Способ определения характеристик фугасности боеприпаса



Способ определения характеристик фугасности боеприпаса
Способ определения характеристик фугасности боеприпаса
Способ определения характеристик фугасности боеприпаса

 


Владельцы патента RU 2595033:

Федеральное казенное предприятие "Научно-исследовательский институт "Геодезия" (ФКП "НИИ "Геодезия") (RU)

Способ определения характеристик фугасности боеприпаса включает генерацию воздушной ударной волны (ВУВ) посредством взрыва боеприпаса, фиксацию изменения геометрических характеристик объекта-свидетеля, подвергаемого воздействию ВУВ, и последующее определение по ним характеристик фугасности. В качестве объекта-свидетеля используют горизонтальную площадку, содержащую слой деформируемого материала с заданными механическими характеристиками. Результат воздействия ВУВ на нее с последующим определением характеристик фугасности фиксируют посредством видеорегистрации и/или по изменению пенетрационных характеристик материала-свидетеля. В качестве материала-свидетеля используют обратимо деформируемый материал с упругими характеристиками, текучий высоковязкий материал или необратимо деформируемый материал. Слой деформируемого материала-свидетеля может выполняться в виде эластичной мембраны или в виде нескольких пересекающихся в центре площадки эластичных элементов ограниченной ширины. Изобретение позволяет повысить точность определения ударно-волновых характеристик надповерхностных взрывов. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области испытательной и измерительной техники, а именно к способам определения фугасного действия объектов испытаний, т.е. ударно-волновых характеристик взрыва боеприпасов на некоторой высоте от земли.

Известен способ определения фугасности взрывчатых веществ (ВВ) по ГОСТ 4546-81, основанный на фиксации изменения геометрических характеристик объекта-свидетеля, подвергаемого воздействию взрыва /1/.

В соответствии с п. 1 ГОСТ 4546-81 ("Определение фугасности в свинцовой бомбе") навеску ВВ массой 10,00±0,01 г и плотностью 1,00±0,03 г/см3 помещают в канал свинцовой бомбы совместно с капсюлем-детонатором (КД) или электродетонатором (ЭД). Свободное пространство канала бомбы засыпают кварцевым песком без уплотнения до уровня верхнего среза канала. Бомбу устанавливают на твердое основание и производят подрыв заряда.

Фугасность в данном методе определяют по разности объемов канала бомбы:

ΔV=Vк-Vн,

где Vн - начальный объем канала бомбы, см3;

Vк - объем канала бомбы после взрыва, см3.

К недостаткам способа можно отнести следующие:

1) Способ определяет только непосредственное контактное действие взрыва заряда на объект-свидетель, в то время как применительно к боеприпасам одним из поражающих факторов является дистанционное действие за счет воздушной ударной волны (ВУВ). Т.е. характеристики ВУВ способ фактически не определяет.

2) В способе не учитывается дополнительный эффект от взрыва КД или ЭД, масса заряда которого сопоставима с массой испытуемого ВВ.

3) Способ не учитывает потери энергии взрыва при мгновенном выбросе забойки из канала бомбы (неуплотненного (!) кварцевого песка) и последующем свободном высокоскоростном истечении из канала продуктов взрыва.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ /2/, также основанный на фиксации изменения геометрических характеристик объекта-свидетеля, подвергаемого воздействию ВУВ, позволяющий определить интенсивность и скорость ВУВ от высокоскоростного объекта, летящего вблизи морской поверхности.

Суть способа заключается в следующем. Объект, летящий со сверхзвуковой скоростью без изменения высоты над морской поверхностью, генерирует в окружающем пространстве ВУВ. Воздействие ударной волны, образованной пролетом над морской поверхностью объекта, вызывает уменьшение высоты волн ряби морской поверхности, т.е. образование радиолокационного контраста. Импульс давления ВУВ воздействует на рябь морской поверхности вне зависимости от угла падения, таким образом изменяется ее локальный профиль с образованием следа (аномалии поверхности) некоторой ширины, распространяющегося как перпендикулярно, так и по траектории движения объекта. После обнаружения следа радиолокационным способом определяются дальность до фронта следа и пеленг на фронт следа, производится измерение ширины следа способом радиолокационного стробирования по дальности. Курс движения объекта определяется пространственной ориентацией следа. При известной скорости носителя радиолокатора, длине излучаемой радиолокатором электромагнитной волны и углу скольжения при облучении морской поверхности радиолокатором по полученным параметрам с использованием достаточно простых математических зависимостей вычисляется скорость движения объекта.

