Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Удлиненные кумулятивные заряды и методы их расчета 9
1.1 Общие сведения о кумулятивных зарядах 9
1.2 Методы прогнозирования эффективности действия кумулятивных зарядов
1.2.1 Методы экспериментальных исследований 21
1.2.2 Теоретические методы расчета кумулятивных зарядов 25
1.3 Особенности функционирования УКЗ 34
1.4 Выводы по главе 42
Глава 2 Моделирование процесса ункционирования УКЗ 43
2.1 Физическая модель процесса 43
2.2 Моделирование несимметричного схлопывания пластин при косом соударении 46
2.3 Расчет параметров кумулятивного ножа 51
2.4 Расчет процесса проникания ножа в преграду 55
2.5 Выводы по главе 61
Глава 3 Программная реализация расчетов функционирования УКЗ 62
3.1 Общиие свдения о ПК УКЗ 62
3.2 Тестирование ПК 69
3.3 Выводы по главе 73
Глава 4 Исследование функционирования промышленного УКЗ 74
4.1 Анализ влияния конструктивных параметров 76
4.2 Теоретический анализ влияния технологических факторов
4.3 Статистическое моделирование процесса функционирования УКЗ 84
4.4 Выводы по главе 86
Заключение 87
Литература
- Методы прогнозирования эффективности действия кумулятивных зарядов
- Моделирование несимметричного схлопывания пластин при косом соударении
- Расчет процесса проникания ножа в преграду
- Статистическое моделирование процесса функционирования УКЗ
Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время в гражданской промышленности различных стран, в том числе Социалистической Республики Вьетнам находят широкое применение удлиненные кумулятивные заряды (УКЗ).
Низкая стоимость, простота и технологичность их изготовления, легкость в применении, возможность получения реза со сложным профилем, возможность использования в труднодоступных местах (в частности при подводных работах) – вот далеко не полный перечень достоинств, присущих УКЗ. Все это позволило найти им применение во взрывных технологиях разрушения твердых массивов (горнодобывающая промышленность), при проведении монтажных и демонтажных работ в строительстве, в процессах утилизации военной техники и оборудования и во многих других отраслях промышленности. Миниатюрные УКЗ используются в таких точных и наукоемких отраслях как медицина, в авиастроении и в космической технике.
Столь широкое применение УКЗ для решения народно-хозяйственных проблем не может остаться без подведения научной базы, описывающей процессы, протекающие при функционировании подобных зарядов. В первую очередь это связано с необходимостью снижения расходов на проведение натурных испытаний при разработке новых образцов УКЗ, что позволит реализовать один из важнейших критериев целесообразности разработки новых образцов техники, согласно которому затраты на разработку образца не должны превышать определенный уровень целесообразности создания и внедрения этой разработки.
Проблема сокращения объемов испытаний весьма актуальна и важна. Ее решение возможно, во-первых, путем строгого научного обоснования объема и норм по каждому виду испытаний без ущерба для качества изделий и без увеличения риска потребителя; во-вторых, путем внедрения методов математического и физического моделирования процессов, характеристики которых контролируются при проведении натурных испытаний.
Таким образом, задача разработки моделей, описывающих функционирование УКЗ, является достаточно актуальной.
Цель и задачи работы
Целью работы является совершенствование средств проектирования и отработки удлиненных кумулятивных зарядов.
Достижение поставленной цели осуществляется путем решения следующих задач:
-
Разработка математических моделей, описывающих процессы, протекающие на различных этапах функционирования УКЗ с учетом влияния технологических несовершенств изготовления и сборки.
-
Разработка методики оценки пробивной способности УКЗ, основанной на предлагаемых математических моделях.
-
Разработка и тестирование программно-методического обеспечения для расчета процесса функционирования УКЗ.
-
Обоснование и выбор конструкций УКЗ, обеспечивающих заданные режимы функционирования.
Методы исследования
Для корректного решения поставленных задач в работе использовались современные математические методы исследования. Методологическую основу проведенных исследований составило математическое моделирование газодинамических процессов, основанное на гидродинамической теории детонации и теории струй.
