Способ измерения скорости разлета осколков снаряда (способ одинцова)

Изобретение относится к методу испытаний осколочного боеприпаса. Способ измерения скорости разлета осколков снаряда состоит в том, что производят подрыв снаряда на известном расстоянии от металлического щита. С помощью высокочастотной фотокамеры измеряют время полета от места подрыва до щита и расчетом определяют скорость осколков. Щит выполнен в виде плоского прямоугольника, с нанесенными на нем двумя параллельными линиями (границами измерительной базы), расположенными вертикально или горизонтально. Ось снаряда расположена параллельно этим линиям. Вся база размещается в поле зрения фотокамеры. В опыте измеряют время перемещения осколочного фронта вдоль известной базы и по этому времени расчетом определяют скорость осколков. Повышается точность измерений. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к методам испытаний осколочных боеприпасов. Известный метод измерения скорости осколков снарядов и других боеприпасов (ствольные мины, авиабомбы, боевые части ракет и др.), имеющих круговые осколочные поля, описан в монографии "Физика взрыва" (под ред. Л.П.Орленко, ФИЗМАТЛИТ, 2004, т. 2, с.73-75). Измерение скорости обычно совмещают с определением распределения осколков по меридиональному углу разлета. Используют полуцилиндрическую вертикальную стенку, обитую металлическим (дюралевым или стальным) листом. Снаряд устанавливают в центре полуцилиндра в горизонтальном положении. С помощью скоростных кинокамер фиксируют время t между двумя моментами: освещением щита при подрыве снаряда и моментом удара осколков о щит, фиксируемом по вспышкам при ударе. Скорость осколков определяют как v₀=R/t, где R - радиус полуцилиндра (радиус оболочки снаряда считается пренебрежимо малым).

Принципиальная погрешность метода связана с неучетом того факта, что в момент вспышки оболочка уже расширена до некоторого радиуса, причем этот радиус неизвестен. Отсюда следует, что метод применим при достаточно больших радиусах стенки.

Существенным недостатком метода является то, что он может применяться только на охраняемых площадках, удаленных от расположения людей и строений, то есть на полигонах.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков. Техническое решение состоит в том, что щит выполняют в виде плоского прямоугольника с нанесением на него двумя параллельными линиями, расположенными вертикально или горизонтально и образующими границы измерительной базы, ось снаряда располагают параллельно упомянутым линиям, измерительную базу размещают в поле зрения высокочастотной фотокамеры и измеряют время перемещения осколочного фронта вдоль измерительной базы.

Изобретение иллюстрируется чертежами: фиг.1 - схема эксперимента в полевых (полигонных) условиях; фиг.2 - схема эксперимента в лабораторных условиях (в бронекамере); фиг.3 - расчетная конфигурация; фиг.4 - установка снаряда относительно щита; фиг.5 - схема эксперимента с горизонтальным расположением снаряда.

Техническим результатом является обеспечение более высокой точности эксперимента, возможности его использования в бронекамерах и снижения его стоимости. Метод предназначен для определения скорости осколков в основной(экваториальной) зоне разлета(±10…20°) от экваториальной плоскости, содержащей основную массу осколков. Может применяться для определения скорости разлета осколков стандартных осколочных цилиндров (пат. №2025646 РФ).

На фиг.1, 2 показаны схемы опыта. Испытуемый осколочный снаряд (мина, авиабомба) 1 подвешивают или устанавливают на подставке на расстоянии R₁ от плоского щита 2. Для упрощения обработки результатов опыта край щита целесообразно совмещать с нормалью, опущенной из центра снаряда на щит. Стенка выполняется из дюралевого или стального листа. Для усиления свечения при ударе осколков лицевую поверхность щита целесообразно покрывать алюминиево-магниевым порошком.

Штрихпунктирными линиями 3 показаны границы базы измерения. Съемку щита производят высокочастотной фотокамерой 4, снабженной широкоугольным объективом, позволяющим получать на пленке изображение всей базы. Для защиты фотокамеры от воздействия осколков устанавливают бронещит 5. Расширяющееся круговое поле осколков 6 показано в момент, предшествующий его падению на щит.