Затем по приближенной скорости объекта (скорости фронта следа) и другим классификационным признакам производится классификация объекта и выбор из базы данных интенсивности и скорости ударной волны объекта.

В описании способа-прототипа /2/ особо отмечено, что "для осуществления способа требуется наличие «портретов» (базы данных классификационных признаков) известных сверхзвуковых низколетящих объектов: таблицы с данными величин интенсивностей ударных волн, скоростей ударных волн и расстояний от оси движения объекта до границы образованного ударной волной следа. Объектам, имеющим идентичный планер, двигатель и скорость, будет соответствовать одинаковый «портрет». Входными данными «портрета» являются различные классификационные признаки объекта, в том числе скорость движения объекта. Выводными данными «портрета» являются интенсивность и скорость ударной волны объекта".

К недостаткам описанного способа можно отнести следующие:

1) Потребность в дорогостоящем радиолокационном оборудовании.

2) Т.к. определение характеристик ВУВ от объекта определяется на большом удалении (километры и десятки километров), имеется большая неопределенность при учете свойств морской поверхности (ряби) в контролируемой области - высоты волн, температуры воды (влияющей на величину коэффициента поверхностного натяжения на границе раздела фаз атмосфера - поверхность, необходимого для определения характеристик ВУВ), а также метеоусловий - температуры и влажности воздуха, также влияющих на характеристики ВУВ.

3) В силу вышеотмеченного - большая сложность экспериментального накопления базы данных классификационных признаков объектов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является удешевление и упрощение проведения процесса испытаний боеприпасов, повышение точности определения ударно-волновых характеристик надповерхностных взрывов, источник которых расположен на некоторой высоте от земли.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе определения характеристик фугасности боеприпаса, включающем генерацию ВУВ посредством взрыва боеприпаса, фиксацию изменения геометрических характеристик объекта-свидетеля, подвергаемого воздействию ВУВ, и последующее определение по ним характеристик фугасности, в соответствии с изобретением в качестве объекта-свидетеля используют горизонтальную площадку, содержащую слой деформируемого материала с заданными механическими характеристиками, а результат воздействия ВУВ на нее с последующим определением характеристик фугасности фиксируют посредством видеорегистрации и/или по изменению пенетрационных характеристик материала-свидетеля.

Для покрытия площадки-свидетеля могут использоваться как обратимо деформируемые (упругие или высоковязкие текучие) материалы, например мягкая резина, пенополиуретан, битум, так и необратимо деформируемые, например типа влажного песка.

Увлажнение необратимо деформируемого материала исключит пыление от воздействия на него ВУВ. Для увлажнения же может использоваться как вода, так и близкие к ней по вязкости невысыхающие адгезионные составы, например на основе полиизобутилена.

Также слой деформируемого материала может быть выполнен в виде эластичной мембраны или в виде нескольких пересекающихся в центре площадки эластичных элементов ограниченной ширины.

После взрыва испытуемого боеприпаса на заданной высоте ВУВ, формирующаяся над землей, достигая поверхности площадки-свидетеля, оказывает на нее ударно-силовое воздействие, результатом которого будет изменение исходных геометрических характеристик, особо заметное в области эпицентра взрыва. Т.к. фронт ВУВ сферический, то деформация поверхности площадки-свидетеля в области эпицентра будет проявляться в виде впадины, максимальная глубина и диаметр которой будет определяться как материалом площадки, так и непосредственно давлением на фронте ВУВ. Видеорегистрация процесса деформации площадки-свидетеля позволит по фиксированным за определенный временной промежуток изменениям глубины и диаметра впадины определить скорость перемещения фронта ВУВ, а зафиксированные их максимальные значения - давление на фронте ВУВ.

