Tài liệu Tính toán chiều sâu xuyên của phần chiến đấu mìn chống tăng nổ tạo hình: Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực
D. V. Yên, N. V. Thái, “Tính toán chiều sâu xuyên mìn chống tăng nổ tạo hình.” 184
TÍNH TOÁN CHIỀU SÂU XUYÊN CỦA PHẦN CHIẾN ĐẤU
MÌN CHỐNG TĂNG NỔ TẠO HÌNH
Dương Văn Yên1*, Nguyễn Văn Thái2
Tóm tắt: Hiện tượng nổ tạo hình đang được ứng dụng nhiều trong các loại mìn
chống tăng hiện đại, bố trí gián tiếp với mục tiêu, tấn công mục tiêu từ bên sườn,
tương tác với mục tiêu thông qua các trường vật lý như âm thanh, hồng ngoại,
laser. Tuy nhiên, thông tin về tính toán, thiết kế mìn, đặc biệt là đầu nổ tạo hình, bị
hạn chế công bố trên thế giới, trong nước cũng chỉ có một vài công trình nghiên cứ
sơ bộ về vấn đề này. Do đó, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo mìn chống tăng nổ tạo
hình đang gặp nhiều khó khăn về lý luận, thực tiễn. Trên cơ sở khảo sát, đánh giá
các công trình nghiên cứu về mìn chống tăng nổ tạo hình trong và ngoài nước,
nhóm tác giả bài báo đã nghiên cứu, đề xuất phương pháp mô phỏng số trên máy
tính PC nhằm lựa...
8 trang |
Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 451 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tính toán chiều sâu xuyên của phần chiến đấu mìn chống tăng nổ tạo hình, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực
D. V. Yên, N. V. Thái, “Tính toán chiều sâu xuyên mìn chống tăng nổ tạo hình.” 184
TÍNH TOÁN CHIỀU SÂU XUYÊN CỦA PHẦN CHIẾN ĐẤU
MÌN CHỐNG TĂNG NỔ TẠO HÌNH
Dương Văn Yên1*, Nguyễn Văn Thái2
Tóm tắt: Hiện tượng nổ tạo hình đang được ứng dụng nhiều trong các loại mìn
chống tăng hiện đại, bố trí gián tiếp với mục tiêu, tấn công mục tiêu từ bên sườn,
tương tác với mục tiêu thông qua các trường vật lý như âm thanh, hồng ngoại,
laser. Tuy nhiên, thông tin về tính toán, thiết kế mìn, đặc biệt là đầu nổ tạo hình, bị
hạn chế công bố trên thế giới, trong nước cũng chỉ có một vài công trình nghiên cứ
sơ bộ về vấn đề này. Do đó, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo mìn chống tăng nổ tạo
hình đang gặp nhiều khó khăn về lý luận, thực tiễn. Trên cơ sở khảo sát, đánh giá
các công trình nghiên cứu về mìn chống tăng nổ tạo hình trong và ngoài nước,
nhóm tác giả bài báo đã nghiên cứu, đề xuất phương pháp mô phỏng số trên máy
tính PC nhằm lựa chọn các thông số thiết kế phần chiến đấu của mìn chống tăng nổ
tạo hình để đạt chiều sâu xuyên theo yêu cầu. Phương pháp mô phỏng số trên đã
được áp dụng để tính toán lựa chọn thông số thiết kế, phục vụ chế tạo mìn nổ tạo
hình chống trực thăng tại Nhà máy Z129- Tổng cục CNQP và đạt được những kết
quả khả quan.
Từ khóa: Nổ lõm tạo hình; Mìn chống tăng; Vũ khí chống tăng; Mô phỏng số; Liều nổ lõm.
1. HÌNH DẠNG CỦA PHỄU LÓT VÀ HIỆU ỨNG NỔ TẠO HÌNH
Khi kích nổ khối thuốc nổ có hốc hình côn và có gắn phễu kim loại hình côn có độ dẻo
động cao (như thép non, đồng...). Sóng nổ truyền dọc phễu lót, tác dụng lên mặt phễu và
nén ép phễu. Lúc này áp suất tại mặt phễu lên tới 106 atm, vận tốc nén ép phễu đạt
(515).103 m/s và mật độ năng lượng cao hơn (2030) lần so với liều thuốc nổ không có
hốc lõm [2], [3].
