WYKORZYSTANIE TECHNIK KOMPUTEROWYCH W TEORETYCZNYM I DOŚWIADCZALNYM BADANIU AMUNICJI PENETRUJĄCEJ TYPU EFP

Podobne dokumenty
Koncepcja technologii spiekanych wkładek metalicznych do ładunków EFP

Materiały Wysokoenergetyczne / High-Energetic Materials, 2015, 7, ISSN

SYMULACYJNE BADANIE SKUTECZNOŚCI AMUNICJI ODŁAMKOWEJ

ANALIZA NUMERYCZNA DEFORMACJI WALCOWEJ PRÓBKI W ZDERZENIOWYM TEŚCIE TAYLORA

Zastosowanie ładunków kumulacyjnych do perforacji odwiertów geologicznych

Badanie zjawiska wybuchu z wykorzystaniem komputerowych metod numerycznych wybuch w powietrzu.

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

ANALIZA NUMERYCZNA ZMIANY GRUBOŚCI BLACHY WYTŁOCZKI PODCZAS PROCESU TŁOCZENIA

Nacinacz kumulacyjny badania symulacyjne i próby sprawnościowe nowego urządzenia do przywracania cyrkulacji w odwiercie

Koncepcja technologii wytwarzania wkładek proszkowych do ładunków kumulacyjnych stosowanych w perforacji odwiertów geologicznych

Analiza numeryczna ładunków kumulacyjnych do inicjowania propelantów modyfikowanych

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

BADANIA EKSPERYMENTALNE WPŁYWU DEFORMACJI ŁADUNKU KUMULACYJNEGO NA ZMNIEJSZENIE SKUTECZNOŚCI STRUMIENIA KUMULACYJNEGO

Ćwiczenie nr 2. Pomiar energii promieniowania gamma metodą absorpcji

Najnowsze rozwiązania stosowane w konstrukcji wirówek odwadniających flotokoncentrat i ich wpływ na osiągane parametry technologiczne

Analiza numeryczna uderzenia pocisku z głowicą kumulacyjną w pancerz wykonany z kątowników

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

Doświadczenia w eksploatacji gazomierzy ultradźwiękowych

Identyfikacja zagrożeń załogi pojazdów specjalnych podczas wybuchu

WYKONANIE BADAŃ POLIGONOWYCH DEMONSTRATORÓW TECHNOLOGII ZAPALNIKÓW Z SAMOLIKWIDATOREM DCR-2 DO AMUNICJ I GRANATNIKÓW RPG-76 KOMAR CZĘŚĆ I

Modelowanie i symulacja zagadnień biomedycznych PROJEKT BARTŁOMIEJ GRZEBYTA, JAKUB OTWOROWSKI

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

REJESTRACJA WARTOŚCI CHWILOWYCH NAPIĘĆ I PRĄDÓW W UKŁADACH ZASILANIA WYBRANYCH MIESZAREK ODLEWNICZYCH

Porównanie wyników symulacji wpływu kształtu i amplitudy zakłóceń na jakość sterowania piecem oporowym w układzie z regulatorem PID lub rozmytym

Spis treści. Przedmowa 11

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

MODELOWANIE ROZKŁADU TEMPERATUR W PRZEGRODACH ZEWNĘTRZNYCH WYKONANYCH Z UŻYCIEM LEKKICH KONSTRUKCJI SZKIELETOWYCH

KOAKSJALNY MAGNETOKUMULACYJNY GENERATOR PRĄDU

Spis treści Przedmowa

WSTĘPNE BADANIA TEORETYCZNO-DOŚWIADCZALNE MIOTANIA MODELU POCISKU PG-7

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

WÓJCIK Ryszard 1 KĘPCZAK Norbert 2

Badanie reakcji materiałów wysokoenergetycznych na uderzenie strumienia kumulacyjnego

BADANIA EKSPERYMENTALNE LEKKIEGO CZOŁGU NA BAZIE WIELOZADANIOWEJ PLATFORMY BOJOWEJ

Modelowanie matematyczne a eksperyment

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

PL B1. GŁÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWA, Katowice, PL BUP 05/ WUP 09/18. JAN DRZEWIECKI, Pszczyna, PL RZECZPOSPOLITA POLSKA

Nowoczesne metody metalurgii proszków. Dr inż. Hanna Smoleńska Materiały edukacyjne DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO Część III

Optymalizacja konstrukcji wymiennika ciepła

Proces wykonywania modeli z nowej generacji mas modelowych stosowanych w metodzie wytapianych modeli analiza symulacyjna