При использовании для площадки-свидетеля обратимо деформируемых материалов, упругих или высоковязких, процесс формообразования впадины на поверхности площадки-свидетеля будет осуществляться практически без изменения плотности материалов с последующим самовосстановлением исходной горизонтальной поверхности. В данном случае для фиксации результатов воздействия ВУВ целесообразно использовать только видеорегистрацию.

При использовании для площадки-свидетеля необратимо деформируемых материалов типа влажного песка процесс формообразования впадины будет сопровождаться уплотнением, максимальным в центральной области впадины, с сохранением деформационных изменений. Поэтому, наряду с видеорегистрацией, для определения воздействия ВУВ в этом случае целесообразно применять дополнительно и пенетрационные методы. Результат сравнения пенетрационных характеристик материала до и после воздействия ВУВ позволит более точно определить давление на фронте ВУВ. После выполнения необходимых замеров поверхность площадки может быть выровнена и приведена в исходное состояние посредством известных технических средств.

При использовании эластичной мембранной конструкции площадки-свидетеля или же в виде нескольких пересекающихся в центре площадки эластичных элементов ограниченной ширины конечный результат воздействия ВУВ с последующим определением ее характеристик будет характеризоваться зафиксированной видеорегистрацией разностью высот расположения мембраны (или точки пересечения эластичных элементов) до и в результате воздействия ВУВ.

Изобретение поясняется следующей графической информацией.

На фиг. 1…3 приведена последовательность проведения испытаний по определению характеристик фугасности боеприпаса, расположенного над земной поверхностью на площадке, содержащей слой необратимо деформируемого материала некоторой толщины.

На фиг. 4 - сечение впадины, полученной на необратимо деформируемом материале под действием ВУВ надземного взрыва.

На фиг. 5 показан вариант испытательной площадки-свидетеля с мембранным деформируемым слоем, на фиг 6. - с деформируемым материалом в виде нескольких пересекающихся в центре площадки эластичных элементов ограниченной ширины.

Предложенный способ определения характеристик фугасности боеприпаса осуществляется следующим образом.

Поверхность горизонтальной измерительной площадки 1 покрывается слоем деформируемого материала-свидетеля 2 с заданными механическими характеристиками, для регистрации процесса взрыва и его воздействия на материал площадки-свидетеля используются видеорегистраторы 3. Испытуемый боеприпас 4 размещают на заданной высоте h (О - точка подрыва) таким образом, чтобы эпицентр взрыва (точка О′) располагался в центральной области площадки 1 (фиг. 1).

Взрыв испытуемого боеприпаса 4 в точке О, размещенной на заданной высоте h (фиг. 2), генерирует сферическую ВУВ, фронт которой 5 распространяется в пространстве, в частности и в направлении к площадке-свидетелю, что снимается несколькими видеорегистраторами 3 с визуализацией оптической неоднородности, вызванной различными плотностями воздуха на фронте ВУВ и в окружающем пространстве. Такой вид съемки позволит по ее результатам определить скорость распространения ВУВ. Площадка со слоем материала-свидетеля 2 и регистраторы 3 имеют общую геодезическую привязку. В качестве дополнительных реперных точек могут использоваться, например, углы площадки. Для получения более точных результатов съемка ведется со взаимно перпендикулярных ракурсов.

В результате воздействия ВУВ часть поверхности материала-свидетеля 2 деформируется с образованием впадины 6 (фиг. 3), представляющей собой сферический сегмент, диаметр D и высота Н (глубина) которого зависят как непосредственно от давления на фронте ВУВ, так и от механических характеристик материала.

При наличии базы экспериментальных данных, полученных предварительно при испытаниях модельных зарядов с различной заданной массой ВВ и высотой точки подрыва, что в случае надземных взрывов осуществляется гораздо проще, чем для объектов способа-прототипа (над морской поверхностью), по результатам видеорегистрации геометрических характеристик деформации поверхности материала-свидетеля определяется величина давления на фронте ВУВ.