Năng lượng nổ nén ép phễu lót biến đổi từ mặt ngoài phễu vào phía trong và tập trung
ở lớp mỏng phía trong mặt phễu. Lớp kim loại phía trong phễu (1020%) có tốc độ dịch
chuyển tới đỉnh phễu lớn hơn tốc độ dịch chuyển của lớp kim loại phía ngoài phễu. Sự quy
tụ về đỉnh và sự chênh lệch vận tốc của 2 lớp kim loại đã “vuốt” khối kim loại thành dòng.
Lớp kim loại phía trong tạo thành phần đỉnh dòng, lớp ngoài tạo thành phần chuôi dòng.
Chuôi dòng chuyển động với vận tốc (0,51).103 m/s, còn đỉnh dòng chuyển động với vận
tốc (810).103 m/s [4], [7]. Quá trình hình thành dòng kim loại tập trung được thể hiện
trên hình 1.
Hình 1. Quá trình hình thành dòng xuyên ở khối thuốc nổ gắn phễu hình côn
1- Kíp nổ; 2- Mặt sóng nổ; 3- Khối thuốc nổ; 4- Phễu lót; 5- Chuôi dòng; 6- Đỉnh dòng.
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 185
Hình 2. Sự hình thành phần tử xuyên của khối thuốc nổ gắn phễu dạng bán cầu
1- Kíp nổ; 2- Vỏ thân mìn; 3- Thuốc nổ; 4- Phễu lót.
Nếu thay hốc lõm hình côn bằng hốc dạng bán cầu, thay phễu lót bằng đĩa kim loại có
dạng bán cầu, khi thuốc nổ được kích nổ, đĩa kim loại được phóng đi nhờ năng lượng vụ
nổ với vận tốc (1,5÷2,3).103 m/s, trên đường bay đĩa kim loại liên tục thay đổi hình dạng
và khi đạt hình dạng ổn định, nó có khả năng xuyên sâu đạt (0,3÷0,7) lần đường kính đĩa ở
khoảng cách đến 1000 lần cỡ đĩa. Do phần tử xuyên luôn thay đổi hình dạng trên đường
bay nên đầu đạn tạo ra hiệu ứng nổ này còn được gọi là đạn tạo hình hoặc đạn tự rèn [1],
[5]. Quá trình hình thành phần tử xuyên được thể hiện trên hình 2.
Đối với khối thuốc nổ gắn phễu hình côn, trong khoảng tiêu cự, do hiệu ứng lõm và
gradient tốc độ nên dòng kim loại tập trung luôn được “vuốt” dài, chuôi dòng luôn được
bổ sung kim loại “chảy lỏng”, khả năng xuyên của dòng tăng lên và được duy trì. Ở
khoảng cách xa hơn “tiêu cự”, hiệu ứng lõm và gradient tốc độ tiếp tục tác động lên dòng
kim loại tập trung, nhưng lúc này độ dẻo của kim loại chảy lỏng giảm, lực quán tính tác
dụng lên phân tố kim loại thắng lực liên kết giữa chúng nên dòng kim loại tập trung bị
phân đoạn thành các hạt rời rạc, khả năng xuyên giảm dần và mất đi [3], [7].
Đối với khối nổ có hốc lõm và phễu dạng bán cầu thì các yếu tố vừa tăng cường vừa
triệt tiêu khả năng xuyên kể trên được dung hòa, tạo nên nguyên lý đạn tạo hình
(Explosively Formed Projectile - EFP), trong khoảng “tiêu cự” thì dòng xuyên không được
“vuốt dài”, ngoài khoảng tiêu cự thì dòng xuyên không bị đứt đoạn. Dòng xuyên vừa
chuyển động vừa dần dần thay đổi hình dạng sang dạng khí động, động năng của dòng
xuyên được bảo toàn ở khoảng cách xa gấp nhiều lần so với tiêu cự của khối nổ với phễu
lót hình côn.
