0. 2.3.3. Проникание кумулятивной струи в однородную преграду

Основы теории пробивания преград кумулятивной струёй впервые были разработаны Лаврентьевым. В основе его теории лежит предположение о том, что при соударении струи с преградой развиваются высокие давления, при которых можно пренебречь прочностным сопротивлением преграды и рассматривать материал преграды как несжимаемую жидкость.

Представляя проникающую струю и преграду как два потока идеальной несжимаемой жидкости и используя уравнение Бернулли и третий закон Ньютона в системе координат, связанной с движущейся точкой контакта струи и преграды, можно записать

, (2.9)

где v_c - скорость струи;

u – скорость углубления канала;

v_В = v_c - u - скорость встречи струи с преградой;

- плотности материала струи и преграды соответственно. Приращение длины канала за время dt

dLк =udt . (2.10)

Расход струи за время dt

dL_C = (v_c – u)dt (2.11)

Из формул (2.10) и (2.11) получим

dLк = dL_C (2.12)

Но используя зависимость (6.1) получим связь, между скоростями и плотностями

₌ (2.13)

Откуда получим

dLк = dL_C(2.14)

Для струй, практически не растягивающихся, полная длина канала будет равна

Lк = L_C(2.15)

Естественно было предположить, что принятая Лаврентьевым схема справедлива при определённых допущениях. Во – первых, давление при соударении струи с преградой должно превышать определённую величину. Во – вторых, прочностные характеристики материала преграды известны и не зависят от скорости деформирования и условий нахождения преграды.

Несмотря на простоту и понятность гидродинамической модели проникания кумулятивной струи в преграду, эта модель не отражает истинное содержание процесса.

Как уже отмечалось выше, кумулятивная струя представляет собой систему частиц, не относящуюся ни к твёрдому металлу, ни к расплаву В такой ситуации и нахождении частиц материала струи в энергетически возбуждённом состоянии в ней может реализоваться особое взаимодействие между отдельными частицами. Такое взаимодействие переводит струю в квантовомеханическую систему, обладающую рядом специфических свойств. Во- первых, взаимодействие между частицами струи обеспечивает её сплошность. Во – вторых, энергия головной части струи, расходуемая на локальное разрушение преграды, мгновенно восстанавливается за счёт переноса энергии со всего объёма струи в головную часть. В – третьих, расход энергии в направлении боковой поверхности активной части струи отсутствует. В – четвёртых, эффект “намазывания” материала струи на боковую поверхность пробитого канала имеет место только в хвостовых элементах струи, потерявших энергию в результате передачи её в головную часть струи. Таким образом, облицовка кумулятивной выемки из пассивного элемента кумуляции превращается не только в активный, но и в значительной мере в элемент, определяющий пробивную способность кумулятивного заряда.

Следует отметить, что далеко не из любого металла или сплава, используемого для облицовки, может быть получена длительно существующая квантовомеханическая кумулятивная струя. Поэтому в настоящее время подбору состава материала облицовки уделяется огромное внимание.