Анализ противокумулятивной стойкости электродинамической защиты с реализацией "отсечки" емкостного накопителя энергии

Для повышения эффективности разрушения металлических кумулятивных струй мощным импульсом электрического тока, формируемым системой электродинамической защиты, предложено использовать известный прием отсечки емкостного накопителя энергии в момент, когда напряжение на нем при реализации периодического режима разряда становится равным нулю. Вследствие исключения перезарядки емкостного накопителя обеспечивается лучшее согласование закона изменения силы тока в разрядном контуре со временем движения через межэлек-тродный промежуток различных участков кумулятивной струи. Исследования проведены на основе расчетной методики, в которой в качестве возможных физических механизмов снижения проникающей способности кумулятивных струй при мощном электродинамическом воздействии рассмотрены развитие магнитогидродинамической неустойчивости струи перетяжечного типа и диспергирование ее материала с радиальным рассеянием. Выполнен сравнительный анализ противокумулятивной стойкости электродинамической защиты с отсечкой и без отсечки емкостного накопителя. Установлено, что прием отсечки емкостного накопителя позволяет при фиксированном значении его энергии уменьшить остаточную глубину проникания кумулятивной струи в преграду. При этом достигаемый эффект снижения пробивного действия кумулятивного заряда зависит от параметров разрядного контура.

Литература

[1] Walters W.P., Zukas J.A. Fundamentals of shaped charges. New York: Wiley, 1989. 398 p.

[2] Орленко Л.П., ред. Физика взрыва. В 2 т. Т. 2. М.: Физматлит, 2004. 656 с.

[3] Федоров С.В., Бабкин А.В., Ладов С.В. О влиянии магнитного поля, создаваемого в облицовке кумулятивного заряда, на его пробивное действие // Физика горения и взрыва. 1999. Т. 35. № 5. С. 145-146. URL: http://www.sibran.ru/journals/issue.php?ID=120194&ARTICLE_ID=122489

[4] Федоров С.В., Бабкин А.В., Ладов С.В. Проявление магнитокумулятивного эффекта при взрыве кумулятивного заряда с созданным в его облицовке аксиальным магнитным полем // Журнал технической физики. 2003. Т. 73. № 8. С. 111-117. URL: http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/8053

[5] Федоров С.В. О возможности "отсечки" лидирующего высокоскоростного участка металлической струи при взрыве кумулятивного заряда в аксиальном магнитном поле // Боеприпасы и высокоэнергетические конденсированные системы. 2008. № 2. С. 73-80.

[6] О возможности снижения пробивного действия кумулятивных зарядов в магнитном поле / С.В. Федоров, А.В. Бабкин, С.В. Ладов, Г.А. Швецов, А.Д. Матросов // Прикладная механика и техническая физика. 2007. Т. 48. № 3. С. 112-120. URL: http://sibran.ru/journals/issue.php?ID=120032&ARTICLE_ID=126812

[7] Федоров С.В., Бабкин А.В., Ладов С.В. Особенности инерционного удлинения высокоградиентного проводящего стержня в продольном низкочастотном магнитном поле // Инженерно-физический журнал. 2001. Т. 74. № 2. С. 79-86.

[8] Бабкин А.В., Ладов С.В., Маринин В.М., Федоров С.В. Численное моделирование и определение закономерностей деформирования и разрушения металлических кумулятивных струй // Химическая физика. 1999. Т. 18. № 10. С. 26-36.

[9] Федоров С.В., Болотина И.А. Магнитно-импульсное уплотнение формируемых взрывом высокоскоростных металлических элементов в свободном полете // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2012. № 12. С. 183-196. DOI: 10.7463/1212.0496555 URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/496555.html

[10] Федоров С.В. Усиление магнитного поля в металлических кумулятивных струях при их инерционном удлинении // Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41. № 1. С. 120-128. URL: http://sibran.ru/journals/issue.php?ID=120226&ARTICLE_ID=125052

[11] Поведение металлических кумулятивных струй при пропускании по ним импульсного электрического тока / Г.А. Швецов, А.Д. Матросов, А.В. Бабкин, С.В. Ладов, С.В. Федоров // Прикладная механика и техническая физика. 2000. Т. 41. № 3. С. 19-25. URL: http://sibran.ru/journals/issue.php?ID=119990&ARTICLE_ID=123688

[12] Федоров С.В., Бабкин А.В., Колпаков В.И. О возможности генерации сильных магнитных полей в проводящих материалах при проникании в них высокоскоростных тел // Прикладная механика и техническая физика. 2000. Т. 41. № 3. С. 13-18. URL: http://sibran.ru/journals/issue.php?ID=119990&ARTICLE_ID=123687

[13] Федоров С.В., Бабкин А.В., Демидков С.В. Об усилении магнитного поля в идеально проводящей среде при проникании в нее высокоскоростной струи // Инженерно-физический журнал. 2000. Т. 73. № 6. С. 1268-1277.

[14] Федоров С.В., Колпаков В.И., Бабкин А.В. Проникание плоской кумулятивной струи в идеально проводящую преграду с поперечным магнитным полем // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2000. № 2. С. 80-92.

