки, живая сила, укрытая в БТР, БМП, в окопах, траншеях. В условиях ведения боевых действий без использования средств массового поражения основной объем огневых задач решается применением осколочно-фугасных боеприпасов. Так как современные армии вероятных противников насыщены большим количеством легкобронированных целей (боевые машины пехоты, бронетранспортеры, самоходные артиллерийские установки и др.), то актуальной является задача их поражения на поле боя боеприпасами осколочно-фугасного действия, то есть поражением осколками. Поскольку основу боевого комплекта артиллерийских средств поражения составляют боеприпасы с нерегулируемым дроблением корпуса, важное значение имеет обоснованный выбор расчет показателя эффективности их действия по легкобронированным целям. Эффективность осколков определяется их энергетическими характеристиками (массой, скоростью), однако действительная поражающая возможность по ударному действию зависит во многом от формы и (насыщения металла трещинами) деструкции осколков. Задача состоит в том, чтобы вскрыть причины вызывающие деструкцию осколков, ее влияние на осколочное действие и выработать рекомендации по прогнозированию выхода числа нестойких осколков, тем самым оценить эффективность осколочных боеприпасов. Решение данной задачи даст, в последующем, большой материал для изыскания новых путей повышения осколочного действия боеприпасов и повышения их действия более эффективно по легкобронированным целям. А это в свою очередь повысит мощь и обороноспособность нашей Родины.
1.ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ
1.1Анализ целей на поле боя.
В современной войне вместе с ядерными боеприпасами будут широко применяться и боеприпасы в обычном снаряжении.
Советское военное искусство предусматривает достижение победы в войне совместным и максимальным использованием всех видов вооружения. Так как современные армии вероятных противников насыщены большим количеством легкобронированных целей (боевые машины пехоты, бронетранспортеры, самоходные артиллерийские и минометные установки и др.), то актуальной является задача их поражения на поле боя боеприпасами осколочно-фугасного действия. Поскольку основу боевого комплекта артиллерийских средств поражения являются боеприпасы с нерегулированным дроблением корпуса, важное значение имеет обоснованный выбор и расчет показателя эффективности их действия по легкобронированным целям.
Современные танки, бронетранспортеры, боевые машины пехоты обладают мощным огнем и ударом, большой подвижностью, хорошей броневой защитой и высокой устойчивостью от оружия массового поражения.
Придавая важное значение роли танковых и механизированных войск в современном бою, техническую основу которых составляют танки, бронетранспортеры и боевые машины пехоты, в армиях передовых капиталистических государств уделяется большое внимание дальнейшему совершенствованию и созданию новых образцов таких средств, а также росту их удельного веса.
Так в механизированной дивизии США их насчитывается более 700. Аналогичная картина наблюдается и в других армиях капиталистических стран.
Количество бронетранспортеров в дивизиях некоторых капиталистических стран, как США, Великобритания, Франция, Федеративная Республика Германия показано в таблице 1.1.
Бронетранспортеры в массовом количестве на Западе начали производиться в годы Второй мировой войны в основном как средство транспортировки пехоты; почти все они были полузакрытого типа с противопульным бронированием.
При проектировании и создании современных образцов особое внимание уделено возможности использования их в качестве боевых машин на поле боя совместно с танками, способности сходу преодолевать водные преграды, повышение проходимости, скоростей движения и запаса хода. Правда, далеко не все еще бронетранспортеры отвечают таким требованиям. Характеристики последних бронетранспортеров и БМП приведены в табл. 1.3.
Как видно на таблице, броневое покрытие бронетранспортеров (БМП) защищает экипаж и боевой расчет от огня стрелкового оружия, осколков снарядов и мин. Вооружение и конструкция большинства бронетранспортеров (БМП) позволяет вести по наземным и низколетящим воздушным целям. Вместимость бронетранспортеров М59 и М11ЗА1 позволяет перевозку одного пехотного деления.
Толщина и качество брони всех без исключения БТР являются противопульной, а также защищает от осколков снарядов и мин. Одно прямое попадание снарядов любого калибра выводит БТР из строя.