WPŁYW WIELKOŚCI LUZU MATRYCOWEGO W PROCESIE TŁOCZENIA NA KSZTAŁT WYTŁOCZKI Z UWZGLĘDNIENIEM PŁASKIEJ ANIZOTROPII

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Mechaniczny Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu LABORATORIUM TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

TEORETYCZNY MODEL PANEWKI POPRZECZNEGO ŁOśYSKA ŚLIZGOWEGO. CZĘŚĆ 3. WPŁYW ZUśYCIA PANEWKI NA ROZKŁAD CIŚNIENIA I GRUBOŚĆ FILMU OLEJOWEGO

DYNAMIKA ŁUKU ZWARCIOWEGO PRZEMIESZCZAJĄCEGO SIĘ WZDŁUŻ SZYN ROZDZIELNIC WYSOKIEGO NAPIĘCIA

Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

SYMULACJA kwiecień 2011

Ćwiczenie: "Kinematyka"

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Projekt rejestratora obiektów trójwymiarowych na bazie frezarki CNC. The project of the scanner for three-dimensional objects based on the CNC

MESKO Spółka Akcyjna Ul. Legionów 122, Skarżysko-Kamienna

KONKURS FIZYCZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA MAZOWIECKIEGO

Badania charakterystyki sprawności cieplnej kolektorów słonecznych płaskich o zmniejszonej średnicy kanałów roboczych

Podczas wykonywania analizy w programie COMSOL, wykorzystywane jest poniższe równanie: 1.2. Dane wejściowe.

Praca. Siły zachowawcze i niezachowawcze. Pole Grawitacyjne.

Modelowanie skutków awarii przemysłowych w programie RIZEX-2

MODELOWANIE POŁĄCZEŃ TYPU SWORZEŃ OTWÓR ZA POMOCĄ MES BEZ UŻYCIA ANALIZY KONTAKTOWEJ

BADANIA POLIGONOWE PARTII PROTOTYPOWEJ NABOI Z POCISKIEM DYMNYM DO 98 mm MOŹDZIERZA M-98

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

OPTYMALIZACJA ZBIORNIKA NA GAZ PŁYNNY LPG

MESKO Spółka Akcyjna Ul. Legionów 122, Skarżysko-Kamienna

GŁOWICE GX-1 DOSTARCZONE POLSKIEJ ARMII

Spis treści. UTK Urządzenia Techniki Komputerowej. Temat: Napędy optyczne

DOBÓR KSZTAŁTEK DO SYSTEMÓW RUROWYCH.SZTYWNOŚCI OBWODOWE

NARZĘDZIA ŚCIERNE KLASY PREMIUM DO OBRÓBKI METALU

MODELOWANIE OBCIĄŻEŃ ZIAREN AKTYWNYCH I SIŁ W PROCESIE SZLIFOWANIA

ACR PH-1 Test Phantom

BADANIA EKSPERYMENTALNE WYBRANEGO TYPU PANCERZA PRĘTOWEGO EXPERIMENTAL TESTS OF THE CHOSEN TYPE OF THE ROD ARMOUR

Analiza dynamiki fali gazowej 1. wytwarzanej przez elektrodynamiczny impulsowy zawór gazowy

Nauka o Materiałach. Wykład I. Zniszczenie materiałów w warunkach dynamicznych. Jerzy Lis

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Ćwiczenie 5 POMIARY TWARDOŚCI. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie

KOMPUTEROWE MODELOWANIE I OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE ZBIORNIKÓW NA GAZ PŁYNNY LPG

MESKO Spółka Akcyjna Ul. Legionów 122, Skarżysko-Kamienna

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

JAK POPRAWIĆ IZOLACJĘ AKUSTYCZNĄ W BUDYNKACH PRZEMYSŁOWYCH?

Kompensatory stalowe. Produkcja. Strona 1 z 76

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

Oddziaływanie cząstek z materią

Blok 6: Pęd. Zasada zachowania pędu. Praca. Moc.

KAMERA DO ZDJĘĆ SZYBKICH JAKO URZĄDZENIE ZASTĘPCZE DO POMIARU PRĘDKOŚCI POCISKU

OPRACOWANIE I BADANIA PORÓWNAWCZE MODELU ZAPALNIKA WP-7 OPRACOWANIE I BADANIA PORÓWNAWCZE MODELU ZAPALNIKA WP-7

ANALIZA ROZDRABNIANIA WARSTWOWEGO NA PODSTAWIE EFEKTÓW ROZDRABNIANIA POJEDYNCZYCH ZIAREN

Zasady projektowania systemów stropów zespolonych z niezabezpieczonymi ogniochronnie drugorzędnymi belkami stalowymi. 14 czerwca 2011 r.