Обоснование и достоверность научных положений
Достоверность научных положений, приведенных в работе, обеспечивается корректностью постановки задач и подтверждается применением широко апробированных математических методов их решения.
Практическая значимость работы
На основе математического моделирования процессов, протекающих при функционировании УКЗ, удалось улучшить качество и эффективность обучения обслуживающего персонала на предприятиях Вьетнама. Разработанное программно-методическое обеспечение позволило значительно сократить объем испытаний (до 70%) при разработке новых образцов УКЗ в СР Вьетнам.
Внедрение и апробация работы
Разработанная в данной работе методика расчета пробивной способности УКЗ внедрена и широко используется на предприятиях горного и строительного министерства Социалистической Республики Вьетнам, а также в качестве обучающей системы технического университета им. Ле Куй Дона (г. Ханой, СРВ).
Результаты работы докладывались на всероссийской научно–практической конференции «Проектирование систем и комплексов» (г.Тула, 2006 г), всероссийской научно–технической конференции «XXI век глазами молодых ученых и специалистов» (г.Тула, 2007 г), научных семинарах кафедры «Газовая динамика» (ТулГУ, 2006–2007 г.). По результатам выполненных исследований опубликовано 5 работ.
Автор защищает:
1. Математическую модель функционирования УКЗ с учетом влияния технологических погрешностей его изготовления.
2. Методику расчета пробивной способности УКЗ, основанную на разработанных математических моделях.
3. Результаты теоретических исследований процесса функционирования УКЗ и влияния на него технологических несовершенств конструкции.
Методы прогнозирования эффективности действия кумулятивных зарядов
На рис. 1.4 схематично показаны наиболее характерные сечения линейных УКЗ и их расположение относительно преграды. Основными элементами УКЗ являются корпус 1, заряд ВВ 2, металлическая облицовка 3 кумулятивной выемки, причем последняя, как правило, формируется из заготовки совместно с корпусом. Форма заряда ВВ также, как правило, повторяет форму кумулятивной облицовки, что во многом связано с промышленной техноло 15 гией изготовления УКЗ. Заряды изготавливаются чаще всего из пластичного ВВ на основе гексогена, подпрессованного порошкообразного ВВ, литьевых смесей "тротил-гексоген" (для крупных нестандартных зарядов). В качестве материалов КО традиционно выбирают медь или железо (малоуглеродистую сталь).
Основные этапы промышленной технологии изготовления УКЗ состоят в следующем. Тонкостенные (стальные или медные) трубы необходимого диаметра заполняют порошкообразным или пастообразным ВВ. При снаряжении порошкообразным ВВ одновременно осуществляют виброуплотнение. Полностью снаряженные трубы длиной до 2 ... З м закрывают с обеих сторон пробками или колпачками. Облицовку и внешнюю поверхность УКЗ формируют с помощью роликов необходимой конфигурации на специальном прокатном станке за несколько проходов. Скорость прокатки ограничивается требованием безопасности деформирования ВВ. При профилировании происходит также уплотнение ВВ. Таким способом можно изготовить УКЗ поперечных сечений, показанных на рис. 1.4. Известна также технология профилирования УКЗ протяжкой или волочением снаряженных труб совместно с профилирующей проволокой через волоку.
В настоящее время накоплен значительный опыт по использованию тех или иных конструктивных схем УКЗ, освоено или находится в стадии освоения промышленное производство гибких и жестких УКЗ для резки стальных листов толщиной до 25 мм и более и разделения других материалов. Вместе с тем, довольно часто изготовление зарядов осуществляется на месте проведения взрывных работ. При этом в качестве конструктивных элементов используются согнутые металлические полосы, уголок или фрагменты трубы, а поперечное сечение таких зарядов может представлять собой параболу, полуокружность.