В настоящее время командование НАТО, равно как и национальные командования, пришли к выводу о необходимости оснащения своих войск боевыми машинами пехоты вместо бронетранспортеров. Считается, что мотопехота должна вести бой в полностью закрытых боевых машинах в тесном взаимодействии с танками, т.е. вести бой в большинстве случаев без выхода из машины.
В США один из образцов боевой машины пехоты MVCV имеет следующую характеристику: вооружение – 20-мм пушка и 7,62-мм пулемет; броня корпуса из алюминия (толщина – 30-мм) защищает от пуль и осколков снарядов; плавающая. Десант (11 чел.) может вести огонь в стороны и назад. Этой боевой машиной предполагается заменить БТР М11З и боевая машина пехоты М1СV – 70 разработана специалистами совместно США и ФРГ.
В ФРГ разработан новый бронетранспортер SP z (NEV). Он заменяет бронетранспортер HS – 30 и предназначен для использования в качестве БМП в тесном взаимодействии с танком «Леопард». БМП имеет следующие характеристики: вес – 4т, экипаж – 2чел., десант – 8чел., длина – 6180мм, ширина – 2900мм, высота с башней – 2230мм. Вооружение – 20-мм пушка.
Оснащение соединений армий передовых капиталистических государств боевой машиной пехоты, с одной стороны, будет способствовать дальнейшему повышению их боевых возможностей, а с другой – расширит рамки борьбы с подвижными бронированными объектами [14].
В настоящее время бронетанковые войска представлены бронетанковыми (танковыми) и механизированными (мотопехотными) дивизиями.
По взглядам иностранных военных специалистов, основным тактическим соединением, способным вести общевойсковой бой как самостоятельно, так и в составе объединения, является дивизия.
Боевой состав соединений и отдельных частей сухопутных войск вероятного противника приведены в табл. 1.2
В наступлении, по мнению специалистов, танки и мотопехота на БТР и БМП должны применятся массированно на решающих направлениях, и действовать в высоких темпах.
В наступлении – основном виде действий - основными задачами их считается: разгром противостоящего противника, овладение выгодным в тактическом отношении рубежом, обеспечивающим успешное развертывание боевых действий.
По оперативно-тактическим нормативам бронетанковая дивизия США со средствами усиления чаще всего будет получать полосу наступления до 20км и более, бригада – 6…8 и до 10км, тактическая группа – 2…3км.
Бронетанковая дивизия, действуя в первом эшелоне армейского корпуса, строит свой боевой порядок в основном в два эшелона: две бригады в первом эшелоне и одна во втором. При этом силы и средства первого эшелона дивизии могут распределяться по двум группировкам: главного и вспомогательного удара.
По опыту учений наиболее часто встречаются следующий состав группировок: главного удара – 4…5 батальонов; вспомогательного – 3…4. Второй эшелон (резерв) в составе 2…3 батальонов.
При наиболее типичном построение боевого порядка бронетанковой дивизии и ее бригад (рис. 1) в атаке может одновременно участвовать 5…6 тактических групп из состава бригад первого эшелона, включающие до четырех танковых и трех мотопехотных батальонов. В резерве этих бригад в таких случаях будут один танковый и один мотопехотный батальон; такое же количество сил составляет бригаду второго эшелона (резерва) дивизии.
Мотопехотный батальон насчитывает (по штату) 71 бронетранспортер (17 в штабной роте и 54 в трех мотопехотных), а рота – 18 (2 в управлении, 4 во взводе оружия и 12 в мотопехотных взводах). Это означает, что в батальоне пехота со своим личным оружием размещается на 36 бронетранспортерах (12х3=36). Если учесть, что от взвода до роты остается в резерве (4…12 бронетранспортеров с пехотой), то в атаке может участвовать пехота на 24…32 бронетранспортерах (или при их поддержки) в каждом батальоне, а в принятой нами группировке – на 72…96 бронетранспортерах [13].
Возможные плотности танков и бронетранспортеров в наступлении на 1км фронта, которые противник может создать в полосе обороны нашей дивизии, приведены в табл. 1.4.