Mierzymy długość i szybkość fali dźwiękowej. rezonans w rurze.

METODA ELEMENTÓW SKOŃOCZNYCH Projekt

POMIAR CIŚNIENIA W PRZESTRZENIACH MODELOWEJ FORMIERKI PODCIŚNIENIOWEJ ORAZ WERYFIKACJA METODYKI POMIAROWEJ

WZORU UŻYTKOWEGO (19,PL <11) 62049

MESKO Spółka Akcyjna Ul. Legionów 122, Skarżysko-Kamienna

ZWARTE PRĘTY ROZRUCHOWE W SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 03/14. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

Analiza numeryczna ruchu ciała ludzkiego poddanego obciążeniu wybuchem Numerical analysis of the human body under explosion

The development of the technological process in an integrated computer system CAD / CAM (SerfCAM and MTS) with emphasis on their use and purpose.

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

WYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA ROK SZKOLNY 2017/ ) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych

Optymalizacja konstrukcji pod kątem minimalizacji wagi wyrobu odlewanego rotacyjnie studium przypadku. Dr inż. Krzysztof NADOLNY. Olandia

Laboratorium LAB1. Moduł małej energetyki wiatrowej

2. ANALIZA NUMERYCZNA PROCESU

Transkrypt:

Prof. dr hab. inż. Bogdan ZYGMUNT Dr inż. Bogdan MACHOWSKI Mgr inż. Mirosław MAKOWSKI Wojskowa Akademia Techniczna Dr inż. Zenon WILK Mgr inż. Piotr KOŚLIK Instytut Przemysłu Organicznego w Warszawie, Oddział w Krupskim Młynie WYKORZYSTANIE TECHNIK KOMPUTEROWYCH W TEORETYCZNYM I DOŚWIADCZALNYM BADANIU AMUNICJI PENETRUJĄCEJ TYPU EFP Streszczenie: Artykuł prezentuje wyniki doświadczalnych oraz teoretycznych badań nad małokalibrowymi pociskami EFP (średnica 45 mm). W pracy przedstawiono rezultaty symulacji komputerowej procesu formowania pocisku z proszkową wkładką sferyczną. Analiza numeryczna została przeprowadzona w programie ANSYS-AUTODYN 2D. Przeprowadzone testy poligonowe potwierdziły poprawność wyników numerycznych. Badania poligonowe wsparte zostały wynikami z rejestracji procesu kamerą do zdjęć szybkich. Wybrane kadry z procesu formowania pocisku oraz penetracji bariery umieszczone zostały w artykule. Najważniejszym wnioskiem jest potwierdzenie założenia o możliwości budowy pocisków EFP z wkładkami wykonanymi z proszków metali o zdolności przebijania porównywalnej do pocisków EFP z wkładkami z litych metali. THE USE OF COMPUTER TECHNIQUES IN THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF PENETRATING AMMUNITION TYPE EFP Abstract: The paper presents the results of the theoretical experimental researches of a small-caliber EFP charges (45mm diameter). The results of computer simulation of the process of the formation of the projectile and then drive the spherical and lens liners cumulative were introduced. Numerical analysis was performed in the ANSYS AUTODYN 2D. All the polygon tests confirmed the data obtained from the numerical analysis. Experimental part was registered by using fast camera recorders. A few pictures of selected EFP projectiles charges and multilayered barriers perforation were presented. The most important conclusion is that the tests which were carried out confirmed the authors assumptions that there is a possibility of constructing EFP charge liners of metal powder (based on copper, tungsten, aluminum) with a comparable (similar) ability to perforation of steel targets just like for EFP charge liners made of pressed metal. Słowa kluczowe: technika komputerowa, amunicja penetrująca Keywords: computer technology, penetrating ammunition 863