В табл. 1.1 представлены некоторые данные УКЗ конструктивной схемы, показанной на рис. 1.4 а, при действии по стальной преграде [32]. Обозначения соответствуют рис. 1.4 а, где рт - линейная плотность пластического заряда взрывчатого вещества на основе гексогена. Аналогичные данные для УКЗ конструктивной схемы, показанной на рис. 1.4 б, приведены в табл. 1.2, но при действии по высокопрочной судостроительной стали (марки АК - 25, АК - 29). Для формирования облицовки здесь использовалась медная труба с максимальным внешнем диаметром h (после формирования высота УКЗ соответствовала h3, высота клиновидной облицовки — h0, угол раствора клина составил 2а = 100 ... 110). В случае использования свинцовой клиновидной облицовки глубина проникания кумулятивного "ножа" по сравнению с облицовкой из меди уменьшается более, чем в 2 раза. В табл. 1.3 приведены соответствующие данные для пробития различных материалов УКЗ с углом раствора клина 2а - 110 и свинцовыми облицовками с расстояний F — (1,0 ... 1,5) do (см. рис. 1.4, б).
Использование УКЗ для разрушения (разрезания) массивов материалов и разделения элементов является весьма перспективным с точки зрения простоты и значительного сокращения времени выполнения технологических операций резки. Так, например, в настоящее время удлиненные кумулятивные заряды широко используются для резки трубопроводов различного назначения. При взрывной резке действующих или бывших в употреблении нефтегазопроводов вследствие кратковременности процесса значительно проще обеспечить пожаробезопасность, чем при автогенной газовой кислородной резке, а нанесение слоя воздушно-механической пены в месте расположения УКЗ исключает доступ кислорода к горючим газам или жидкостям и способствует интенсивному затуханию возникающих при взрыве ударных волн. Удлиненные кумулятивные заряды нашли применение для разделки корпусов воздушных и космических летательных аппаратов, представляющих собой, как правило, тонкостенные оболочки и каналы, подкрепленные изнутри силовым набором. Применение УКЗ оказалось весьма эффективным при разделке корпусов надводных кораблей и подводных лодок, а также тя 18 желой и легкобронированной техники при их утилизации. В настоящее время промышленностью освоено производство гибких и жестких УКЗ для резки металлических листов небольшой толщины (до 25 мм), выпускаются и более мощные УКЗ для резки стальных листов до 50 мм. Часто УКЗ используются как вспомогательное средство для разметки линий разделения утилизируемой конструкции, например, при утилизации цилиндрических емкостей. Удлиненные кумулятивные заряды нашли применение также в утилизации боеприпасов и ракетных двигателей с твердым топливом. Вскрытие и разделение корпусов боеприпасов с помощью УКЗ целесообразно использовать при утилизации боеприпасов большого калибра. Основным препятствием для широкого внедрения этой технологии является высокая инициирующая способность КС, поэтому, разработка взрывной технологии утилизации, по существу, состоит в подборе характеристик УКЗ и схем воздействия на боег припас, обеспечивающих гарантированное вскрытие корпуса без возбуждения в его снаряжении детонационного режима превращения. К настоящему-времени взрывная технология резки отработана на осколочно-фугасных авиабомбах массой от ПО кг и выше, на ряде артиллерийских осколочно-г фугасных снарядах калибром 100 ... 152 мм, на некоторых типах морских мин и твердотопливных ракетных двигателях.
Удлиненные кумулятивные заряды являются эффективным средством для разрушения негабаритов твердых и прочных пород типа гранита, мрамора, доломита, для обработки (обрезки) плит из этих материалов, а также для дробления массивных металлических объектов при получении вторичного металла. При ведении взрывных работ на карьерах до 25 % разрушенной породы составляют так называемые "негабариты" - куски горной породы, не входящие в приемное окно камнедробилок. Использование УКЗ делает возможным непосредственно разрушать (дробить) породу на куски необходимых размеров без проведения шпуровых работ при удельном расходе взрыв-чатого вещества не более 0,1 ... 0,5 кг/м . Использование заряда позволяет разрушать гранитные валуны размером 3,4 ... 3,9 м на куски объемом 0,2 м
(рис. 1.5).
Чаще УКЗ используются в двустадийных взрывных технологиях разрушения массивов материала, реализуя рассмотренный ранее эффект "концентратора", вскрывая не основной поверхностный наиболее прочный слой массива материала, разрезая арматуру в железобетонных конструкциях и т.д. Как правило, полное разрушение массива материала наступает после вторичного действия удлиненного заряда взрывчатого вещества.