Главной задачей вторых эшелонов и резервов является дальнейшее развитие успеха, достигнутого подразделениями и частями первого эшелона. А вводятся они в бой обычно после выполнения ближайшей задачи частями и подразделениями.
Исхода из обычно принятого состава вторых эшелонов и резервов усилия в ходе боя могут наращиваться следующим количеством бронированных средств: 20…68 танков и 12…48 бронетранспортеров с пехотой (от мотопехотного взвода до роты в каждом из трех мотопехотных батальонов), составляющими резерв батальонов первого эшелона; 54 танками и 36 бронетранспортерами с пехотой – бригадных резервов двух бригад первого эшелона и таким же числом танков (54) и бронетранспортеров (36) с пехотой за счет дивизионного резерва. В общей сложности бронетанковая дивизия может наращивать усилия за счет последовательного, а иногда и одновременного ввода в бой 122…170 танков и 84…120 бронетранспортеров с пехотой.
Руководствуясь изложенными выше положениями ешелокирования сил и средств глубину и учитывая, что танковые и мотопехотные батальоны бронетанковой и механизированной дивизии по составу одинаковы, нетрудно определить, что одновременно в атаке (при наступлении механизированной дивизии) могут участвовать 102…138 танков и пехот на 96…128 бронетранспортерах.
Для развития успеха за счет резервов и вторых эшелонов тактических групп, бригад первого эшелона и дивизионных в механизированной дивизии может быть введено в бой до 70…100 танков и 90…160 БТР.
Оборона. Основой современной обороны, по взглядам командования НАТО, является массированное применение ядерного оружия, широкий маневр силами и средствами и проведение сильных контратак из глубины в целях разгрома главной группировки наступающего в сочетание с упорным сопротивлением войск на заранее подготовленных позициях.
Из двух основных видов обороны, мобильной и обороны района (в ФРГ – подвижной и позиционной), предпочтение отдается мобильной, она является наиболее активным и решительным видом боевых действий и позволяет максимально использовать возросшую подвижность и ударную силу бронетанковых войск. При мобильной обороне в передовой район выделяется минимально необходимые силы и средства, в основном подразделения и части мотопехоты, а большая часть сил и средств выделяется во второй эшелон (резерв). Подавляющее большинство танков также располагаются во вторых эшелонах и резервах и используется в качестве ударных средств для проведения сильных контратак.
В состав второго эшелона (резерва) обычно выделяется: в корпусе – до дивизии, в дивизии – до бригады (один – два батальона), в бригаде – до батальона (одна – две роты), в батальоне – до роты (один – два взвода).
Место танков и мотопехоты в мобильной обороне механизированной дивизии армии США показано на схеме 2. [14].
Анализ организации войск вероятных противников и тактики их действия по важности и опасности, размерам и формам позволили выявить наиболее характерные цели для поражения противника.
Характеристика основных целей для поражения артиллерией приведены в табл. 1.5.
Из анализа задач, решаемые общевойсковыми формированиями, и табл. 1.5. следует, что глубина поражения типовых объектов противника, как в наступлении, так и в обороне должна составлять:
- для батальонной артиллерии – в пределах батальонов первого эшелона противника, т.е. 3…5км;
- для полковой артиллерии – в пределах боевых порядков бригад первого эшелона противника, т.е. 10…15км.
- для дивизионной артиллерии – в пределах боевых порядков бригад первого эшелона, а отдельные цели и на большую глубину, т.е. 10…25км. [7]
Знание тактико – технических характеристик, боевых возможностей и тактики действий бронетранспортеров и боевых машин пехоты в современном бою позволит использовать различные средства борьбы в соответствии с их качеством и предназначением, а также избирать оптимальные способы поражения их для достижения максимального результата во всех боевых действиях [7].
Для поражения боевой техники противника необходимо, чтобы при разрыве осколочно-фугасного снаряда получились осколки способные пробить броневую защиту легкобронированных целей и вывести их строя.