Hiện tượng nổ của khối nổ lõm với phễu lót hình bán cầu được áp dụng nhiều trong các
loại mìn và đạn chống tăng nổ tạo hình, tấn công từ khoảng cách xa, nhằm vào các vị trí có
vỏ giáp mỏng (sườn xe, nóc xe, v.v...). Phương pháp giải tích dựa trên các định luật về lý
thuyết thủy động học được áp dụng để xác định các thông số kết cấu, vật liệu của đạn lõm
tạo hình để đạt chiều sâu xuyên theo yêu cầu. Phương pháp này sẽ được khái quát ở mục
tiếp theo sau đây.
2. XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU XUYÊN CỦA MÌN CHỐNG TĂNG NỔ TẠO HÌNH
BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH [5]
Mô hình thủy động lực học của hiện tượng nổ tạo hình được xây dựng dựa trên các giả
thiết sau: Sự kích nổ liều thuốc nổ xảy ra tức thời; chuyển động của từng phân tố phễu lót
xảy ra theo phương pháp tuyến với bề mặt ngoài của đáy hình quạt, tại thời điểm bị nén ép
các phân tố phễu lót không ảnh hưởng tương quan lẫn nhau; građien vận tốc dọc theo dòng
xuyên là hằng số, sự tuyến tính hóa vận tốc các phân tố dòng xuyên theo chiều dài dòng
xuyên diễn ra vào thời điểm nén ép phân tố phễu lót nằm trong đáy của nó; tốc độ phần
đầu dòng xuyên bằng tốc độ ban đầu của phân tố đỉnh phễu lót.
Chia khối nổ lõm thành n phân tố dạng quạt, trục phân tố trùng với trục phễu lót, đỉnh
phân tố là tâm mặt cầu phễu lót. Với các giả thiết trên, tốc độ nén ép phân tố phễu lót thứ i,
được xác định từ phương trình cân bằng năng lượng cho dòng thoát một phía sản phẩm nổ:
50 s 100 s 150 s 350 s
4 1 2 3
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực
D. V. Yên, N. V. Thái, “Tính toán chiều sâu xuyên mìn chống tăng nổ tạo hình.” 186
0 2 1 1
2
i
i
i
D
V
k
(1)
Trong đó: i = mTNtci/Mi là hệ số phụ tải trong tiết diện i - m; mTNtci, Mi là khối lượng
thuốc nổ tích cực và khối lượng phễu lót tại tiết diện i-m; D là tốc độ nổ của thuốc nổ; k là
hệ số đa biến của sản phẩm nổ. Xác định khối lượng phân tố thứ i của phễu lót Mi, của
thuốc nổ mTNi, của thuốc nổ tích cực mTNtci, của thân vỏ Mki
bằng cách tính thể tích của các
phần tương ứng cho từng tiết diện. Khối lượng thuốc nổ tích cực tính theo công thức:
1
2
TNi ki i
TNtci
ki i TNi
m M M
m
M M m
(2)
Vận tốc các phân tố dòng xuyên Vji phân bố tuyến tính dọc theo trục phễu, vận tốc của
một phân tố phễu lót gồm 2 thành phần, thành phần dọc trục phễu V0zi = V0i cosφi, và
thành phần hướng tâm (gây biến dạng dẻo phễu lót). Tốc độ phân tố đầu dòng xuyên bằng
tốc độ ban đầu phân tố phễu lót nằm tại đỉnh của nó Vj1 = V01, còn thành phần hướng tâm
của dòng xuyên bằng 0. Khi đó giá trị tốc độ của các phân tố còn lại được tính từ điều kiện
gradient tốc độ là hằng số:
1 ( 1);ji j jV V V i i = 1, 2, n (3)
Trong đó: Vj là độ giảm tốc độ từng phân tố kế tiếp của dòng xuyên so với phân tố
trước, nó được xác định từ định luật bảo toàn năng lượng.
2 4
2
j
B B AC
V
A
(4)
Với: 2
1
( 1)
n
i
i
A M i
; 1
1
2 ( 1)
n
j i
i
B V M i
; 21
1
2
n
j i zk
i
C V M E
Khoảng thời gian nén ép phân tố cuối cùng của phễu lót là t=Rb/V0n, với: Rb là khoảng
cách từ phân tố n đến tâm cầu O của phễu lót, V0n là vận tốc ban đầu của phân tố thứ n; lúc
này đỉnh dòng di chuyển vào vị trí mới, chiều dài luồng xuyên tạo hình l0 được xác định
theo quan hệ 5, trong đó A’ là đỉnh dòng, V01 là vận tốc ban đầu của phân tố đỉnh phễu
(trên trục khối nổ).