Моделирование несимметричного схлопывания пластин при косом соударении
При рассмотрении так называемых схем сквозного счета, более адекватно описывающих решение задач кумуляции, их можно разбить на три больших класса: метод Лагранжа, метод Эйлера и комбинированный метод Эйлера и Лагранжа; сюда же относится расчет в криволинейных координатах, соединивший в себе достоинства Лагранжева и Эйлерова способа описания движения сплошной среды. Система координат Лагранжа имеет определенные преимущества. Она не допускает искусственного перемешивания вещества, обеспечивает более точное численное дифференцирование, чем в пространственных координатах Эйлера, в ней легче следить за отдельными наиболее интересными зонами разбиения. Однако методу Лагранжа присущи некоторые серьезные недостатки, одним из которых является невозможность применения данного метода для решения задач с большими сдвиговыми искажениями.
Так же как и при экспериментальном исследовании кумулятивных зарядов, при численном моделировании выделяют ряд этапов функционирования, для каждого из которых строится отдельная модель. Рассмотрим некоторые из данных моделей. Моделирование процесса детонации взрывчатого вещества Наиболее полно вопросы, связанные с детонацией взрывчатого вещест 27 ва рассмотрены в работах [16-20]. Обычно для расчета зоны детонации взрывчатого вещества используют алгоритм (и его модификации), предложенный Уилкинсом [20].
Этот алгоритм, сохраняя достоинства присущие модели горения на ударном фронте, вместе с тем более прост в своей реализации. Считается, что реакция в взрывчатом веществе происходит в ячейке после сжатия, со скоростью пропорциональной удельной плотности вещества и за промежуток вре-хмени, определяемый скоростью детонации. Химическая энергия, выделяющаяся посредством гидродинамического уравнения состояния, запоминается в каждой ячейке взрывчатого вещества в виде начальной энергии.
При проведении расчета степени превращения F фронт волны детонации «размазывается» на несколько ячеек аналогично тому, как путем введения искусственной вязкости «размазывают» ударную волну на несколько ячеек расчетной сетки [21-22].
В одномерном случае степень превращения можно определить по фор муле: \ F=(l-V)/(1-Vcj) и начинать расчет горения, полагая F = 1 в ячейке, которая соответствует точке начала детонации. Расчет горения продолжается в ячейках, число которых в три-четыре раза больше количества ячеек, на которых происходит «размазывание» за счет использования искусственной вязкости, пока будет достигнуто четкое установление фронта детонации.
При решении двумерных задач, для которых число ячеек практически ограничено, обычно бывает необходимо иметь правильное значение скорости детонации, установившейся на меньшем числе ячеек. Удобный способ добиться этого заключается в том, чтобы начать расчет реакции в момент, когда волна детонации достигнет данной ячейки.
Для того чтобы допустить возможность пересжатой детонации, которая может возникнуть в процессе расчета, и привести к скорости детонации выше нормальной, можно в дополнение к расчету горения по известной скоро 27 ва рассмотрены в работах [18, 35, 36, 53, 50]. Обычно для расчета зоны детонации взрывчатого вещества используют алгоритм (и его модификации), предложенный Уилкинсом [50].
Этот алгоритм, сохраняя достоинства присущие модели горения на ударном фронте, вместе с тем более прост в своей реализации. Считается, что реакция в взрывчатом веществе происходит в ячейке после сжатия, со скоростью пропорциональной удельной плотности вещества и за промежуток времени, определяемый скоростью детонации. Химическая энергия, выделяющаяся посредством гидродинамического уравнения состояния, запоминается в каждой ячейке взрывчатого вещества в виде начальной энергии.
При проведении расчета степени превращения F фронт волны детонации «размазывается» на несколько ячеек аналогично тому, как путем введения искусственной вязкости «размазывают» ударную волну на несколько ячеек расчетной сетки [6, 14]. В одномерном случае степень превращения можно определить по формуле: F=(l-V)/(1-Vcj) и начинать расчет горения, полагая F -1 в ячейке, которая соответствует точке начала детонации. Расчет горения продолжается в ячейках, число которых в три-четыре раза больше количества ячеек, на которых происходит «размазывание» за счет использования искусственной вязкости, пока будет достигнуто четкое установление фронта детонации.
