Экспериментальные исследования параметров функционирования удлиненных зарядов различной конфигурации
Существующая проблема. В настоящее время подробно изучено струеобразование осесимметричных кумулятивных зарядов. Такие же процессы, как формирование кумулятивного ножа в УКЗ, процесс обжатия и параметры схлопывания облицовки заряда изучены недостаточно, хотя знание их необходимо для конструирования и рационального применения удлиненных кумулятивных зарядов. Особенностью исследования является то, что полученные экспериментальные данные рассматриваются не только с точки зрения исходных данных для оптимизации параметров при конструировании зарядов, но и как основа для создания математических моделей функционирования изделий.
Идея работы. Общий подход, используемый для разработки математических моделей, представляет собой комбинированный экспериментально-аналитический метод исследования.
Детали исследования. В статье изучен процесс формирования кумулятивного ножа удлиненных кумулятивных зарядов и его воздействие на преграду при помощи разделения на ряд последовательно происходящих явлений, что в конечном счете позволяет определить эффективность действия таких зарядов. Преимущество данного подхода заключается в исключении части возможных ошибок исследователей при выполнении натурных опытов, а также позволяет проводить поэтапную проверку разработанной математической модели по результатам проведенных опытов.
С точки зрения практической значимости результатов исследования можно отметить следующее: авторами установлено, что величина скорости движения оболочки оказывает влияние на такой параметр процесса функционирования удлиненного кумулятивного заряда, как угол наклона фронта движения оболочки и облицовки, и в конечном счете кумулятивного ножа к боковой поверхности заряда. Очевидно, что учет этого явления на этапе проектирования различных конструкций удлиненных кумулятивных зарядов позволит повысить их эффективность.
Сравнение экспериментальных и расчетных данных показывает, что не следует учитывать прочность оболочки, так как скорость оболочки практически не меняется при ее движении. Расчетные результаты, полученные без учета прочности, весьма близки к экспериментальным данным, и, следовательно, предложенный метод расчета может быть использован при описывании движения оболочки. Следует отметить, что в реальных экспериментах оболочка набирает скорость близкую к максимуму за несколько большее время, чем получается при расчетах. Поэтому и схлопывание облицовки в экспериментах происходит за несколько большее время, чем получается при расчетах.
Величины углов наклона фронта движения кумулятивной струи к боковой поверхности заряда, определяемые по предложенной в статье методике, как отношение скорости движения головной части струи к скорости детонации заряда, лежат в пределах 29°-21° у зарядов УКЗ-13М, 20-22° - у зарядов УКЗ-11М; 23-24°- у зарядов УКЗ-7М, что соответствует величинам отношения лежащих в пределах от 0,31 до 0,415.
Таблица. Расчетные значения параметров системы «струя-пест»
Тип заряда | Скорости | l | lc | mc | r1 | ||
V0 | Vn | Vc |
|
|
|
| |
| м/с | м/с | м/с | мм | мм | г | мм |
УКЗ-7М | 3100 | 720 | 2500 | 3,5 | 0,9 | 1,5 | 0,2 |
УКЗ-11М | 2900 | 630 | 2150 | 5,8 | 1,8 | 3,8 | 0,3 |
УКЗ-13М | 2600 | 580 | 1800 | 6,31 | 2,02 | 4,5 | 0,32 |
Результаты экспериментального определения параметров детонации различных типов зарядов были выполнены на основе кинограмм.
Рисунок 1 - Кинограмма процесса прохождения детонации по удлиненному заряду при инициировании в торец заряда
Анализ и статистическая обработка кинограммы показывает, что процесс детонации для зарядов УКЗ-7М проходит со скоростью 8125 м/с, для зарядов УКЗ-11М - со скоростью 8750 м/с и для зарядов УКЗ-13М - со скоростью 9200 м/с.
Заключение. В результате данного исследования предложено расширить область использования кумулятивных удлиненных зарядов в горном деле, а именно при добыче полезных ископаемых. Так для зарядов типа УКЗ-7М, УКЗ-11М и УКЗ-13М установлено, что скорости детонации определяются плотностью запрессовки составов и составляют диапазон 8200÷9000 м/с. Величина скорости движения оболочки оказывает влияние на такой параметр процесса функционирования удлиненного кумулятивного заряда, как угол наклона фронта движения оболочки и облицовки, и, в конечном счете, кумулятивного ножа, к боковой поверхности заряда.