В настоящее время на вооружении нашей страны стоят снаряды повышенного могущества действия. Но на практике, при разрыве таких боеприпасов не все осколки поражают боевую технику. Получая большую энергию при взрыве, осколки, при ударе о преграду разрушались, не пробивая ее. Это вызвано, в первую очередь, деструкцией осколков (насыщением металла трещинами).
Поэтому сейчас стоит проблема глушения деструкции, прогнозирования выхода количества нестойких осколков, уменьшения выхода деструктированных осколков и повышения могущества осколочного действия осколочно – фугасных снарядов.
1.2. Анализ осколочного действия снарядов
1.2.1. Анализ процесса дробления корпусов ОФ снарядов и образования деструктированных осколков
1.2.1.1. Процесс дробления корпусов ОФ снарядов
Сущность физико-механического эффекта состоит в следующем. При прохождения волны детонации по заряду ВВ от головной части донной имеет место последовательное ударное нагружение корпуса. За фронтом детанационной волны давления в продуктах детонации будет падать в связи с истечением их через головную часть снаряда и прохождения волны разряжения. При достижении волной детонации дна снаряда по продуктам детонации в обратном направлении начнет распространяться отраженная волна сжатия. После отрыва дна снаряда от корпуса, начнется истечение продуктов детонации в обратном направлении, образуется волна разряжения, которая будет распространяться к головной части снаряда.
Таким образом, очевидно, что нагружение корпуса снаряда носит импульсный характер, в результате которого по нему начинает распространяться ударная волна. Она в свою очередь может быть разбита на две волны, то есть впереди перемещается упругая волна сжатия, а за ней волна пластических деформаций. При достижении наружной волны корпуса, ударная волна отражается в виде волны растяжения, которая начинает перемещаться в обратном направлении. Давление продуктов детонации на внутреннюю поверхность корпуса во много раз превышает динамический предел прочности материала корпуса. Поэтому внутренняя часть корпуса начинает деформироваться пластически, но скорость распространения деформаций будет немного меньше, чем скорость распространения ударной волны сжатия и ударной волны растяжения. Как только ударная волна растяжения встретиться с волной больших пластических деформаций в корпусе снаряда образуются трещины, по которым, в дальнейшем, под действием расширения продуктов детонации происходит разрушение корпуса снаряда.
За фронтом ударной волны большая часть корпуса находиться в состоянии всестороннего сжатия и частично пластического течения.
Материал вблизи внешней поверхности может быть в смешанном напряженном состоянии, либо в состоянии всестороннего растяжения. По мере развития процесса расширения и деформации корпуса зона всестороннего растяжения растет и граница этой зоны по направлению к внутренней поверхности корпуса. Напряжения растяжения в этой зоне растут и становятся больше допустимых для данного материала, появляются микротрещины, которые вырастают в макротрещины. В зоне сжатия растягивающие напряжения компенсируются напряжениями сжатия давления продуктов детонации. Здесь возникновение и развитие трещин носит сдвиговый характер.
Общее разрушение корпуса снаряда взрывом формируются под действием процессов, происходящих как в зоне хрупкого, так и в зоне пластического разрушения, при активной инициирующей роли первой и пассивной тормозящей роли вторых. Подтверждением всего этого является факт улучшения дробления корпуса под действием всех факторов (жесткость напряженного состояния, хрупкость материала и другие), способствующих увеличению зоны хрупкого разрушения [4].
Зависимость соотношения толщин характерных зон разрушения по толщине стенки корпуса от механических свойств металла, а в некоторых случаях отсутствие одной из них (полностью вязкое или полностью хрупкое разрушение) не позволяет объяснить факт их образования только волновыми процессами [4].
1.2.1.2. Анализ процесса образования деструктированных осколков
Стадия зарождения разрушений в инерции корпуса начинается с развития волновых процессов. За фронтом скользящей детанационной волны по материалу корпуса движется ударная волна, распространяющаяся по радиусу к наружной поверхности. За фронтом цилиндрической ударной волны материал испытывает всестороннее неравномерное сжатие, интенсивность и продолжительность которого зависят от параметров ударной волны и толщины стенки корпуса. При движении ударной волны ее параметры изменяются за счет расхода энергии на сжатие и нагрев металла и геометрического расхождения волны, которая в рассматриваемом случае является цилиндрической с возрастающим во времени радиусом.