При решении двумерных задач, для которых число ячеек практически ограничено, обычно бывает необходимо иметь правильное значение скорости детонации, установившейся на меньшем числе ячеек. Удобный способ добиться этого заключается в том, чтобы начать расчет реакции в момент, когда волна детонации достигнет данной ячейки.
Для того чтобы допустить возможность пересжатой детонации, которая может возникнуть в процессе расчета, и привести к скорости детонации выше нормальной, можно в дополнение к расчету горения по известной скоро 28 сти детонации определять еще степень превращения F при горении Степень превращения F] равна Fj =(tb)/AL, AL=rAx/ , для t tb имеем F] = 0. F2=(l-V)/(1-Vcj), F равно максимуму из Fj и F2 Здесь использованы следующие обозначения: t - текущее время; tb -время начала реакции в ячейке; Ах -шаг по пространству; D - скорость детонации; г - постоянная; Vc: - относительный объем Чепмена - Жуге. Тогда, давление в смеси взрывчатого вещества и продуктов детонации можно определить по следующей зависимости P=P(I,V)F, где Р(1, V) - уравнение состояния продуктов детонации; I - внутренняя энергия. Уравнение состояния аппроксимируется зависимостью типа Ми-Грюнайзена с опорной кривой в виде изоэнтропы: P(V,E) = Ps(V) + y(E(V)-Es(V) + E0) v-a с, A -RVV _,_ В -R2V С Ее = e l ч є 1 Ч R\ R2 где: V=V/Vo -относительный объем; V0=l/po- начальный объем (обратный начальной плотности), р-давление, Е - энергия; индекс S относится к параметрам на изоэнтропе; Ео - теплота взрыва в [ГПа]; Г - коэффициент Грюнай-зена (обычно Г = ю); А, В, С, Rb R2, а - эмпирические константыпо формуле F =(1-V)/(l-Vcj) и при расчетах выбирать большую из этих двух величин. , получаемые из эксперимента по разлету медных цилиндрических оболочек. Значения коэффициентов для взрывчатого вещества ОМА приведены в таблице 1.5
Расчет процесса проникания ножа в преграду
В классической теории кумуляции [5, 40, 41] для расчета глубины пробития используются различные модели и методики. Подробное описание их достаточно часто встречается в литературе и проведено в первом разделе работы. Между тем в абсолютном большинстве данных методик расчета рассматривается осесимметричное проникание струи в преграду, что не позволяет их использовать при расчетах струй, имеющих пространственную кривизну и неравномерное распределение боковой скорости. Исключение составляет методика, приведенная в работе [47], позволяющая учесть вышеперечисленные факторы, однако в нашем случае она не применима по следующим причинам. Во первых для использования данной методики требуется большое количество экспериментальных данных, что трудно осуществимо. Во вторых, методика [47] изначальна рассчитана на расчеты применительно к осесимметричным кумулятиным зарядам и в случае использования ее для УКЗ нуждается в значительной корректировке.
Тем не менее, учет технологических параметров и их влияние на глубину реза необходим, о чем свидетельствует целый ряд публикаций [10, 11, 25, 44]
Рассмотрим инженерный метод расчета глубины щели, прорезаемой кумулятивным ножом, обладающим пространственной кривизной и неравномерным распределением боковой скорости по длине ножа.
