МИШЕННАЯ ОБСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ БОЕПРИПАСОВ С КРУГОВЫМ ОСКОЛОЧНЫМ ПОЛЕМ
TARGETS LAYOUT FOR TESTING AMMUNITION WITH CIRCULAR FRAGMENTATION FIELD

Изобретение относится к мишенным обстановкам и стендам щитового типа для определения характеристик осколочного поля, формируемого при взрыве боеприпаса с искусственным или естественным дроблением корпуса, а именно для экспериментального нахождения распределения начальных скоростей и плотностей осколочного поля по углу разлета осколков в меридиональном сечении боеприпаса.
Расчет эффективности боеприпасов (координатного и условного закона поражения целей) строится на вышеуказанных, определяемых в мишенной обстановке характеристиках осколочного поля при подрыве боеприпаса в наземных статических условиях.
Известна мишенная обстановка, представляющая собой вертикальную стенку, выполненную в форме полуцилиндра, в центре которого в горизонтальном положении устанавливается боеприпас /1/. По результатам испытаний, в соответствии с полученным характером распределения площадей пробоин стенки осколками, расчетным путем устанавливается закон распределения осколков по группам различной массы.
Недостатком такой мишенной обстановки является низкая точность определения масс осколков при высоких скоростях их полета, в особенности, при взрыве боеприпаса с естественным дроблением корпуса и недостаточная оперативность обработки эксперимента.
Известен способ испытания осколочного боеприпаса с осесимметричным полем разлета осколков и стенд для его реализации /2/.
Недостатком способа и стенда является невозможность фиксировать высокоплотные осколочные поля с одинаковой скоростью отдельных осколков, попадающих в зону нахождения электретных датчиков, из-за наложения электрических сигналов при ударе более 2-х осколков в электретную часть обшивки стенки.
Известен также способ испытаний осколочных боеприпасов с круговым полем разлета осколков и стенд для его реализации /3/.
Данный способ заключается в установке боеприпаса в центре щитовой мишенной обстановки, которая выполнена в виде полуцилиндрической вертикальной стенки, размещении боеприпаса в горизонтальном положении на стойке с высотой, равной половине высоты стенки, совмещении оси боеприпаса с прямой, соединяющей вертикальные торцы стенки, нанесении на внутренней поверхности обшивки контуров проекции части снаряда, ограниченной двумя меридиональными сечениями с углом между ними, а также линии границ угловых секторов с шагом, регистрации пробоин подрыва в каждом секторе обшивки, измерении размеров и площадей пробоин, осуществлении их пересчета на массу осколка, определении распределения осколков по углам, кроме того, дополнительно вводят два неконтактных датчика, которые размещают на заданном расстоянии между собой и выполняют в виде полуцилиндрических вертикальных стенок, состоящих из N-секторов, выполненных в виде перпендикулярно размещенных линеек фотоприемников и излучателей. В дальнейшем определяют скорости движения эшелонов осколков и осуществляют оперативное определение гистограмм распределения осколков.
Собственно стенд испытания осколочного боеприпаса состоит из щитовой мишенной обстановки, выполненной в виде полуцилиндрической вертикальной стенки, обшитой листовым материалом, в который дополнительно введены датчики, измерительные блоки, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, приемное устройство и ЭВМ.
Недостатком указанного способа испытаний осколочных боеприпасов и стенда для его реализации является сложность его изготовления, практически одноразовое использование датчиков и другой аппаратуры, размещенной на вертикальной стенке из-за разрушительного воздействия воздушной ударной волны, приходящей на стенку. При этом другим недостатков способа является то, что он позволяет фиксировать эшелоны осколков, в то время как требуется фиксировать параметры каждого осколка, их скорости и направление разлета. Способ и стенд не обладают высокой точностью (менее 5%) определения параметров поля разлета осколков. Кроме того, его применение затруднительно, а в ряде случаев невозможно при испытаниях боеприпасов с широким углом разлета осколков в меридиональной плоскости.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ испытания осколочного боеприпаса с круговым полем разлета осколков и стенд для его реализации /4/, включающий подрыв боеприпаса в горизонтальном положении в центре вертикальной полуцилиндрической мишенной стенки, размеченной на зоны, соответствующие угловым зонам разлета осколков в экваториальной и меридиональной плоскости, подсчете числа осколков, попадающих в каждую зону, измерение размеров и площади пробоин. Осколки улавливают уловителем, размещенным на стенке, извлекают из уловителя с фиксацией места попадания и сортируют внутри каждой угловой зоны по массовым группам.