1. WPROWADZENIE Kluczowym elementem ładunków kumulacyjnych, zarówno klasycznych, jak i EFP, decydującym o efektywności militarnej (zdolności przebicia pancerza), jest wkładka kumulacyjna. W ładunkach kumulacyjnych typu EFP wkładka kumulacyjna ma zwykle kształt wycinka powierzchni kuli o wysokości mniejszej od połowy promienia lub kształt zbliżony do stożka o kącie wierzchołkowym większym od 120. Wkładka kumulacyjna do ładunków EFP jest projektowana łącznie z ładunkiem materiału wybuchowego w taki sposób, aby cała masa wkładki uformowana w pocisk posiadała maksymalną prędkość, a więc również energię kinetyczną [1-4]. Z uwagi na odmienną konstrukcję ładunków EFP i klasycznych ładunków kumulacyjnych z wkładką stożkową, zdecydowanie różne są kształty otworów wydrążonych przez te ładunki w przeszkodach, zwłaszcza w grubych płytach metalowych. Klasyczny strumień kumulacyjny drąży w płycie pancernej wąski otwór o głębokości do 10 kalibrów ładunku, podczas gdy ładunek EFP wybija w płycie pancernej otwór o głębokości do 0,8 kalibru ładunku i średnicy do jednego kalibru. Istotny wpływ na skuteczność działania ładunku EFP, oprócz prędkości uformowanego pocisku, ma wysoka gęstość materiału wkładki, przy zachowaniu cechy jej dobrej plastyczności w warunkach naddźwiękowych dynamicznych oddziaływań z przeszkodą. Na rysunku 1 przedstawiono schematycznie budowę klasycznego ładunku kumulacyjnego i ładunku EFP oraz porównano ich podstawowe cechy użytkowe. Zasięg rażenia od miejsca wybuchu do 1 metra Głębokość przebicia pancerza 3 10 kalibrów Zasięg rażenia od miejsca wybuchu do 200 metrów Głębokość przebicia pancerza 0,4 0,8 kalibra Rys. 1. Schematyczna budowa klasycznego ładunku kumulacyjnego oraz ładunku EFP Podstawową różnicą wynikającą z konstrukcji obu rodzajów ładunków kumulacyjnych jest to, że metalowe wkładki napędzone energią produktów detonacji ulegają deformacji w odmienny sposób. Napędzona do prędkości 1-2,5 km/s cała wkładka sferyczna formuje się w pocisk monolityczny na odległości od kilku decymetrów do kilku metrów (zależnie od kalibru) i porusza się w takiej postaci na odległość kilkuset metrów, tracąc powoli prędkość (energię) w powietrzu. Stożkowa wkładka kumulacyjna (klasyczna) w trakcie detonacji ładunku jest zgniatana symetrycznie i z jej wewnętrznych warstw generowany jest strumień kumulacyjny o średnicy do kilku milimetrów, którego czoło porusza się prędkością dochodzącą do 8-10 km/s, podczas gdy zgnieciona wkładka (tzw. zbitka kumulacyjna) podąża w tym samym kierunku z prędkością ok. 1 km/s. Ze względu na monotoniczny spadek prędkości elementów strumienia, poczynając od jego czoła, strumień kumulacyjny ulega wydłużaniu w trakcie swobodnego lotu w powietrzu, aż do przerwania ciągłości i rozpadu na drobne fragmenty, które nie mają zdolności do penetracji twardych przegród. W ostatnich latach ładunki kumulacyjne EFP dużych kalibrów okazały się wyjątkowo groźnym narzędziem zniszczenia w rękach terrorystów. Początkowo w Iraku, a później w Afganistanie, zaadaptowano konstrukcję ładunków EFP do walki z opancerzonymi 864