Ударная волна вызывает в материале изменение механических и физических свойств, деформации и сложное быстроизменяющиеся напряженное состояние, характерное для импульсного разрушения. За фронтом ударной волны по материалу корпуса распространяется зона интенсивного пластического течения. Скорость развития этой зоны по толщине корпуса определяется пластическими свойствами материала. Для хрупких материалов, характеризующихся высоким сопротивлением пластической деформации, эта скорость ниже, для пластических выше.
При выходе ударной волны на наружную поверхность стенки корпуса ей сообщается скорость равная удвоенной массовой скорости материала во фронте ударной волны. Ударная волна отражается в виде волны разгрузки и распространяется по радиусу к внутренней поверхности. С момента выхода ударной волны на наружную поверхность корпуса напряженное состояние материала по толщине стенки определяется ом падающей и отраженной волны разгрузки, радиальным движением материала оболочки и развивающейся ом внутренней поверхности зоной интенсивного пластического течения.
Указанное нагружение приводит к образованию двух характерных зон деформации металла по толщине стенки корпуса наружной, в которой металл испытывает растягивающие напряжения, и внутреннего всестороннего сжатия металла [10].
По мере распространения волны разгрузки начинает развиваться процесс деструктирования металла, степень развития которого определяется градиентом прочностных свойств фазовых составляющих.
Массовое же появление радиальных микротрещин происходит при встрече волны разгрузки с зоной интенсивного пластического течения [6].
После полного развития по наружной зоне радиальных трещин отрыва дальнейшая деформация внутренней зоны происходит под действием значительных касательных напряжений, и разрушение ее сопровождается в силу этого значительной остаточной деформацией. При этом радиальное расширение внутренней зоны происходит в условиях «» ее системой отрывных трещин из наружной зоны и сдвиговых трещин с внутренней поверхности. Внутренняя зона несколько затормаживается подошедшие к ней отрывные трещины. Степень торможения определяется толщиной этой зоны, особенностями структуры металла, а также характером отрывных трещин: их скоростью, направлением движения, ориентацией в кристаллической решетки и др. Степень воздействия сдвиговых трещин также определяется толщиной зоны и структурой металла и протяжностью этих трещин [10].
Ряд мелких трещин, расположенных близко к одной образующей, по мере деформации корпуса соединяются в одну, а образующаяся таким образом макротрещина распространяется в направление, параллельном оси корпуса. Поверхности, образующие трещину, оказываются свободными от напряжений. Вблизи этих поверхностей напряжений в материале уменьшается, происходит разгрузка материала. Поэтому образование новой трещины на небольшом расстоянии от уже получившейся становится маловероятным. Вследствие этого движение трещин вдоль образующей прекращается, когда одна трещина встретит близко по окружности к ней расположенную другую трещину.
После появления макротрещин, в процессе дальнейшего расширения оболочка корпуса, под действием появляющихся срезывающих и изгибающих усилий разрушаются перемычки между рядом образующимися крупными трещинами и образуются осколки [16].
Если факторы, определяющие характер сетки первичных трещин проявляются в основном через удельную энергию зарождения трещины, то факторы, определяющие характер их развития через величину удельной энергии развития трещины, что предопределяет зависимость всего процесса разрушения корпуса от общей величины удельной энергии разрушения материала, как комплексной характеристики.
Одинаковое в оценке по количеству образующихся осколков дробления корпусов из материалов одинаковой общей величиной вязкости, но различным соотношением ее составляющих позволяет дать объяснение различной степени деструктированности осколков.
При значительной величине удельной энергии зарождения и малой величине удельной энергии развития трещины образуется относительно редкая сетка «зародышевых» трещин, большинство из которых развивается на всю толщину стенки корпуса. Результатом этого является образование монолитных малодеструктированных осколков.