При использовании в качестве объекта-свидетеля необратимо деформируемого материала, например типа влажного песка, поверхностная плотность материала в зоне воздействия ВУВ (зона А на фиг. 4) на некоторой толщине слоя δ будет выше, чем для материала в "исходном" состоянии (зона Б на фиг. 4). При наличии базы данных пенетрационных (или компрессионных) характеристик материала давление на фронте ВУВ дополнительно определяется по разнице пенетрационных характеристик материала в зонах А и Б.

В случае выполнения слоя деформируемого материала-свидетеля 1 в виде эластичной мембраны 2 (фиг. 5а) последняя располагается на некоторой высоте h′ относительно земной поверхности. Под воздействием ВУВ мембрана 2 деформируется таким образом, что ее центр "опускается" до высоты h′′ (фиг. 5б).

Аналогичный эффект будет наблюдаться и при исполнении деформируемого материала-свидетеля 2 в виде нескольких пересекающихся в центре площадки эластичных элементов ограниченной ширины (фиг. 6а). Здесь центральный элемент площадки выполнен в виде плоской фигуры 7 заданной площади. При воздействии ВУВ на центральный элемент 7 эластичные элементы подвергаются деформации растяжения, и элемент 7 "опускается" до высоты h′′ (фиг. 6б).

Давление на фронте ВУВ определяется по разнице высот Δh=h′-h′′, зафиксированной видеорегистраторами 3, с использованием соответствующей базы полученных предварительно экспериментальных данных.

Таким образом, предлагаемый способ определения характеристик фугасности боеприпаса не требует для своего применения дорогостоящего радиолокационного оборудования, более прост и точен ввиду упрощения набора баз экспериментальных данных, получаемых при испытаниях модельных зарядов с различной заданной массой ВВ и высотой точки подрыва для различных деформируемых материалов-свидетелей.

По мере набора статистических данных его применение ускорит создание максимально автоматизированных систем сбора и обработки информации о взрывных процессах, происходящих при испытаниях боеприпасов. Такие системы будут иметь ряд очевидных преимуществ перед существующими в настоящее время, основанными на использовании датчиков давления воздушной ударной волны, располагающихся на поверхности испытательных площадок.

Источники информации

1. ГОСТ 4546-81 Вещества взрывчатые. Методы определения фугасности. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1998.

2. Патент RU 2466424. Способ определения скорости сверхзвукового низколетящего объекта по следу на морской поверхности при сближении для встречи с объектом. 19.07.2011 (прототип).

1. Способ определения характеристик фугасности боеприпаса, включающий генерацию воздушной ударной волны (ВУВ) посредством взрыва боеприпаса, фиксацию изменения геометрических характеристик объекта-свидетеля, подвергаемого воздействию ВУВ, и последующее определение по ним характеристик фугасности, отличающийся тем, что в качестве объекта-свидетеля используют горизонтальную площадку, содержащую слой деформируемого материала с заданными механическими характеристиками, а результат воздействия ВУВ на нее с последующим определением характеристик фугасности фиксируют посредством видеорегистрации и/или по изменению пенетрационных характеристик материала-свидетеля.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала-свидетеля используют обратимо деформируемый материал с упругими характеристиками, например мягкую резину, пенополиуретан и т.п.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала-свидетеля используют обратимо деформируемый текучий высоковязкий материал, например битум.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала-свидетеля используют необратимо деформируемый материал, например влажный песок.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слой деформируемого материала-свидетеля выполнен в виде эластичной мембраны.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформируемый материал-свидетель выполнен в виде нескольких пересекающихся в центре площадки эластичных элементов ограниченной ширины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контроля качества топлив для реактивных двигателей с помощью оптических средств, в частности к определению количества присадок «Хайтек-580» и «Агидол-1», и может найти применение в аналитических лабораториях, лабораториях предприятий нефтепродуктообеспечения.

Группа изобретений относится к исследованию изменения свойств взрывчатых веществ (ВВ) с помощью воздействия тепловых средств, а также закономерностей процессов термического разложения ВВ в присутствии конструкционных материалов.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество, полученное смешиванием отдельных компонентов, маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к исследованию жидких углеводородных топлив и может быть использовано при разработке новых и оценке существующих топлив. Способ включает определение цетанового индекса (ЦИ) по номограмме жидких углеводородных топлив с использованием шкал плотности при 20°С, температуры выкипания 50% об.