pojazdami bojowymi sił koalicyjnych, stosując taktykę tzw. explosively formed projectile side road improvised explosive devices EFP SRIED. Wkładkę metalową o kształcie płaskiego stożka i masie wynoszącej do 5 kg produkuje się w warsztatowych odlewniach. Badania strumieni kumulacyjnych utworzonych z wkładek proszkowych, przeprowadzone z wykorzystaniem impulsowej techniki rentgenowskiej, ujawniły ich zdolność do stabilnego lotu przy zachowaniu ciągłości, znacznie dłużej trwającej w porównaniu ze strumieniami kumulacyjnymi z litego metalu. Ujawnione specyficzne zachowanie regularności i stabilności strumieni kumulacyjnych z wkładek proszkowych skłoniło autorów pracy do wykorzystania tej cechy proszkowych wkładek do konstrukcji innego rodzaju amunicji przebijającej pocisków formowanych wybuchowo (EFP). W ładunkach typu EFP wkładka kumulacyjna ma kształt wycinka powierzchni kuli (sfera) lub stożka o kącie wierzchołkowym większym od 120º. Podobnie jak zweryfikowano utarty pogląd o konieczności wykonywania stożkowych wkładek kumulacyjnych z litego metalu, również wkładki sferyczne wykonane technologią metalurgii proszków mogą okazać się pełnowartościowym zamiennikiem skomplikowanych technologicznie litych wkładek sferycznych wytwarzanych z trudno dostępnych i drogich materiałów. Przeprowadzone badania strzałowe poligonowe pozwolą praktycznie przetestować walory użytkowe sferycznych proszkowych wkładek do ładunków EFP oraz określić możliwości technologiczne zastosowania ich w amunicji bojowej. Badaniom poddano ładunki zaprojektowane i zoptymalizowane w badaniach modelowych wykonanych w Oddz. IPO w Krupskim Młynie. Głównym elementem badanym w testach poligonowych była efektywność proszkowej wkładki sferycznej wykonanej z proszków różnych metali lub ich mieszanin, mierzona zdolnością przebicia 15 mm przegrody złożonej z trzech połączonych stalowych płyt o grubości 5 mm każda (łączna grubość stalowej przegrody 15 mm). Celem przeprowadzonych poligonowych badań strzałowych było określenie charakteru procesu dynamicznego formowania proszkowego pocisku i obserwacja mechanizmu przebijania stalowej wielowarstwowej płyty oraz ocena skuteczności ładunków EFP z proszkową wkładką sferyczną (szerokokątową) wykonaną z proszków różnych metali. Wyniki eksperymentalne porównano z symulacjami komputerowymi wykonanymi w programie LS Dyna. 2. TECHNOLOGIA WYKONANIA WKŁADEK PROSZKOWYCH I ŁADUNKÓW EFP Wykonane według opracowanej technologii metalurgii proszków wkładki sferyczne zostały użyte do elaboracji ładunków EFP, stosując wysokoenergetyczny MW (flegmatyzowany różnymi substancjami heksogen lub oktogen). Istotnym technicznym czynnikiem decydującym o efektywności ładunków EFP jest sposób elaboracji i końcowego ich montażu. Wymagane jest precyzyjne wykonanie wkładki proszkowej EFP oraz elaborowanego materiału wybuchowego w osłonie ładunku metodą prasowania matrycowego. Konieczna jest wysoka precyzja montowanych elementów i stosowanej techniki prasowania gwarantująca uzyskanie symetrii osiowej i promieniowej ładunków. Z tego względu podstawowym zagadnieniem w procesie technologicznym jest spełnienie wymagań jakościowych dla elementów ładunku i przy jego wykonaniu. 865

MECHANIK 7/2013 3. WARUNKI PRZEPROWADZENIA TESTÓW POLIGONOWYCH Poligonowe stanowisko do badania strzałowego ładunków EFP i rejestracji dynamicznego (supersonicznego) zjawiska formowania przedstawiono na zdj. 1. Badany ładunek EFP z proszkową wkładką sferyczną (lub stożkową o kącie rozwarcia 120 ) umieszczony był w odcinku stalowej rury o średnicy 400 mm (z prawej), zamkniętej stalową płytą z otworem, z którego wylatywał pocisk formowany wybuchowo. Taki układ ograniczał penetrację gazów powybuchowych w kierunku lecącego pocisku, co zakłócałoby widoczność pola obserwacji. W odległości 1 m od położenia ładunku, na torze lotu pocisku, umieszczono stalową przegrodę o grubości 15 mm (z lewej). W połowie tej odległości znajdowała się cienka płytka plastikowa do pomiaru prędkości pocisku na torze. Do rejestracji procesów wybuchu użyto szybkiej kamery cyfrowej Phantom V210 firmy Vision Research umieszczonej w odległości ok. 20 m od toru lotu pocisku. Wybrano optymalną szybkość rejestracji 20 tys. klatek/s, co oznaczało uzyskiwanie kadrów co 0,05 milisekundy. Obraz z kamery zapisywany był w komputerze, co umożliwiało obróbkę filmowanych dynamicznych efektów. Zdj. 1. Stanowisko do padań strzałowych EFP Podczas badań przeprowadzono 6 eksperymentów. Pierwsze dwa polegały na detonacji lontów odpowiednio pentrytowego w osłonie PCV (pierwszy test) oraz heksogenowego w osłonie ołowianej (drugi test). Pozostałe doświadczenia dotyczyły procesów formowania ładunków EFP ich zdolności penetracji, osiąganych prędkości oraz przyspieszeń. Poniżej przedstawione zostaną wyniki uzyskane z analizy poklatkowej filmów uzyskanych szybką kamerą. Test 1 Głównym celem tego eksperymentu była weryfikacja możliwości rejestracji procesu detonacji kamerą Phantom V210, kalibracja parametrów kamery, weryfikacja doboru prędkości rejestracji oraz analiza eksplozji. W teście użyto lontu w osłonie PCV o gramaturze ok. 10 g pentrytu/m i prędkości detonacji ok. 6,8 km/s. Test umożliwił uzyskanie jednego kadru z procesu detonacji. Światło uzyskane w procesie eksplozji ułatwia rejestrację ze względu na lepsze doświetlenie sensorów kamery, co zwiększa maksymalną prędkość rejestracji. 866