Обратное соотношение составляющих ударной вязкости вызывает появление более частой сетки трещин. Однако ввиду заторможенности процесса их развития возможна некоторая, дифференциация трещин по скоростям развития, в результате чего часть их, захватив лидирующее положение и раньше других выйдет на поверхность стенки, способствует релаксации напряжений в объемах оформленных или осколков и остановке других, не развившихся полностью трещин. Поэтому осколки корпуса из подобного материала деструктированы в большой степени [10].
1.2.2. Анализ ударного действия осколков
Ударное действие осколков заключается в проникании осколка в преграду на определенную глубину или в пробитые преграды, благодаря чему наносится местное разрушение преграды (образование трещин, откола, пробоины и т.д.). Ударное действие является основным видом поражающего действия осколков. Они наносят уязвимым элементам целей механические повреждения, которые приводят к потере их боеспособности и выходу из строя. При поражении, например, легкобронированной технике (БМП, БТР, САУ и т.д.) ударное действие осколков приводит к пробитию бронезащиты и поражению экипажа машины, повреждению приборов и механизмов.
Основными факторами влияющие на ударное действие осколков, являются их характеристики, то есть масса, форма, свойства материала, деструкция. Играют важную роль условия (ориентация осколка в пространстве в момент встречи с целью, угол встречи и скорость), а также характеристики цели (габариты, степень уязвимости цели и т.д.).
Основными целями, которые поражаются осколками, является живая сила противника, его легкобронированная и небронированная техника.
Так как уязвимые цели осколков (кроме живой силы) имеют сложную структуру, ударное действие осколков чаще всего приходиться рассматривать как взаимодействие его с несколькими преградами конечной толщины.
При плоском нормальном ударе компактного осколка в прочную преграду конечной толщины в процессе внедрения он будет деформироваться незначительно, и механизм внедрения можно рассматривать с позиции аэродинамического внедрения. Ударные волны, которые образуются в момент соударения, распространяются от поверхности контакта по преграде и осколку. При выходе ударных волн на тыльные поверхности преграды и осколка, образуются волны растяжения, которые движутся в сторону противоположную движению ударных волн. При взаимодействии волны растяжения и ударной волны возможно появление откола части преграды. Откол происходит при превышении величин растягивающих напряжений критического значения характерного для материала данной преграды.
Процесс пробития преграды можно разделить на два периода. В первом периоде происходит пластическая деформация материала преграды, вытеснение его к свободной поверхности в радиальном направлении, причем вытеснение частиц преграды идет с большой скоростью и вытесненные частицы могут оторваться от преграды. Этому способствуют и волна растяжения, возникающая на границе поверхности контакта осколка и преграды.
Второй период процесса характеризуется сопротивлением материала преграды разрушению, которое в основном обуславливается действием касательных напряжений.
Если осколок обладает достаточной энергией, то он пробивает преграду. После его выхода за преграду вследствие действия волн разгрузки он может дробиться на отдельные части. За преградой образуется поток вторичных осколков, который содержит осколки от основного осколка, выбитую из преграды пробку и осколки преграды. Скорость вторичных осколков зависит от скорости встречи осколка с преградой [4].
1.3. Влияние деструкции осколка
на его пробивное действие
Так как современные армии вероятных противников насыщены большим количеством легкобронированных целей (боевые машины пехоты, бронетранспортеры, самоходные артиллерийские и минометные установки и др.), то актуальной является задача их поражения на поле боя боеприпасами осколочно-фугасного действия. Поскольку основу боевого комплекта артиллерийских средств поражения составляют боеприпасы с нерегулируемым дроблением корпуса, важное значение имеет обоснованный выбор и расчет показателя эффективности их действия по легкобронированным целям. Точность и обоснованность таких показателей, как приведенная площадь осколочного поражения и вероятность поражения одиночной цели, в решающей степени зависит от правильного определения количества эффективно действующих по данной цели осколков. В настоящее время эффективность осколков определяется их энергетическими характеристиками (массой, скоростью). Однако действительная поражающая возможность по ударному действию зависит во многом от формы и деструкции (нарушения сплошности металла) осколков.