0 01 1b j bl OA V t R V t R (5)
Chiều dài các phân tố dòng khi hình thành là như nhau l0i=l0/n=const, tọa độ các phân
tố dòng xuyên theo trục dòng tại thời điểm này là:
0 0( 1)i iz l i l (6)
Độ dài của phân tố dòng xuyên tại thời điểm xuyên vào chướng ngại được xác định từ
điều kiện:
0 0 ,i i i bi il l l n l 0 0.
i i
i j i z i
ji ji
F F
l V l
V V
(7)
Trong đó, Fi là quãng đường mà phân tố i-m của dòng xuyên đi được với vận tốc Vji
tính từ thời điểm dòng xuyên hình thành hoàn toàn đến thời điểm gặp chướng ngại vật, kể
cả tổng chiều sâu xuyên thủng của tất cả các phân tố dòng xuyên trước đó; nbi là hệ số vuốt
dài giới hạn.
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 187
Chiều sâu xuyên của phân tố i được tính theo công thức:
xi
i i
ji xi
u
L l
V u
(8)
Trong đó uxi là tốc độ xuyên lõm của phân tố dòng, được xác định bởi định luật bécnuli
cho bề mặt tiếp xúc giữa vật va đập và chướng ngại:
2
21
ji ji y
xi
V V G
u
(9)
Trong đó: =(T/j)
0,5; T, j là mật độ vật liệu chướng ngại và khối xuyên; Gy=2(YT-
Yj)/(1-
2)/j; YT, Yj là giới hạn chảy của vật liệu chướng ngại và dòng xuyên, xác định từ
thực nghiệm hoặc từ bài toán đàn dẻo động.
Áp dụng các công thức trên để tính toán cho phần chiến đấu của mìn chống tăng nổ tạo
hình có các thông số kết cấu như sau: Thân vỏ bằng thép 4340 có mật độ tv=7,8 g/cm
3; bề
dày thân vỏ tv=3 mm; giới hạn chảy của thép YT=0,792.10
9 Pa; phễu lót bằng đồng CU-
OFHC có mật độ ph=8,9 g/cm
3; giới hạn chảy Yj=0,235.10
9 Pa, bề dày phễu ph=12 mm,
đường kính phễu (cũng là đường kính thân khối thuốc nổ) d0=260 mm; chiều cao khối
thuốc nổ h=206 mm; bán kính cong mặt ngoài của phễu (cũng là bán kính cong của hốc
lõm trên khối thuốc nổ) Rng =183 mm, bán kính cong mặt trong của phễu Rtr=188,5 mm,
thuốc nổ Octol có mật độ tn=1,821 g/cm
3, tốc độ nổ D=8000 m/s; năng lượng nổ
E=5,23MJ; mục tiêu là bản thép đồng nhất dày 400mm, đặt cách mìn khoảng cách F =
300mm, chúng ta thu được kết quả: chiều sâu xuyên vào bản thép là L=307,1mm.
Phương pháp giải tích không phản ánh sát thực bản chất vật lý của hiện tượng nổ tạo
hình, sai số tính toán lớn; cần phải xác định các hệ số thực nghiệm; chỉ khảo sát được một
số thông số động học, tại các điểm rời rạc, không khảo sát được các trường ứng suất, biến
dạng của quá trình nổ tạo hình. Trong mục 3, nhóm tác giả sẽ trình bày kết quả nghiên cứu
xây dựng phương pháp xác định chiều sâu xuyên và các thông số khác của quá trình nổ tạo
hình bằng phương pháp mô phỏng sử dụng phần mềm ANSYS AUTODYN.
3. XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU XUYÊN CỦA MÌN CHỐNG TĂNG NỔ TẠO HÌNH
BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG
Trình tự công việc khi tiến hành xác định các thông số kết cấu, vật liệu của khối nổ lõm
tạo hình để đạt chiều sâu xuyên theo yêu cầu được thể hiện trên hình 3. Trong đó, F là
khoảng cách từ mìn tới mục tiêu; H là chiều dày mục tiêu; là ứng suất bền vật liệu mục
tiêu; δ là chiều dày phễu lót, a là chiều cao tính từ đỉnh mặt trong phễu lót; Rng, Rtr tương
ứng là Bán kính cong ngoài và trong của phễu lót; D, l, tương ứng là đường kính, chiều
dài, bán kính lõm, mật độ khối thuốc nổ; L, LYC tương ứng là chiều sâu xuyên tính toán và
chiều sâu xuyên theo yêu cầu. Sử dụng các thông số kết cấu, vật liệu nêu ở mục 2 để xây
dựng mô hình bài toán mô phỏng hiện tượng nổ của đầu nổ tạo hình trong ANSYS
AUTODYN (hình 4). Để phù hợp với tốc độ tính toán của máy tính, chúng ta sử dụng mô
hình 2D đối xứng qua trục Ox; không xét tới tương tác của sản phẩm nổ và thân vỏ mìn tại
biên vùng tính toán; khoảng cách giữa các cặp điểm đo (Gauges) rất nhỏ, nên coi khoảng
cách từ các điểm đo đến mục tiêu bản thép là bằng nhau; để giảm bớt khối lượng và thời
gian tính toán, chúng ta chỉ khảo sát trường hợp cự ly khoảng cách từ mìn đến bản thép
bằng 300 mm; điều kiện biên được sử dụng là Flowout; phương pháp kích nổ điểm được
sử dụng trong mô phỏng. Sử dụng lưới Euler với kích thước lưới 1x1mm, mục tiêu bản
thép sử dụng lưới Lagrange với kích thước lưới 1x1mm. Đặt 2 cặp điểm đo trên phễu lót
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực
D. V. Yên, N. V. Thái, “Tính toán chiều sâu xuyên mìn chống tăng nổ tạo hình.” 188
để quan sát, trong đó các điểm 1,3 trên mặt ngoài phễu lót, điểm 2,4 trên mặt trong phễu
lót. Vị trí các điểm quan sát Gauge được bố trí đều dọc theo chiều cao phễu lót. Hai cặp
điểm đo quan sát cách trục thân mìn 1mm và cách nhau 1mm [6].
Hình 3. Sơ đồ phương pháp tính toán thông số
kết cấu mìn chống tăng nổ tạo hình.
Hình 4. Mô hình mô phỏng được xây dựng trong ANSYS AUTODYN.
Kết thúc
Sai
Bắt đầu
Xác định giá trị các thông số cố định: F, H, , a
Giá trị ban đầu của các thông số thay đổi: D, l, Rng, Rtr, , δ
Đúng
Tính toán sơ bộ bằng phương pháp giải tích để xác định LYC, xây dựng mô
hình mô phỏng trong ANSYS AUTODYN
Mô phỏng, kết xuất kết quả dạng quan hệ giữa chiều
sâu xuyên với các thông số thay đổi
Tổng hợp bộ thông số D, l, Rng, Rtr, , δ và chiều sâu
xuyên L tương ứng
L ≥ LYC
Hiệu chỉnh thông số
thay đổi
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 189
Hình 5. Quá trình hình thành dòng xuyên của đầu nổ tạo hình.
Công thức xác định chiều sâu xuyên: L = x - (a + F) , trong đó: L là chiều sâu xuyên
tính toán, x là chuyển vị của điểm Gauge xa nhất, a là chiều cao của khối thuốc nổ tính từ
đỉnh mặt trong phễu lót đến đáy khối thuốc, F là khoảng cách từ đáy mìn tới mục tiêu.
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Quá trình hình thành dòng xuyên nổ tạo hình (phần tử xuyên nổ tạo hình- explosively
formed penetrator) được thể hiện trên hình 5. Chúng ta thấy dòng xuyên nổ tạo hình được
hình thành ngay sau sau khi vụ nổ xảy ra, các phân tố dòng không bị mất liên kết trên
đường bay, dòng xuyên liên tục thay đổi hình dạng trên đường bay và sau 2,0 s, nó đã đạt
được hình dạng khí động thon gọn, kết quả mô phỏng rất phù hợp với các phân tích về
hiện tượng nổ tạo hình ở mục 1. Phân tích vị trí của các cặp điểm Gauges chúng ta thấy:
các phân tố phễu lót ở mặt trước phễu chuyển động với tốc độ lớn hơn so với các phân tố
gần mặt sau phễu lót và hình thành đỉnh dòng, các phân tố mặt sau phễu lót chuyển động
với tốc độ nhỏ hơn và hình thành chuôi dòng, độ chênh lệch tốc độ giữa các phân tố đỉnh
dòng và chuôi dòng không lớn nên dòng không bị “vuốt dài” mà có hình dạng thon gọn
hơn nhiều so với dòng xuyên trong hiện tượng nổ lõm với phễu lót hình côn.