Test 2 Analizie podlegał lont o gramaturze ok. 10 g heksogenu/m i prędkości detonacji ok. 7,5 km/s. Uzyskano również jeden kadr z procesu detonacji. Część energii wybuchu przekazana ciężkiej osłonie ołowianej. Gazy mają niską temperaturę i świecą słabiej niż w poprzednim teście. Test 3 Przeprowadzone badania pozwoliły na analizę ruchu formującego się pocisku EFP (zdj. 2) oraz analizę perforacji stalowej bariery. Zaobserwowano również zmiany kształtu pocisku w trakcie jego ruchu, szczególnie wyraźne po przebiciu przegrody (zdj. 3). Zdj. 2. Formowanie pocisku EFP Zdj. 3. Przebicie przegrody w teście 3 przez pocisk EFP w teście 3 W pierwszej fazie ruchu (do około 500 µs) pocisk porusza się ze średnią prędkością 2 km/s. W drugim etapie przybliżona prędkość ruchu pocisku wynosi 0,8 km/s. Wykres 1. Zależność przemieszczenia od czasu pocisku EFP w teście 3 2 przemieszczenie [m] 1,5 1 0,5 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 czas [μs] Test 4 W teście 4 użyto proszku ołowiu o objętości większej niż w teście 3. Można założyć, że wkładka ołowiana zmienia się w chmurę gazu oraz cieczy (zdj. 4). Utworzona chmura ma zbyt małą energię do przebicia stalowej przegrody. Drugie zdjęcie przedstawia odbicie chmury od przegrody (zdj. 5). 867

Pocisk EFP V=1,8 km/s Stalowa przegroda Zdj. 4. Chmura gazu i cieczy ołowiu Zdj. 5. Odbicie chmury Pb od bariery w teście 4 stalowej w teście 4 Wykres 2. Zależność przemieszczenia od czasu pocisku EFP z wkładką ołowianą w teście 4 dystans [m] 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 200 400 600 800 1000 1200 czas [μs] Pocisk przed uderzeniem w barierę poruszał się ze średnią prędkością 1,8 km/s, czyli o około 0,2 km/s wolniej niż w przypadku testu 3. Jest to prawdopodobnie spowodowane większą masą wkładki proszku ołowiu użytego w teście. Test 5 W teście 5 wkładka uformowała wydłużony pocisk o dużej zdolności penetracji bariery (zdj. 6 i 7). Średnia prędkość przed uderzeniem wynosiła 2,3 km/s i została zredukowana do 2 km/s po przebiciu stalowej bariery. Uformowany pocisk EFP Stalowa bariera Zdj. 6. W pełni uformowany wydłużony Zdj. 7. Perforacja stalowej bariery przez pocisk pocisk EFP. Test 5 EFP. Test 5 868

Wykres 3. Zależność przemieszczenia od czasu pocisku EFP z wkładką ołowianą w teście 5 2,5 dystans [m] 2 1,5 1 0,5 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 czas [μs] Test 6 W teście użyto ładunku podobnego jak w teście 5, różniącego się tylko wprowadzonym dodatkiem aluminium. Dodatek aluminium spalając się w powietrzu, emitował intensywne światło zakłócające pomiar (zdj. 8 i 9). Pocisk EFP V=2,3 km/s Pocisk EFP po przebiciu bariery Zdj. 8. Dodatek aluminium EFP zwiększa emisję światła Zdj. 9. Przebicie przegrody przez pocisk z dodatkiem aluminium Osiągane prędkości są podobne jak w poprzednim teście, średnia prędkość wynosiła 2,3 km/s, po przebiciu bariery natomiast 2 km/s (wykres 4). Wykres 4. Zależność przemieszczenia od czasu pocisku EFP z wkładką ołowianą w teście 6 dystans [m] 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 200 400 600 800 1000 1200 czas [μs] 869