Результаты экспериментальных исследований проведенных по этапу определения ударной возможности осколков произвольного дробления корпуса, собранных после осколочно-фугасных боеприпасов, которые метались из пороховой баллистической установки, показывают, что из общего количества потенциально эффективных осколков от 20 до 40% являются в действительности неэффективными по пробивному действию металлических преград. В табл. 1.6. приведены наиболее характерные результаты экспериментов по пробивному действию деструктированных стальных (снарядов сталь С-60) осколков, метаемых в сторону преград из брони высокой твердости БВТ-21, Д-1 и АВ по нормам из пороховой баллистической установки. Выбраны случаи, когда у осколков имелся большой запас энергии для пробития данной преграды. Причиной непробития являлось дробления осколка на поверхности преграды (см. табл. 1.6.).
Недостаток проведенных исследований заключался в том, что взаимодействие осколков с металлической преградой отличался от реального процесса, так как осколки нагружались импульсивно трижды: в момент их образования при разрыве корпуса снаряда, при метании из баллистической установки и при взаимодействии с преградой. Промежуток времени между первым и вторым нагружениями был достаточным для образования деструкции металла осколка.
В реальных условиях осколок нагружается дважды: при разрыве снаряда и при ударе о металлическую преграду. Отрезок времени между этими нагружениями небольшой (определяется дальностью и скоростью полета осколка до цели), и температура осколка, приобретенная им при взрыве, не успевает снизиться. Поэтому процесс формирования макро и микротрещин в металле может еще не завершиться и влияние деструкции осколка на его пробивную способность может оказаться иным.
Для более точного определения влияния деструкции осколка на его пробивное действие была разработана методика одновременного экспериментального определения параметров осколочности и ударного действия осколков.
Испытывались (подрывом) макеты осколочно-фугасных снарядов в виде цилиндров, характеристики которых приведены ниже. При этом были приняты обозначения: δт – предел текучести; ψ – относительное удлинение; НВ – твердости по Бринелю.
Материал корпуса…………………………….С60 45Х1
Механические характеристики металла:
×, Па……………………………………..45,0 47,5
, %.................................................................12,5 16,5
НВ, мм………………………………………….3,8 4,6
Взрывчатое вещество – ТНТ, масса ВВ 0,126 кг и плотностью 1,57 г/. Коэффициент наполнения 7,45%; масса снаряженного цилиндра 1,7 кг.
Макеты подрывались в специальной бронекамере с увеличенными размерами для тормозящей среды (по сравнению с размерами ГОСТ В – 18243-72). Для отделения и направления в сторону преграды части осколков от разорвавшегося корпуса в бронекамере устанавливался специальный стальной конус с углом раствора 2=. Скорость разлета осколков определялась экспериментально, а также с расчетом и в среднем исследуемых макетов составляла 700 м/с.
В качестве преград использовались: сталь 45 (, НВ-3,2мм); алюминиевый сплав Д16Т (, НВ-5,9мм); броня высокой твердости БВТ-2П (/, НВ=2,8мм).
Количество ожидаемых пробоин в преграде определялось следующим образом. На основание раннее проведенных исследований было показано, что для пробития единицы толщины данной преграды, в диапазоне скоростей ударения от 600 до 1600кг требуется постоянное количество удельного импульса const,
где m – масса осколка;
- предельная скорость пробития преграды;
S – средняя площадь миделевого сечения осколка;
в – толщина пробиваемой преграды.
Так предельную скорость сквозного пробития для осколков нерегулированного дробления корпуса из-за влияния неконтролируемых факторов определить в узких пределах не удается, были выведены зависимости вероятности пробития преграды от величины удельного критического импульса.
Р = ʄ ()
Тогда для вероятности пробития преграды, равной 0,9, удельный критический импульс имеет следующие значения :
для преград из стали 45 = 0,50 Н
для преград из сплава Д16Т = 0,20 Н c/
Средняя площадь миделевого сечения осколка нерегулируемого дробления характеризуется отношением .
S = 0,47
Минимальная масса осколка, начиная с которой все осколки массой m; ≥ m будут пробивать данную преграду, определится по зависимости .
Количество действительных пробитий определялось по пробоинам в преграде.
Результаты экспериментов приведены в табл.1.7.