Стенд для испытания осколочного боеприпаса, предназначенный для реализации указанного способа, содержит вертикальную мишенную стенку, выполненную в форме полуцилиндра и обшитую металлическим листовым материалом с нанесенными на ней зонами, соответствующими угловым зонам разлета осколков в экваториальной и меридиональной плоскости, улавливатель, помещенный между обшивкой и стенкой, стойку, расположенную в центре полуцилиндра для установки на ней в горизонтальном положении боеприпаса по линии, соединяющей середины торцов полуцилиндра, а также электрическую схему подрыва и регистрации и противорикошетную полуцилиндрическую стенку.
Вышеуказанный способ испытания осколочного боеприпаса и стенд для его реализации также не лишен недостатков по следующим причинам:
- Осуществление способа и стенда для его реализации требует больших материальных затрат на изготовление мишенной стенки в форме полуцилиндра с постоянным радиусом.
- В большинстве боеприпасов при их взрыве основная масса осколков летит в направлениях, близких к нормали к цилиндрической части оболочки. Некоторая часть осколков от головной и хвостовой части боеприпаса летит в периферийные зоны с меньшей плотностью. Под плотностью осколочного поля понимается количество осколков, летящих в угловом двухградусном секторе и приходящихся на квадратный метр щитовой обстановки. При этом при фиксировании вспышек при прохождении осколков через мишенную стенку имеет место наложение вспышек от ближайших осколков, что не позволяет определить время прихода каждого отдельного осколка на мишенную стенку. В итоге определяется общая средняя скорость группы осколков. Это обстоятельство наиболее важно при испытаниях боеприпасов катушечной формы, а также в случае их двухстороннего торцевого инициирования.
Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение материальных затрат при одновременном повышении точности измерений с целью использования автоматизированных систем сбора и обработки информации об осколочных полях испытуемых боеприпасов.
Решение задачи достигается тем, что в известной мишенной обстановке для испытания боеприпасов с круговым осколочным полем, содержащей вертикальную стенку, стойку для размещения боеприпаса в горизонтальном положении и систему подрыва и регистрации осколков, в соответствии с изобретением вертикальная стенка выполнена в виде набора щитов, перекрывающих угол разлета осколков в горизонтальной плоскости и размещенных от центра мишенной обстановки на расстояниях, пропорциональных плотности осколочного поля в направлении разлета.
2
i-1
i
На практике при испытаниях боеприпасов плотность осколочного поля определяют как количество осколков, приходящихся на единицу площади щита мишенной стенки. При этом перед подрывом боеприпаса мишенная стенка размечается на зоны размером 1×1 м. В этих зонах осуществляется подсчет числа осколков, попавших в площадь 1 м. В дальнейшем производится пересчет количества осколков, приходящихся на угловые зоны и летающих  в пространстве, ограниченном угловыми интервалами Δα, Δφ (φ÷φ), где Δα и Δφ - двугранные углы, соответственно в меридиональной и экваториальной плоскостях боеприпаса.
Общая площадь щита-стенки является функцией его длины и высоты. Длина зависит от радиуса расположения щита от центра подрыва боеприпаса. При полуцилиндрическом щите она равна πR, где π=3,14, a R - радиус щита. Высота щита обычно остается постоянной при подрыве боеприпаса в горизонтальном положении.
Учитывая, что количество осколков, попадающих в центральную часть щита-стенки, существенно выше аналогичной характеристики в его периферических зонах, центральную часть щита целесообразно размещать на больших расстояниях от центра подрыва боеприпаса.