Phân tích quá trình hình thành phần tử xuyên, chúng ta thấy các phân tố phễu ở gần
trục khối thuốc nổ có tỷ lệ bổ sung vào tâm dòng xuyên cao, các phân tố phễu lót xa trục
khối thuốc nổ có tỷ lệ bổ sung vào tâm dòng xuyên thấp hơn, các phân tố xa trục nhất có
khả năng bị mất liên kết với dòng xuyên cao, đây là lý do nên thiết kết phễu lót có chiều
dày giảm dần từ đỉnh phễu đến mép ngoài phễu.
Chuyển động của các phân tố đỉnh dòng và chuôi dòng được đưa ra trên hình 6, chúng
ta thấy trong cùng khoảng thời gian khảo sát, quãng đường chuyển động và do đó tốc độ
chuyển động của các phân tố dòng đối với các chiều dày phễu khác nhau cũng khác nhau.
Trong thời gian 0,6 ms, với chiều dày phễu =12 mm quãng đường chuyển động của đỉnh
dòng là 630 mm, với chiều dày phễu =14 mm quãng đường chuyển động của đỉnh dòng
là 540 mm. Sự phụ thuộc của chiều sâu xuyên của dòng xuyên nổ tạo hình vào chiều dày
phễu lót được thể hiện trên hình 7a, chúng ta thấy với khối lượng, đường kính khối thuốc
nổ, loại thuốc nổ, bán kính cong phễu v.v... không đổi, chiều dày phễu tăng dẫn đến chiều
sâu xuyên tăng, chiều sâu xuyên đạt giá trị lớn nhất khi chiều dày phễu đạt 12 mm, sau đó
mặc dù chiều dày phễu tăng nhưng chiều sâu xuyên giảm dần, tốc độ giảm chiều sâu
xuyên nhanh hơn tốc độ tăng chiều sâu xuyên.
Sự tăng chiều sâu xuyên khi chiều dày phễu tăng là do khi khối lượng phễu còn nhỏ
hơn một giá trị nào đó thì năng lượng vụ nổ vẫn đủ để đẩy dòng xuyên tạo hình đi với tốc
0,6 s 1,5 s 2,0 s
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực
D. V. Yên, N. V. Thái, “Tính toán chiều sâu xuyên mìn chống tăng nổ tạo hình.” 190
độ tăng dần; khi chiều dày phễu tăng và do đó khối lượng phễu tăng đến giới hạn nào đó,
năng lượng vụ nổ vẫn cố định, do đó tốc độ dòng xuyên giảm, chiều sâu xuyên giảm.Sự
phụ thuộc của chiều sâu xuyên vào bán kính cong phễu lót được thể hiện trên hình 7b.
Chúng ta thấy với khối lượng, đường kính khối thuốc nổ, loại thuốc nổ, chiều dày phễu
v.v... không đổi, khi tỷ số h/d0 tăng dần, tức là khi bán kính phễu giảm dần, thì dẫn đến
chiều sâu xuyên tăng dần và đạt giá trị lớn nhất khi tỉ số h/d0 = 0,28, sau đó giảm dần. Sự
tăng chiều sâu xuyên của dòng kim loại nổ tạo hình khi giảm bán kính cong và sự giảm
chiều sâu xuyên khi bán kính cong của phễu giảm quá giới hạn nào đó hoàn toàn phù hợp
với các phân tích ở mục 1 về hiện tượng nổ tạo hình và hiện tượng nổ xuyên lõm, theo đó
thì nếu khối thuốc nổ không có hốc lõm, phễu lót chỉ là một đĩa phẳng, tức là bán kính
cong bằng vô cùng, thì nó chỉ có tác dụng nổ phá, không hình thành dòng xuyên lõm hay
phần tử xuyên tạo hình, khi tạo bán kính cong cho phễu thì xuất hiện hiệu ứng nổ tạo hình,
khi bán kính cong giảm dần thì hiệu ứng nổ tạo hình tăng, chiều sâu xuyên tăng, khi bán
kính cong của phễu kim loại giảm quá giới hạn mà có thể coi nó như phễu hình côn thì dần
dần xuất hiện hiệu ứng nổ lõm thay cho hiệu ứng nổ tạo hình.