[15] Федоров С.В. О генерации магнитного поля в области сдвигового деформирования проводящего материала при высокоскоростном проникании // Прикладная механика и техническая физика. 2001. Т. 42. № 3. С. 15-23. URL: http://sibran.ru/journals/issue.php?ID=119996&ARTICLE_ID=122946

[16] Федоров С.В., Бабкин А.В. О генерации магнитного поля при сдвиговом движении вязкой проводящей среды // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2002. Т. 122. № 2(8). С. 310-319. URL: http://www.jetp.ac.ru/cgi-bin/r/index/r/122/2/p310?a=list

[17] Pollock C.E. Electromagnetic effect of the natural hydrodynamic instability of stretching, high velocity, metallic jets // Megagauss Magnetic Field Generation and Pulsed Power Applications. New York: Nova Sci. Publ., 1994. P. 309-316.

[18] Павловский А.И., Пляшкевич Л.Н., Шувалов А.М., Бродский А.Я. Экспериментальные исследования разрушения кумулятивной струи импульсом тока // Журнал технической физики. 1994. Т. 64. № 2. С. 76-82. URL: http://journals.ioffe.ru/articles/18637

[19] Павловский А.И., Пляшкевич Л.Н., Шувалов А.М., Бродский А.Я. Исследование некоторых особенностей процесса разрушения кумулятивной струи в сильноточном режиме // Журнал технической физики. 1994. Т. 64. № 5. С. 43-48. URL: http://journals.ioffe.ru/articles/18705

[20] Матросов А.Д., Швецов Г.А. Экспериментальное исследование токовой неустойчивости кумулятивных струй // Прикладная механика и техническая физика. 1996. Т. 37. № 4. С. 9-14. URL: http://sibran.ru/journals/issue.php?ID=119967&ARTICLE_ID=132702

[21] Разрушение кумулятивных струй током / Л.Н. Пляшкевич, А.М. Шувалов, Г.М. Спиров, А.Я. Бродский, Е.М. Димант, Н.Б. Лукьянов, Б.С. Макаев, А.Г. Репьёв, С.В. Гайдаш, А.С. Зайцев // Физика горения и взрыва. 2002. Т. 38. № 5. С. 124-127. URL: http://sibran.ru/journals/issue.php?ID=120212&ARTICLE_ID=121648

[22] Effect of external magnetic fields on shaped-charge operation / G.A. Shvetsov, A.D. Matrosov, S.V. Fedorov, A.V. Babkin, S.V. Ladov // International Journal of Impact Engineering. 2011. Vol. 38. No. 6. P. 521-526. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2010.10.024 URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734743X10001703

[23] Григорян В.А., ред. Защита танков. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 327 с.

[24] Ogorkiewicz R.M. Future tank armors revealed // Janes Int. Defense Review. 1997. No. 5. P. 50-51.

[25] Бабкин А.В., Ладов С.В., Федоров С.В. Электрическая защита перспективной боевой машины XXI века // Оборонная техника. 2000. № 1-2. С. 19-25.

[26] Федоров С.В. Электродинамическая защита от кумулятивных средств поражения: физические аспекты функционирования // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2014. № 3. С. 79-100.

[27] Федоров С.В. Электродинамическая защита от кумулятивных средств поражения: перспективы практической реализации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2014. № 4. С. 12-32.

[28] Прогнозирование пробивной способности металлических кумулятивных струй при пропускании по ним мощного импульса электрического тока / С.В. Федоров, А.В. Бабкин, С.В. Ладов, Г.А. Швецов, А.Д. Матросов // Журнал технической физики. 2003. Т. 73. № 7. С. 28-36. URL: http://journals.ioffe.ru/articles/8017

[29] Littlefield D.L., Powell J.D. The effect of electromagnetic fields on the stability of a uniformly elongating plastic jet // Physics of Fluids A. 1990. Vol. 2. No. 12. P. 2240-2248.

[30] Littlefield D.L. Finite conductivity effects on the MHD instabilities in uniformly elongating plastic jets // Physics of Fluids A. 1991. Vol. 3. No. 6. P. 1666-1673.

[31] Федоров С.В., Бабкин А.В., Ладов С.В. Развитие магнитогидродинамической неустойчивости на подвергающейся электродинамическому воздействию кумулятивной струе // Оборонная техника. 1998. № 1-2. С. 49-56.

[32] Бабкин А.В., Колычев М.Е., Ладов С.В., Федоров С.В. О возможном механизме разрушения кумулятивной струи импульсом тока // Оборонная техника. 1995. № 4. С. 47-54.

[33] Бабкин А.В., Ладов С.В., Маринин В.М., Федоров С.В. Влияние сжимаемости и прочности материала кумулятивных струй на особенности их инерционного растяжения в свободном полете // Прикладная механика и техническая физика. 1997. Т. 38. № 2. С. 10-18. URL: http://sibran.ru/journals/issue.php?ID=119971&ARTICLE_ID=132281

[34] Experimental study of electromagnetic effects on solid copper jets / P. Appelgren, M. Skoglund, P. Lundberg, L. Westerling, A. Larsson, T. Hurtig // Journal of Applied Mechanics. 2010. Vol. 77. No. 1. P. 1-7. DOI: 10.1115/1.3172251 URL: http://appliedmechanics.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1420573

[35] Федоров С.В. Об эффекте рассеивания металлических кумулятивных струй при пропускании по ним мощного импульса электрического тока // Журнал технической физики. 2012. Т. 82. № 10. С. 18-30. URL: http://journals.ioffe.ru/articles/10718

[36] Селиванов В.В., ред. Средства поражения и боеприпасы. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 984 с.

[37] Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля. М.: Мир, 1972. 392 с.

[38] Ford M.D., Dorr G.B., Toepfer A.J. Design and testing of a compact electromagnetic armor power system // Proc. of the 11th Annual US Army Ground Vehicle Survivability Symp. 2000.