Изобретение относится к области определения октановых чисел н-алканов исследовательским методом. Согласно способу проводят измерение такого информационного параметра, как удельная магнитная восприимчивость и последующий расчет соответствующего значения октанового числа по эмпирической зависимости вида где Z - октановое число по исследовательскому методу, ед.; χ - удельная магнитная восприимчивость, 106, г-1.

Изобретение относится к способам оценки склонности автомобильных бензинов к образованию отложений на инжекторах двигателей внутреннего сгорания. Согласно предложенному способу осуществляют прокачку испытываемого бензина через нагретый до температуры 180±3°С инжектор в течение не более четырех суток, в каждые сутки из которых в течение 18 часов осуществляют впрыск топлива через нагретый инжектор в течение 0,2 с, с интервалом между впрысками 300 с, а в течение последующих 6 часов этих суток, при выключенном нагреве, инжектор выдерживают в нерабочем состоянии.

Изобретение относится к области дезинфекции, дезактивации поверхностей объектов и обнаружения следов взрывчатых веществ на основе полинитроароматических соединений типа тетранитротолуола.

Изобретение относится к лабораторным методам оценки эксплуатационных свойств моторных топлив, в частности позволяет оценить стойкость к окислению бензинов, содержащих антиокислительную присадку Агидол-1, и рассчитать оптимальную дозировку присадки для получения бензина с требуемым индукционным периодом.

Изобретения могут быть использованы в коксохимической промышленности. Способ производства кокса включает формирование смеси углей путем смешения двух или более типов угля и карбонизацию указанной смеси углей.

Группа изобретений относится к испытанию топлив и масел и может быть использована для оценки их эксплуатационных свойств. Способ оценки диспергирующих и солюбилизирующих свойств топлив и масел включает испытание пробы исследуемого материала при оптимальной температуре в замкнутой циркуляционной системе, при котором осуществляют контакт циркулирующего оцениваемого масла или топлива с поверхностью растворяемого контрольного вещества, предварительную подготовку которого осуществляют путем его постепенного нагрева до температуры 360°C с последующей выдержкой в течение 4 часов, растворяют это вещество в процессе контакта с потоком циркулирующего масла или топлива, периодически фиксируют параметры его растворения в зависимости от температуры циркулирующего масла или топлива, интенсивности их циркуляции, величины поверхности контакта контрольного вещества с потоком циркулирующего масла или топлива, времени контакта циркулирующего масла или топлива с поверхностью контрольного вещества, при этом диспергирующие и солюбилизирующие свойства масла или топлива оценивают по скорости растворения контрольного вещества, которую оценивают по убыли веса контрольного вещества по мере его контактирования с потоком масла или топлива и по содержанию контрольного вещества в составе циркулирующего потока масла или топлива.

Изобретение относится к области испытательной и измерительной техники, к способам определения фугасного действия объектов испытаний. Способ включает размещение на поверхности измерительной площадки на измерительных лучах, в заданных направлениях и на заданных расстояниях от точки подрыва, датчиков давления, установку испытуемого боеприпаса в заданной точке с последующим подрывом или подрыв его в заданной точке в процессе перемещения с регистрацией характеристик проходящей ударной воздушной волны в измерительных точках.

Способ определения характеристик срабатывания детонирующего устройства относится к измерительной технике и может быть использован для определения характеристик срабатывания детонирующих устройств, обеспечивающих инициирование зарядов взрывчатого вещества (ВВ), в частности определения момента инициирования детонирующим устройством заряда ВВ относительно момента подачи задействующего импульса.

Изобретение относится к области вооружения и может быть использовано при определении дальности стрельбы неуправляемыми реактивными снарядами длительных сроков хранения.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования функционирования снарядов на ракетном треке. Способ включает установку снаряда на ракетную тележку под заданным углом к рельсовой направляющей, размещение мишени на заданном расстоянии от тележки под заданным углом встречи снаряда с поверхностью мишени, раскрутку снаряда вокруг его продольной оси до заданной угловой скорости, запуск ракетного двигателя, разгон снаряда до заданной скорости.