Na wykresie 5 przedstawiono porównanie średnich prędkości uzyskanych przez pociski EFP we wszystkich testach. Najwyższe prędkości uzyskano w testach 5 oraz 6. W testach tych można również zaobserwować najmniejszy spadek prędkości po przebici stalowej bariery. Wykres 5. Porównanie uzyskanych prędkości przed i po przebiciu bariery 2,5 Prędkość [km/s] 2 1,5 1 0,5 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 czas [μs] Test 3 Test 4 Test 5 Test 6 Komputerowe modelowanie procesu wybuchowego formowania pocisku EFP i penetracji przegrody zostało przeprowadzone w programie ANSYS Autodyn 2D [23]. Do analizy przyjęto wkładkę sferyczną wykonaną z miedzi o grubości 2 mm (zdj. 10). Dla modelowego ładunku wyznaczono analitycznie masę MW (PETN, ρ = 1,77 g/cm³, m = 81 g). Po weryfikacji modelu, w kolejnych wersjach zmieniano: materiał wybuchowy, grubość wkładki lub jej kształt i materiał (wykonano modele ze zmienną grubością wkładki, z wkładką kątową i z wkładkami wartstwowymi). Model do symulacji komputerowej wykonany został metodą elementów skończonych. Wielkość każdego elementu wynosi 0,2 mm. Model składa się z 300 000 elementów. Ładunek EFP 45 zamodelowano w przestrzeni wypełnionej powietrzem. W warunkach brzegowych uwzględniono otwarcie modelowej przestrzeni (brak odbić na granicach przestrzeni). Inicjowanie detonacji zamodelowane zostało w górnej części ładunku na całej powierzchni otworu styku ze spłonką (są to warunki w przybliżeniu odpowiadające rzeczywistości). Składowe elementy w podstawowym modelu komputerowym ładunku opisano za pomocą materiałów z biblioteki danych programu: osłona ładunku POLYETHYL, wkładka kumulacyjna CU-OFHC, materiał wybuchowy PETN 1.77, HMX 1.78. Zdj. 10. Model przyjęty do obliczeń numerycznych w programie ANSYS Autodyn 2D 870

Poniżej przedstawiono wyniki symulacji numerycznej formowania pocisku EFP z wkładką Cu o zmiennej grubości (g = 2,2-4 mm) z materiałem MW HMX 1.78. Na kolejnych obrazach przedstawiono dwie sekwencje napędzania wkładki od momentu t = 0 (zdj. 11 i 12) w kolejnych odległościach: 50, 200 [mm] mierząc od podstawy ładunku. Zdj. 11. t = 42,13 us; V = 1431 m/s, X = 50 mm Zdj. 12. t = 156,1 us; V = 1298 m/s, X = 200 mm Proces dalszego formowania przedstawiono na zdj. 13. Zdj. 13. Symulacja numeryczna formowania oraz ruchu pocisku EFP Prędkość uzyskana w symulacji wynosi v = 2,3 km/s. 871

4. PODSUMOWANIE Technologia metalurgii proszków okazała się użytecznym narzędziem do wytworzenia wkładek sferycznych do ładunków EFP. Badania poligonowe pocisków EFP wskazują na ich szerokie możliwości wykorzystania zarówno w przemyśle obronnym jak i cywilnym. Badania poligonowe potwierdzają przyjęte modele numeryczne zjawiska a zgodność uzyskiwanych wyników symulacyjnych z wynikami doświadczalnymi jest bardzo duża. W testach poligonowych ładunki skutecznie przebijały stalową przegrodę o grubości 400 mm. Kolejne badania poligonowe mogłyby dać informację o skuteczności działania pocisków EFP na większych odległościach niż 1 m. Zastosowanie kamery do zdjęć szybkich filmującej zjawisko z szybkością 20 000 fps. wprowadza nową jakość analizy procesów zachodzących bardzo małych skalach czasowych rzędu setek mikrosekund lub dziesiątek mikrosekund w przypadku najnowszych modeli kamer. Analiza poklatkowa filmu pozwoliła na obliczenie prędkości przemieszczania się pocisku EFP a także na uchwycenie procesu formowania się samego pocisku co również potwierdza wyniki uzyskane z symulacji w programie ANSYS Autodyn 2D. LITERATURA [1] Borkowski J.: Konstrukcja i badania układu do wybuchowego formowania pocisków dla miny przeciwśmigłowcowej rozprawa doktorska, WAT, Wydział Mechatroniki, 2007. [2] Wilk Z.: Opracowanie konstrukcji i technologii ładunków kumulacyjnych do efektyw- nej perforacji w odwiertach geologicznych rozprawa doktorska, WAT, Wydział Me- chatroniki, 2008. [3] Milewski E.: Eksperymentalno-teoretyczna optymalizacja ładunków do wybuchowego formowania pocisków rozprawa doktorska, WAT, Wydział Mechatroniki, 1997. [4] http://privat.bahnhof.se/wb907234/efp.htm [5] Kupidura Z., Wilk Z., Zygmunt B.: Zastosowanie wysokoenergetycznych kompozycji materiałów wybuchowych z teflonem (PTFE) w dziedzinie kumulacji wybuchowej, Problemy Techniki Uzbrojenia i Radiolokacji, 1998, nr 65, s. 61-69. [6] Wilk Z., Zygmunt B.: Właściwości strzałowe materiałów wybuchowych flegmatyzowanych politetrafluoroetylenem, Konf. Naukowa IPO 98, Warszawa, 6-8.10.1998. [7] Wilk Z., Zygmunt B.: Właściwości użytkowe materiałów wybuchowych flegmatyzowanych politetrafluoroetylenem, Organika Prace Naukowe IPO, 1999, s. 35-42. [8] Wilk Z., Zygmunt B.: Ładunki kumulacyjne dla górnictwa naftowego, II Seminar New trends in researchs of energetic materials, Pardubice, 14-15.04.1999, s. 79-89. [9] Wilk Z., Zygmunt B.: Badania właściwości użytkowych heksogenu i oktogenu z dodatkiem fluoropolimerów, III międzynarodowa Konf. Uzbrojeniowa Naukowe aspekty techniki uzbrojenia, Waplewo, 11-13.10.2000, wyd. CD ROM. [10] Wilk Z., Zygmunt B.: Reaserches of high energy explosives with fluoropolymer binders, IV Seminar New trends in research of energetic materials, Pardubice 11-12.04.2001, pp. 364-369. 872

