О высокоскоростном проникании стержней из пористого материала

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2016. № 5

может достигать 10 км/с, а скорость хвостовой — 1,5…2,0 км/c). С позиции гео-

метрии и кинематики движения кумулятивную струю можно рассмотреть как гра-

диентный стержень, движущийся с увеличением длины вследствие наличия гра-

диента осевой скорости [2, 3]. Удлинение кумулятивной струи в процессе движе-

ния к преграде обеспечивает повышение ее пробивной способности, так как длина

струи наряду с плотностью ее материала относится к числу основных факторов,

определяющих глубину проникания струи в преграду [4].

Применение в кумулятивных зарядах облицовок, спрессованных из метал-

лического порошка [5, 6], позволяет формировать кумулятивные струи, состо-

ящие из отдельных, не связанных между собой мелкодисперсных частиц. Отсут-

ствие в таких струях при их растяжении прочностных сил исключает развитие

пластической неустойчивости с последующим распадом струи на отдельные

безградиентные элементы, как это происходит в случае монолитных струй [7].

Способность к неограниченному осевому удлинению кумулятивной струи из

порошкового материала дает возможность повысить ее пробивное действие по

сравнению с аналогичным действием струи из монолитного материала [8–10].

Однако это потенциальное преимущество порошковых кумулятивных струй,

обусловленное их внутренней структурой, может быть дезавуировано вслед-

ствие проявления другого эффекта, также связанного со структурой порошко-

вой струи [11, 12]. Отсутствие в порошковой струе внутренних сил, противодей-

ствующих ее разуплотнению, может вызвать существенное снижение средней

плотности струи и, соответственно, ее проникающей способности [13–15].

Для определения эффективности функционирования кумулятивных зарядов

с облицовками из порошкового материала необходимо выяснение особенностей

высокоскоростного проникания удлиненных пористых ударников. С учетом это-

го может быть дан ответ на следующий вопрос: насколько применима для расчета

пробивного действия порошковой кумулятивной струи формула Лаврентьева [4],

которую используют для определения глубины проникания в преграду удлинен-

ных ударников при достаточно высоких скоростях взаимодействия (когда можно

пренебречь прочностными свойствами материалов) и устанавливает пропорцио-

нальность глубины проникания длине ударника и квадратному корню из соот-

ношения плотностей материалов ударника и преграды?

Экспериментально и на основе численного моделирования было показано,

что пористый ударник из металлических опилок проникает в преграду в гидро-

динамическом режиме (с растеканием материала ударника по поверхности кра-

тера в преграде в процессе проникания) глубже, чем равный ему по массе и

диаметру монолитный [16]. С увеличением степени разуплотнения пористого

ударника его пробивное действие по сравнению с действием монолитного удар-

ника возрастает. Однако представленные в работе [16] результаты имеют част-

ный характер и не дают четкого объяснения физических причин обнаруженно-

го эффекта, что в свою очередь не позволяет выйти на какие-либо обобщения

относительно характера его проявления в различных условиях. Кроме того,