Группа изобретений относится к оборудованию для испытаний пиротехнических изделий (ПИ). Способ определения характеристик самопроизвольного срабатывания ПИ включает тепловое воздействие на корпус ПМ с заданным темпом нагрева до момента его самопроизвольного срабатывания и фиксацию температуры корпуса ПИ, при которой произошло самопроизвольное срабатывание.

Изобретение относится к области испытательной и измерительной техники, а именно к способам определения пространственных координат и энергетических характеристик взрыва боеприпасов.

Изобретение относится к области испытательной и измерительной техники, а именно к способам определения теплового действия объекта испытаний (ОИ). Способ определения теплового действия объекта испытания характеризуется тем, что на пункте управления испытаниями (ПУИ) устанавливают информационный датчик, имеющий геодезическую привязку к системе пространственных координат испытательной площадки (ИП), устанавливают на ОИ маяк, включают маяк ОИ и измерители температуры, имеющие приемо-передающую антенну, соединенные каждый с матрицей n датчиков температуры, расположенных в каждой ИТ, принимают информационным датчиком сигналы от маяка ОИ и измерителей температуры, обрабатывают поступившие сигналы, определяют пространственные координаты ОИ и измерителей температуры на ИП, сохраняют координаты ОИ и измерителей температуры в памяти ЭВМ, убирают маяк с ОИ, производят подрыв ОИ, измеряют максимальную температуру, изменение температуры во времени и тепловой импульс в каждой измерительной точке, профиль теплового поля в измерительной точке, обрабатывают результаты измерений и записывают параметры теплового поля в каждой измерительной точке в блок памяти ЭВМ, формируют в автоматизированном режиме документ испытания.

Изобретение относится к мишенным обстановкам и стендам щитового типа для определения характеристик осколочного поля, формируемого при взрыве боеприпаса с искусственным или естественным дроблением корпуса.

Изобретение относится к области испытаний боеприпасов. Способ испытания боеприпасов на гидроудар заключается в том, что типовой отсек выполняют герметичным, оснащают его закрывающейся заливной горловиной и полностью заполняют жидкостью.

Группа изобретений относится к области испытаний боеприпасов. При испытании производят выстрел объекта испытания в виде фрагмента или уменьшенной модели боеприпаса из баллистической установки, подрывают в заданной точке его заряд, регистрируют характеристики проходящей воздушной ударной волны, образованной при подрыве объекта испытания, имеющего на момент подрыва собственную скорость, и их распределения в полупространстве.

Изобретение относится к области идентификации огнестрельного оружия по следам бойка с индивидуальным признаком в виде пятна произвольной формы путем обработки цифровых изображений следов бойков и последующего их анализа. Исследуемую гильзу сканируют с получением исходного цифрового изображения исследуемого следа бойка в градациях серого. Сглаживают локальные перепады градаций. Сглаженное исходное цифровое изображение следа бойка преобразуют в бинарное черно-белое изображение, в котором фон имеет один цвет, а индивидуальный признак другой. Измеряют дескрипторы индивидуального признака, не зависящие от ориентации изображения, в качестве которых используют площадь S, периметр Р, максимальный Imax и минимальный Imin моменты инерции. Выбирают схожие изображения следа бойка с индивидуальным признаком в виде пятна произвольной формы из базы изображений следов. Из отобранных из базы изображений следов проводят выборку изображений следов с наиболее близкими значениями дескрипторов S, Р, Imax, Imin. Представляют контур индивидуального признака исследуемого следа и следов, отобранных из базы изображений следов, в виде N стандартных комплекснозначных векторов. Находят модуль нормированного скалярного произведения контура исследуемого следа с контурами выбранных из базы следов. Для идентификации оружия выбирают из базы изображения следов с наибольшим значением максимума модуля нормированного скалярного произведения контуров. Повышается эффективность формирования приоритетного списка изображений по степени их схожести с исследуемым следом за счет исключения влияния ориентации изображений на результат сравнения, а также ускоряется выбор изображений по степени их схожести с исследуемым за счет упрощения вычислительных операций. 1 з.п. ф-лы, 7 ил., 9 табл.
Наверх