[11] Zygmunt B., Kostrow R., Milewski E., Wilk Z.: Charges of High Explosives with increased brisance, ibid, The 29 th Scientific Conf. of Military Technical Academy, Bucharest, 15-16.11.2001, wyd. CD-ROM. [12] Kupidura Z., Wilk Z., Zygmunt B.: Badania granatów kumulacyjno-odłamkowych kal. 38 mm z dodatkowym efektem zapalającym, III Konf. Nauk.-Techn. Badania i rozwój systemu BM-21 oraz nowoczesnej amunicji. Kołobrzeg, 17-18.04.2002, s. 195-206. [13] Jach K., Trębiński R., Wilk Z., Zygmunt B.: Badania ładunków kumulacyjnych z wkładkami proszkowymi do perforacji odwiertów naftowych, IV Międzynarodowa Konf. Uzbrojeniowa Naukowe aspekty techniki uzbrojenia, Waplewo, 9-11.10.2002, s. 272-80. [14] Wilk Z., Zygmunt B.: Badania ładunków kumulacyjnych z ciężkimi wkładkami proszkowymi, VI Międzynarodowa Konferencja Uzbrojeniowa Naukowe aspekty techniki uzbrojenia, Waplewo, 11-13.10.2006, s. 1053-106. [15] Wilk Z., Zygmunt B.: Zastosowanie ładunków kumulacyjnych do perforacji odwiertów geologicznych, Konferencja GIG Bezpieczeństwo robót strzałowych w górnictwie, Ustroń 4-6.10.2006, s. 221-237. [16] Wilk Z., Zygmunt B.: Zastosowanie ładunków kumulacyjnych do perforacji odwiertów geologicznych, Biul. WAT, vol. 56, nr 1/2007, s. 245-258. [17] Wilk Z., Zygmunt B.: Investigation of shaped charges with powder liners for geological borehole perforation, Archives of Mining Sciences, 2007, 52, 1, pp. 107-119. [18] Wilk Z., Zygmunt B., Jackowski A.: Koncepcja technologii wytwarzania wkładek proszkowych do ładunków kumulacyjnych stosowanych w perforacji odwiertów geologicznych, Biul. WAT, vol. 56, nr 2/2007, s. 109-122. [19] Wilk Z., Zygmunt B.: Formation of Jets by Shaped Charges with Metal Powders Liners, Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 6, 2008, pp. 482-487. [20] Liberka G., Przybylik R., Zygmunt B. i in.: Wkładka kumulacyjna do ładunków osiowokierunkowych, pat. RP nr 165310 (1994). [21] B. Zygmunt, Z. Wilk, W. Skóra, R. Przybylik, G. Liberka, T. Kuśnierz, Z. Kupidura: Sposób otrzymywania ładunków materiału wybuchowego o zwiększonej gęstości, pat. RP nr 180696 (2001). [22] Wilk Z., Zygmunt B., Skóra W., Kupidura Z., Kroczek M., Kuśnierz T.: Wkładka kumulacyjna do ładunków osiowo-kierunkowych, pat. RP nr 182314 (2001). [23] Wilk Z., Koślik P. Zuń H.: Teoretyczne i eksperymentalne badania dynamiki procesu formowania pocisku w ładunku z wkładką kumulacyjną wykonaną w technologii metalurgii proszków, IPOEX 2012, Ustroń Jaszowiec 04-06.06.2012. 873

874