При разработке данного метода будем основываться на том, что нож состоит из ряда элементов, имеющих прямоугольное сечение /г- х Ьі. Каждый элемент имеет массу М{ и движется независимо от смежных элементов со скоростями VXi и VYi (рис.2.6. а). Размеры каверны, формирующейся при взаимодействии отдельного элемента с преградой можно определить с использованием различных теорий, рассмотренных в работе [10]. Мы воспользуемся следующим подходом. При проникании в прочную преграду элемента ножа, не обладающего прочностью, давление на контактной поверхности PXi описывается уравнением вида [52]: плотности преграды и і-го элемента ножа соответственно; U Хі - скорость перемещения контактной поверхности; НD - эффективное значение динамической твердости материала преграды. Решая представленное уравнение, получим соотношение, характеризующее проникание элемента ножа в преграду с учетом прочности:
Толщина пробоины в преграде Bi определяется энергетическими параметрами элемента кумулятивного ножа и физико-механическими характеристиками преграды. Для ее оценки можно использовать зависимость, выводимую из условия пропорциональности энергии элемента струи Et работе, необходимой для образования прямоугольной выемки размерами Li х Bt S - ширина реза. Величина Aw как правило определяется опытным путем и известна для ряда типовых материалов. В табл. 2.1 приведены ее значения, согласно данных источника [19] Таблица 2.1 Физико-механические характеристики металлов мишеней и сопоставление расчетных и экспериментальных значений параметров процесса соударения Материал мишени Техн.чистоежелезо Дюралюминий Медь Алюминий Свинец Плотность металла мишени,г/см 7,85 2,8 8,9 2,7 11,34 Твердость по Бринеллю металла мишени Нв, ГПА 0,9 1Д 0,45 0,3 -0,05 Динамическая твердость металла мишени Но, ГПА 2,0 1,4 0,72 0,56 -0,08 Удельная работа вытеснения объема Aw, ГПа расчет 2,9 2,5 1Д7 0,86 -0,13 Эксперимент 2,8 2,2 1,2 0,83 -0,1 Следует отметить, что в приведенном методе расчета абсолютно не учитывается влияние боковой скорости элемента на геометрические параметры образующейся каверны. В принципе, подобный учет возможен, однако во первых он как правило основывается на некоторых эмпирических зависимостях, нуждающихся в подтверждении правомерности их применения к расчету УКЗ, а во вторых учет данной проекции скорости не приведет к значительному изменению полученных результатов из-за ее достаточной малости (порядка 0,1... 1% от осевой скорости элемента). Между тем, влияние боковой скорости элемента ножа необходимо учитывать при расчетах проникания последующих элементов, так как в этом случае они будут проникать не точно вслед за предыдущим, а с некоторым смещением, характеризуемым величиной Аг-. Данная величина определяется расчетным путем как разница координат точек попадания смежных элементов (рис. 2.7) по следующей зависимости:
Наличие данного смещения приведет к тому, что некоторая перекрываемая часть элемента будет «смазываться» по стенке каверны, образованной предыдущими элементами. Кроме того, каждый последующий элемент ножа, начиная с головного, имеет несколько большую массу, а следовательно и большую толщину при одинаковой длине, что также приведет к «смазыванию». В связи с данными обстоятельствами в пробитии будет участвовать не вся масса рассматриваемого элемента, а лишь его часть, что соответственно скажется и на суммарной глубине пробития.
Для учета перечисленных обстоятельств воспользуемся следующим подходом. Будем считать, что в пробитии участвует не вся масса элемента ножа, а лишь та его часть, которая «проходит» в пробитую предыдущим элементом каверну. Оставшаяся часть струи «срабатывается» по стенкам каверны, несколько увеличивая диаметр входной части пробоины. Нерабочую часть элемента ножа будем характеризовать величиной Д6;. Данную величина зависит от соотношений толщины элемента и каверны, а также от величины смещения их осей и определяется исходя из геометрических соображений (табл.2.2).
Статистическое моделирование процесса функционирования УКЗ
На рис.4.2. показаны графические зависимости глубины прорезаемой щели в зависимости от угла раствора облицовки для двух материалов облицовок (медь и сталь) и двух типов ВВ (С-4 и ПВВ). На рис. 4.3. для этих же материалов облицовок и зарядов ВВ показаны зависимости глубины пробития от толщины облицовки. Анализ приведенных зависимостей позволяет сделать следующие выводы: расчетная величина пробития рассматриваемой конструкции УКЗ составляет 32 мм, что соответствует предъявляемым техническим требованиям (толщина прорезаемой плиты не ниже 30 мм); в целом заряд спроектирован достаточно грамотно, незначительного прироста пробития (порядка 3...4%) можно добиться, используя облицовку из меди, одновременно несколько снизив ее толщину; о результаты расчета не согласуются с реальными величинами пробития, полученными в ходе экспериментов, что позволяет судить о значитель 78 ном влиянии технологических факторов на эффективность действия данного УКЗ.