Выполнение мишенной стенки в виде набора щитов, перекрывающих угол разлета осколков и расположенных на различных расстояниях, пропорциональных плоскости осколочного поля, позволяет более точно задать ее конфигурацию в соответствии с прогнозируемым фронтом разлета осколков боеприпаса, что обеспечивает более точную оценку характеристик осколочного поля.
Следует отметить, что закон распределения осколков по направлениям разлета может быть получен также и расчетным путем. Основное содержание расчетов сводится к определению формы оболочки заряда в момент ее разрушения, определяющей направление полета осколков, образующихся из каждого данного сечения оболочки.
Перед проведением испытаний боеприпасов необходимо провести оценку плотности осколочного поля и количества осколков, летящих в зонах, ограниченных двугранным углом Δα в меридиональной и Δφ в экваториальной плоскости боеприпаса. Количество осколков, летящих в этом двугранном угле, постоянно, а площадь зоны расстояния до щита R можно определить по зависимости
Плотность осколочного поля, т.е. количество осколков, приходящих в единицу площади, уменьшается пропорционально квадрату расстояния до щита от центра подрыва. Ширина угловой зоны обычно составляет 2°.
Для практических целей можно использовать следующие расчетные данные. При увеличении радиуса расположения щита R в два раза плотность осколочного поля ρ снижается в четыре раза, при увеличении R в три раза ρ снижается в девять раз; при увеличении R в пять раз ρ снижается в двадцать пять раз.
В качестве примера изобретение схематично иллюстрируется чертежами для двух вариантов осколочного поля:
- с максимальной плотностью в центральной части - фиг. 1;
- с максимальной плотностью в периферийных частях по торцам боеприпаса - фиг. 2.
1
2
3
1
2
3
На фиг. 1 приведена схема трехщитовой мишенной обстановки с законом распределения количества осколков по направлениям, в котором максимум плотности осколочного поля 1 приходится на центральную зону оболочки (корпуса) боеприпаса 2 в направлении, перпендикулярном его продольной оси. Щиты 3 располагаются на различных радиусах R, R и R, обеспечивая перехват 100% осколков. При этом R>R>R, что соответствует закону распределения количества осколков N.
1
2
3
3
1
2
На фиг. 2 приведена схема мишенной обстановки с законом распределения количества осколков по направлениям, в котором наибольшее их количество находится в периферийных зонах осколочного поля 1, создаваемого боеприпасом 2. Щиты 3 располагаются также на различных расстояниях R, R и R от эпицентра подрыва, но R>R>R.
Необходимое количество щитов, необходимых для монтажа конкретной мишенной обстановки, определяется конструкцией боеприпаса и, соответственно, прогнозируемым законом распределения плотности его осколочного поля.
Современные боеприпасы отличаются чрезвычайно высокой плотностью осколочного поля, достигающей более 90 осколков на квадратный метр. Поэтому при регистрации процесса испытаний фотографическими методами наблюдается наложение вспышек при пробитии щита близколетящими друг от друга осколками, вне зависимости от их массы/размеров. Это усложняет возможность автоматизированного получения достоверной информации только по результатам съемки и требует дополнительной визуальной оценки результатов, т.е. дополнительных трудозатрат.
Вышеописанное же в предлагаемом изобретении выполнение мишенной обстановки в виде набора разноудаленных щитов дает возможность существенно снизить наложения вспышек при пробитии осколками щита, что позволит получить более достоверную информацию о скоростных параметрах осколочного поля при различных плотностях потока осколков, повысить точность измерения скоростей осколков как в потоке, так и отдельно каждого, а также сократить материальные затраты на изготовление мишенной обстановки.
Источники информации
1. А.Н.Дорофеев, П.П.Морозов, Р.С.Саркисян «Авиационные боеприпасы», изд. ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1978 г.? стр. 211
2. Патент России №2493538, F42B 35/00, 2012 г.
3. Патент России №2482439, F42B 35/00, 2012 г.
4. Патент России №2131583, F42B 35/00, 1999 г. (Прототип)