На фиг.2 показана схема эксперимента в бронекамере (вид сверху). Фотокамера размещена вне бронекамеры. Съемку щита производят через амбразуру 7. Взаимное расположение снаряда и щита должно обеспечивать при данной массе заряда взрывчатого вещества отсутствие экранировки щита облаком 8 продуктов детонации. Попадание осколков в амбразуру предотвращается установкой бронещитка 9. Камера перед подрывом может быть вакуумирована.

На фиг.3:

R₁ - расстояние от оси снаряда до щита;

r_е - радиус оболочки снаряда к концу стадии разгона;

В - длина базы измерения;

R₂ - расстояние до правого конца базы измерения;

S₁, S₂ - длины участков движения с постоянной скоростью v₀.

В результате эксперимента определяется интервал времени t между прибытием осколков на левый (F₁) и правый (F₂) концы базы.

t=(S₂/v₀)-(S₁/v₀)=(R₂-r_e)/v₀-(R₁-r_e)/v₀=(R₂-R₁)/v₀,

где

R₂=(R₁ ²+B²)^1/2 _.

Таким образом, скорость разлета осколков определяется выражением

v₀=((R₁ ²+B²)^1/2-R₁)/t.

Существенно, что радиус окончания разгона r_е не входит в это выражение и таким образом исключаются все ошибки, связанные с определением этой величины.

Отметим также, что линия пересечения осколочного пояса с поверхностью щита скользит вдоль щита с переменной скоростью. В данном расчете падением скорости осколков за счет сопротивления воздуха можно пренебречь.

Моменты прибытия осколков к границам базы (вертикальным линиям на щите, образующим базу измерения) определяют по данным высокочастотной фотосъемки щита. Момент определяют как среднее время прибытия в полосу, расположенную вправо от линии (по ходу движения фронта осколков) заданного числа осколков, например десяти.

В случае когда не обеспечивается яркая вспышка при ударе осколков о щит (низкоскоростное осколочное поле, стальной щит, вакуумирование камеры), момент прибытия осколков фиксируется по появлению пробоин в щите, подсвеченных пиротехническими источниками света 10, расположенными сзади щита (фиг.2).

С целью более продуктивного использования площади щита при установке снаряда с головным инициированием центр снаряда смещают вверх относительно центра щита на величину Z=R₁tgφ_т, где φ_т- угол Тейлора (фиг.4). Угол Тейлора может быть определен по формуле φ_т= arcsin(v₀/2D)

здесь D - скорость детонации заряда ВВ.

На фиг.5 показано применение метода в варианте горизонтального расположения снаряда и соответствующего расположения щита. При подрывах на открытых площадках такая схема более безопасна по поражению осколками окружающей среды, так как основная масса их уходит в грунт и верхнюю полусферу.

Для повышения точности измерение может производиться на двух и более базах (фиг.5). В этом случае скорость осколков определяется как среднее из всех измерений.

1. Способ определения скорости разлета осколков снаряда, включающий подрыв снаряда на известном расстоянии от металлического щита, измерение времени полета осколков с использованием высокочастотной фотокамеры и расчет скорости осколков, отличающийся тем, что щит выполняют в виде плоского прямоугольника с нанесенными на него двумя параллельными линиями, расположенными вертикально или горизонтально и образующими границы измерительной базы, ось снаряда располагают параллельно упомянутым линиям, измерительную базу размещают в поле зрения высокочастотной фотокамеры и измеряют время перемещения осколочного фронта вдоль измерительной базы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что снаряд, щит и фотокамеру устанавливают на открытой местности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что снаряд и щит устанавливают внутри бронекамеры, в том числе вакуумируемой, а фотокамеру - снаружи.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что моменты прибытия осколков к границам базы измерения определяют как среднее время прибытия в полосу, расположенную вправо от границы, заданного числа осколков, например десяти.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при установке снаряда с головным инициированием центр снаряда смещают вверх относительно центра щита на величину Z=R₁tgφ_T, где R₁ - расстояние между снарядом и щитом, φ_Т - угол Тейлора.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что положение передней границы измерительной базы измерения совмещают с нормалью, опущенной из центра снаряда на щит.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение скорости осколков производят на двух и более измерительных базах.