С помощью разработанной математической модели функционирования УКЗ, обеспечивающей учет влияния технологических факторов, был проведен количественный анализ влияния наиболее важных факторов на эффективность функционирования УКЗ. Как неоднократно отмечалось в различных источниках, к числу наиболее значимых факторов, влияющих на эффективность действия УКЗ относятся - разнотолщинность облицовки, измеряемая в одном сечении заряда для левого и правого лепестков; - смещение точки инициирования относительно плоскости симметрии корпуса заряда; - смещение плоскости симметрии облицовки относительно плоскости симметрии корпуса; - разноплотность заряда ВВ.
В табл. 4.2. приведены допустимые значения на перечисленные выше характеристики, данные в соответствии с чертежной документацией на заряд.
На рис.4.4.-4.6 приведены зависимости величины пробития от перечисленных технологических факторов. Расчеты проводились в детерминированной постановке. Одновременно учитывалось влияние только одного фактора. Разноплотность ВВ задавалась путем искусственного изменения скорости детонации. При этом предполагалась наличие линейной зависимости между плотностью и скоростью детонации [13], T.C.D = JD0 —, где индексом «О» обозначены начальные значения. Таблица 4.2. Значения исследуемых технологических погрешностей Параметр Размерность Значение
Влияние разноплотности ВВ на величину пробития Анализ приведенных графических зависимостей позволяет сделать вывод о том, что к наиболее значимым погрешностям, определяющим снижение эффективности действия, следует отнести разнотолщинность облицовки и разноплотность ВВ. Погрешности изготовления облицовки снижают эффективность действия рассматриваемого заряда на величину порядка 50%, разноплотность ВВ снижает эффективность действия на 40...45%, что применительно к технологии разделки материалов с использованием УКЗ носит может носить нежелательные последствия.
Основная причина снижения эффективности действия ножа по преграде в случае погрешностей изготовления облицовки заключается в существенном смещении пятна контакта из-за возникающих значительных значений боковых скоростей и кривизны ножа, то есть существенном нарушении симметрии протекающих процессов. В частности, на рис.4.7 показано распределение боковых скоростей сформировавшегося ножа и его кривизны в для двух величин разностенности облицовки - 0,05 мм и 0,25 мм. Как видно, во втором случае указанные величины в 2.. .3 раза больше.
Влияние разноплотности ВВ на эффективность действия УКЗ носит прогрессивный характер. Если до определенного значения разноплотности (0,04 кг/м ) не значительно сказывается на глубине прорезаемого отверстия, то в дальнейшем это влияние носит обвальный характер. Как известно, уровень разноплотности ВВ определяется технологией снаряжении. Поэтому, с точки зрения повышения эффективности УКЗ, предпочтение следует отдать литым зарядам ВВ, у которых разноплотность ВВ меняется в узких пределах. С физической точки зрения влияние разноплотности на эффективность действия УКЗ объясняется нарушением симметрии функции нагружения левого и правого лепестков облицовки заряда, которое в свою очередь приводит к смещению точек схлопывания облицовки относительно ее симметрии.
Относительное смещение плоскостей симметрии корпуса, средства инициирования и облицовки предположительно являются вторыми по значимости факторами (снижение эффективности действия на 30...40%). Сни 82 жение пробития ,как и в предыдущих случаях, объяснияется нарушением симметрии схлопывания облицовки, однако оно не носит столь катастрофического характера, так как это нарушение симметрии искажает лишь направление движения фронта ударной волны, не влияя на его качество.
Наименьшее влияние на процесс функционирования рассматриваемого заряда оказывает разнотолщинность корпуса (снижение эффективности на 10... 15%).
Исходя из приведенных зависимостей, можно предварительно назначить диапазон изменения технологических параметров таким образом, чтобы УКЗ соответствовал предъявляемым требованиям - пробитие не ниже 30 мм. Соответствующие значения данных величин приведены в табл.4.3.