Анализ результатов экспериментов для = 700 м/c, показывает, что количество действительно эффективных по ударному действию осколков отличается от общего количества потенциально эффективных осколков . Как видно, коэффициент эффективности
изменяется от 49 до 75%. При этом он уменьшается с увеличением толщины преграды.
Такое различие в эффективности действия деструктированных осколков по металлическим преградам можно объяснить разным уровнем деструкции металла осколков, а также их условием взаимодействия с преградой.
С увеличением толщины преграды участие в ее пробитие принимают только крупные осколки, в единице объема которых имеется большое количество исходных макро- и микротрещин. Кроме того, в этом случае увеличивается время приложения нагрузки и оно становится достаточным для того, чтобы имеющиеся трещины в металле осколка получили дальнейшие развитие в виде лавинного процесса. Осколок разрушается на преграде и пробития не происходит.
При пробитии преграды малой толщины энергии большей части осколков вполне достаточно для сквозного пробития. В этом случае уровень деструкции крупных осколков не оказывает влияние на процессе пробития преграды из-за избыточной энергии осколков, так как время приложения нагрузки мало и имеющиеся в осколке трещины не успевают распространиться на весь объем. В тоже время осколки малой массы имеют значительно меньший уровень деструкции на единицу объема металла (особенно микротрещин) по сравнению с крупными осколками.
Сопоставление результатов исследований по определению ударной возможности осколков нерегулируемого дробления корпуса, мешаемых с помощью взрыва и из пороховой баллистической установки, показывает, что количество неэффективных осколков в обоих случаях колеблется от 25 до 50%. Поэтому при оценке эффективности осколочного действия по легкобронированной технике в расчетах приведенной площади поражения необходимо вводить поправочный коэффициент, учитывающий процент неэффективности осколков .
1.4. Анализ существующих методик определения эффективности осколочного действия снарядов.
Так как современные армии вероятных противников насыщены большим количеством легкобронированных целей, то актуальной является задача поражения их на поле боя боеприпасами осколочно-фугасного действия.
Эффективность действия боеприпасов необходимо знать для решения задач связанных с поражением целей на поле боя, определения расходов боеприпасов на поражение цели, с другой стороны умение рассчитать эффективность действия позволит при их проектировании выбирать наиболее оптимальный вариант, обосновывать их основные параметры.
Существует несколько видов методик, которые оценивают эффективность осколочного действия боеприпасов: аналитическая, статистическая, аналитико-статистическая и графоаналитическая. Рассмотрим некоторые из этих методик определения осколочного действия снарядов и эффективности их для поражения легкобронированной техники.
Наиболее распространенной оценкой эффективности осколочного действия боеприпасов является приведенная зона поражения и вероятность поражения одиночной цели. Значение для различных целей приведенной зоны поражения приведены в табл. 1.8.
Аналитические методы вычисления приведенной зоны поражения сводятся к тому, что для некоторой точки плоскости (х;z) целей вычисляется вероятность поражения по формуле
G = 1-,
где - площадь цели;
- площадь потоков поражающих осколков.
Уязвимая площадь цели является постоянной величиной и представляет собой некоторую площадку расположенную в плоскости (Х;О;Z) и имеет геометрический образ. Ее численное значение определяется из соотношения энергетических (поражающих) характеристик осколков, а также размерами и защищенностью цели.
Поражающей характеристикой осколка считают ее удельную энергию .
Таблица 1.7.
Результаты экспериментов для = 700м/c
|
Преграда |
, шт. |
, шт. |
, % |
Среднее значение из группы % |
|
|
материал |
Толщина, мм |
||||
|
= 1г |
|||||
|
Ст45 |
2 |
45 39 54 18 |
32 35 41 11 |
71 90 76 61 |
74,5 |
|
= 0,5г |
|||||
|
Д16Т |
3 |
30 27 |
27 16 |
90 59 |
74,5 |
|
= 5г |
|||||
|
Ст45 |
4 |
8 9 10 9 9 10 |
5 3 5 5 4 6 |
62 33 55 50 36 60 |
49,3 |