a) b)
Hình 6. Chuyển động của các phân tố đỉnh dòng và chuôi dòng ứng với các chiều
dày phễu lót khác nhau, a) δ=12 mm, b) δ=14 mm.
a) b)
Hình 7. Sự phụ thuộc của chiều sâu xuyên vào các thông số kết cấu:
a) Bề dày phễu lót; b) Bán kính phễu lót (tỉ số h/d0) khi bề dày phễu δ=12 mm.
Trên hình 7a và 7b chúng ta cũng thấy kết quả tính toán theo phương pháp giải tích và
phương pháp mô phỏng số có sự sai khác khá lớn, nguyên nhân gây ra sai số lớn của
phương pháp giải tích đã chỉ ra ở cuối mục 2.
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 191
Thực hiện chu trình tính toán theo sơ đồ khối trên hình 3, kết hợp với các phân tích,
đánh giá kết quả mô phỏng, chúng ta thu được bộ thông số về vật liệu, kết cấu của mìn
chống tăng nổ tạo hình đưa ra ở cuối mục 2 sau khi hiệu chỉnh, đảm bảo chiều sâu xuyên
thép lớn nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Vũ Văn Giang, Hồ Khắc Ứng, Trịnh Đình Toàn, “Nghiên cứu, thiết kế đạn tạo hình
phóng chùm,” Viện Vũ khí, 2003.
[2]. Oleg V.Svirsky, Nicolai P.Kovalev, Boris A.Klopov, “The shaped charge jet interaction
with finite thickness targets,” International Journal of Impact Engineering, 2001.
[3]. B. Grove, I. Walton, “Shaped charge jet velocity & density profiles,” International
Symposium on Ballistics, 2007.
[4]. Oliver Jeremic, Momcilo Milinovic, Milos Markovic, “Analytical and numerical method
of velocity fields for the explosively formed projectiles,” University of Belgrade.
[5]. Ulrich Hornemann, “Explosively – formed projectile warheads,” Miltech 04/87.
[6]. Van Yen Duong, “Exploding experiment for quality test of weapon berrel steels,”
International Conference on metallurgy and materials, Brno, Czech Republic, 22nd to
25th May, 2012.
[7]. Под ред, Орленко Л. П, “Физика взрываТ.2,” ФИЗМАТЛИТ, 2002.
ABSTRACT
CALCULATING THE PENETRATION DEPTH OF WARHEAD
OF SHAPING EXPLOSIVE ANTI-TANK MINE
Explosion of explosive shaped charge with explosively formed penetrator is widely
applied for modern antitank mines that are arranged indirectly to targets, attack
target from sides and interact with targets through physical fields such as acoustic
field, infrared field, and laser field. However, information and knowledge about
design and calculation of antitank mine shaped charge warhead with explosively
formed penetrator is limitedly published. There are few domestic articles addressed
explosively formed penetrator problem, but results reached by them are not
remarkable. So, researching antitank mine warhead with explosively formed
penetrator now have to face with obstacles of theoretical and practical grounds.
Based on researching, surveying and evaluating published articles about antitank
mine shaped charge warhead with explosively formed penetrator, the authors of the
article have researched and proposed numerical simulation method using ANSYS
AUTODYN software for calculating and determining specifications of antitank mine
explosive shaped charge warhead with explosively formed penetrator with respect to
required penetration length. The method was effectively used to calculate and
determine specifications for designing and manufacturing successfully antitank mines
shaped charge warhead with explosive formed penetrator.
Keywords: Explosively formed penetrator; Antitank mine warhead; Numerical simulation method.
Nhận bài ngày 21 tháng 5 năm 2018
Hoàn thiện ngày 07 tháng 8 năm 2018
Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 8 năm 2018
Địa chỉ: 1Nhà máy Z129- TCCNQP;
2Viện vũ khí-TCCNQP.
*Email: yen.duongvan@gmail.com.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 22_yen_9016_2150481.pdf