Понятие фокусного расстояния

Физический процесс проникания кумулятивной

Струи в преграду

План

19.1. Понятие фокусного расстояния

19.2. Гидродинамическая теория проникания

19.3. Влияние вращения на бронепробивное действие кумулятивных зарядов

Понятие фокусного расстояния

Экспериментальные данные показывают, что глубина пробития преграды КС зависит от расстояния между КЗ и преградой. Расстояние от КЗ до преграды, при котором достигается максимальная глубина пробития, называется «фокусным расстоянием».

Фокусное расстояние определяется конструкцией КЗ, параметрами облицовки и типом ВВ, точностью изготовления КЗ, а также характеристиками преграды, в частности, её плотностью. Фокусное расстояние возрастает при увеличении угла раствора конической облицовки, повышении мощности заряда ВВ, увеличении плотности материала преграды и точности изготовления кумулятивного заряда.

Рассмотрим причины, влияющие на изменение фокусного расстояния. Как известно, в процессе движения КС растягивается и, по достижении определённого удлинения, разрушается на части. Вследствие несовершенства технологии изготовления заряда кумулятивная струя не является идеальной и перемещается не строго по оси, а рассеивается в телесном угле, составляющем для современных кумулятивных зарядов 0, 5 – 1, 5º. После разрушения КС на элементы, последние получают боковой импульс из-за определённой несимметричности КС, что в свою очередь приводит к увеличению углового рассеивания. Соответствующий вклад в этот процесс дают и аэродинамические силы, действующие на элементы струи, которые после разрыва вращаются относительно центра масс, что отчетливо просматривается на рентгенограммах. При угловом рассеивании происходит взаимодействие КС со стенками сформированного кратера, с потерей пробивного действия. Такое явление называют «намазыванием», и оно существенно зависит от уровня технологии изготовления КЗ. Для идеальных КЗ намазывание отсутствует. Чем больше допуски на изготовление кумулятивного заряда (разностенность кумулятивной облицовки, разноплотность заряда ВВ, и т.п.), тем сильнее проявляется эффект намазывания. В этом случае увеличивается число элементов кумулятивной струи, которые проникают в преграду несоосно. Это обстоятельство приводит к уменьшению фокусного расстояния.

Чем точнее изготовлен кумулятивный заряд, тем больше у него фокусное расстояние. Если для обычных КЗ с коническими медными облицовками фокусное расстояние составляет ~ (1-4) d, то для прецизионных зарядов оно достигает ~ (6-8) d, где d - калибр заряда.

Изменение фокусного расстояния во многом определяется процессом разрыва кумулятивной струи. Для высокоскоростных высокоградиентных струй экспериментально установлена пропорциональность времени существования монолитной струи (от момента образования и до разрыва на элементы) её начальному диаметру. При этом головные части струи, имеющие меньший начальный диаметр, разрушаются раньше чем хвостовые. Однако головные части струи до разрыва успевают пройти большее расстояние от торца заряда. На основе анализа процесса разрыва КС, в зависимости от параметров облицовки и свойств ВВ, можно объяснить причины фокусного расстояния. При уменьшении угла раствора конуса уменьшается масса облицовки, переходящая в КС, и соответственно уменьшается диаметр струи и время её разрыва. При этом скорость КС должна соответствовать критериям струеобразования. Глубина самой выемки возрастает при уменьшении угла раствора конуса облицовки, а струя, образованная такими высокими облицовками, разрушается на расстояниях от торца заряда, меньших, чем струя, образованная низкими облицовками (с большими значениями 2α).

Детальное изучение процесса проникания кумулятивной струи в стальную преграду позволяет провести анализ вклада различных элементов КС в пробивное действие при варьировании расстояния до преграды F. Установлено, что на небольших расстояниях практически вся КС участвует в процессе проникания, при увеличении расстояния эффективность головных частей возрастает, и начинаются потери эффективности хвостовых частей струи. При дальнейшем увеличении расстояния F вклад головных частей достигает предела, и все большая доля хвостовых частей струи перестаёт участвовать в процессе углубления кратера. В результате, на расстояниях, меньших фокусного, не успевают реализоваться потенциальные возможности головных и средних частей струи, а на больших расстояниях потери хвостовых частей превалируют над вкладом головных. Поскольку рассеяние кумулятивной струи связано с технологией изготовления и снаряжения, то прецизионные заряды испытывают меньшие потери хвостовых частей струи.

С уменьшением плотности материала КО и увеличением её толщины, при некотором уменьшении глубины пробития преграды, фокусное расстояние также увеличивается, однако в меньшей степени. При увеличении мощности снаряда ВВ, для предотвращения превышения максимально допустимой скорости струи, как правило, применяют кумулятивные облицовки увеличенной толщины, что приводит к возрастанию диаметра струи и, соответственно, времени и расстояния, проходимого КС до разрушения. Даже если толщина облицовки сохраняется при изменении характеристик ВВ, то и в этом случае расстояние, соответствующее расстоянию струи, увеличивается за счёт увеличения скорости струи при сохранении её диаметра и времени разрушения.

Существование фокусного расстояния необходимо учитывать при расчёте действия кумулятивных зарядов. Для этих целей в ряде инженерных методик в формулу для глубины пробития по гидродинамической теории вводят поправочный коэффициент k_F = 1 при F = F_m, k_F < 1 – при отклонениях в большую или меньшую сторону от оптимального фокусного расстояния.