DOI: https://doi.org/10.37129/2313-7509.2024.22.1
УДК:623.4
О. І. Кравчук, канд. техн. наук, с.н.с. https://orcid.org/0000-0002-7590-4210
Військова академія, м. Одеса
АЛГОРИТМ РОЗРАХУНКУ КІЛЬКІСНОЇ ВАГИ ТА ФОРМА ОСКОЛКІВ ПРИ ОЦІНЮВАННІ УРАЖАЮЧОЇ ДІЇ ОСКОЛКОВИХ ПОЛІВ ОСКОЛКОВО-ФУГАСНИХ 82 ТА 120 ММ МІН
На сьогоднішній день в умовах російсько-Української війни стало відомим, що застосування Силами оборони України мінометів різних калібрів є одним з досить ефективних рішень при проведенні штурмових дій. Оскільки дані зразки зарекомендували себе досить ефективно за рахунок їх високої мобільності та ефективності при ураженні та подавленні живої сили противника яка діє як на відкритій місцевості так і на легко броньованій техніці чи укриттях легкого типу (окопи, перекриті щілини,напівзруйновані будівлі тощо).
Тому у статі запропоновано алгоритм розрахунку кількісної ваги та форма осколків при оцінюванні уражаючої дії осколкових полів осколково-фугасних 82 та 120 мм мін. Проаналізовано основні фактори, що впливають на створення осколкових полів осколково-фугасними 82 та 120 мм мін, що у подальшому створить можливості для дослідження, прогнозування та розширення векторів зон розльоту осколкових фракцій, що обумовлює поглиблення осколкових полів осколково-фугасних 82 та 120 мм мін у навколишньому середовищі. Аналіз існуючих результатів дослідження процесів внутрішньої детонації дозволяє отримати об’єктивну картину розподілу осколків осколкових полів осколково-фугасними мін у просторі в залежності від кількісної ваги та форми осколків. Тим самим, формується підґрунтя для можливості удосконалення існуючих наукових методів (методик) дослідження структури та характеру дії осколкових полів осколково-фугасними 82 та 120 мм мін. Отримані результати дозволяють глибше зрозуміти закономірності процесу фрагментації 120 мм мін та виявити фактори, що впливають на характеристики створення осколкових полів та їх летальних можливостей. Ці дані можуть бути використані для оптимізації конструкції як осколково-фугасних мін так і снарядів в цілому. Що створює умови для більш точного прогнозування характеру впливу осколків на живу силу противника яка перебуває в укриттях легкого типу.
Ключові слова: осколково-фугасні міни, снаряди, фрагментація, кількісна вага, уражаюча дія, осколкове поле.
Постановка проблеми
Оскільки на сьогоднішній день одними з найбільш ефективних засобів ураження Сил оборони України виступають осколково-фугасні (далі ОФ) снаряди у тому числі і 82 та 120 мм міни. Досвід російсько-Української війни показав, що наявні зразки ОФ мін не повною мірою можуть забезпечити достатню летальність живої сили противника яка перебуває у легко броньованій техніці та напіввідкритих укриттях[1,5].
Проблемні питання полягають у конструктивній та технологічній застарілість наявних зразків ОФ мін. Використання застарілих методів оцінки ефективності їх осколкових полів, як результат летальні можливості осколкових полів осколково-фугасних 82 та 120 мм міни не відповідають практичному застосуванню, що призводить до масових витрат даних зразків при виконанні вогневих завдань.
Існує багато умов та факторів, що впливають на ефективність осколкових полів осколково-фугасних 82 та 120 мм мін, тому провести адекватну оцінку летальності їх осколкових полів, через складність цих параметрів наразі складно оскільки наразі не існує комплексних моделей для оцінки усіх факторів впливу осколкових полів на живу силу противника яка перебуває в укриттях легкого типу. Тому побудова математичної моделі для розрахунку кількісної ваги та форма осколків 82 та 120 мм мін на живу силу противника за рахунок впливу осколків наддасть можливість визначити ефективність впливу осколкових полів на живу силу противника яка перебуває у зоні впливу осколкового поля 82 та 120 мм мін.
Для врахування уражаючої дії осколкового поля за рахунок впливу осколків побудовано модель, що значно спрощує розрахунки при оцінці площини цілі яка сприятлива для впливу осколків [3].
Аналіз останніх досліджень і публікацій
Результат проведеного аналізу наукових праць засвідчують, що відповідно до проведених досліджень існуючих типів боєприпасів найбільш ймовірними засобами ураження живої сили противника є артилерійські системи. На теперішній час аспект даних питань достатньо вивчений. Значний внесок в вивчення характеру вибуху, дроблення оболонки на осколкові фракції зробили В. Яковенко Ю. Сидоринко, І. Чепков, М. Васьківський та інші., у тому числі в Трудах НУОУ та журналах ЦНДІ ОВТ Збройних сил України.
Виділення не вирішення раніше частин загальної проблеми
З аналізу дослідження характеру впливу осколкових полів ОФ снарядів з'ясовано, що на теперішній час: У роботах Юрія Сидоренка досліджено Характер дії осколкових полів радіально-направлених та РООФ снарядів; У роботах Вадима Яковенка, Ігора Чепкова та Михайла Васьківського досліджено характер вибуху, дроблення оболонки на осколкові фракції; Проте дані науковці не акцентувалася достатню увага на досліджені кількісної ваги та форма осколків осколкових полів осколкових полів 82 та 120 мм міни.
Постановка завдання
Оптимізація алгоритму розрахунку досліджені кількісної ваги та форма осколків осколкових полів осколкових полів ОФ 82 та 120 мм міни.
Основна частина.
Відомо що густина осколкового поля РООФ снаряда є важливим параметром, що залежить від загальної маси бойової частини та виходу її у осколкові маси після вибуху.
Оскільки чим більша густина осколкового поля тим більший коефіцієнт летальності живої сили противника. З тактичної точки зору це є досить суттєвим фактом, оскільки виконання таких вимого суттєво зменшить обсяг вогневих завдань, що значно знизить матеріально-технічне, фінансове, промислове навантаження, яке в умовах повномасштабної війни є критичним.
Таким чином основним чинником ураження живої сили противника залишається осколкова дія під час вибуху боєприпасів вповітрі або на поверхні;
Загальна кількість осколків, які утворюються під час формування осколкового поля після вибуху ОФ мін, визначається в основному експериментальним шляхом або за емпіричними залежностями. Використання того чи іншого способу дослідження дає можливість обрахувати приблизно точну кількість осколків які утворюють осколкове поле ОФ міни [6]. Однією, з найбільш зручних, емпіричних залежностей для визначення кількості осколків є залежність [3].:
N=1.6 ,
де N – приблизно загальна кількість осколків-емболів, які утворюються під час формування осколкового поля ОФ міни;
d, L – калібр та довжина циліндричної частини РООФ снаряду, см;
– маса РЗ, кг;
, – маса головної та циліндричної частини корпусу РООФ снаряду, кг;
– відносне звуження матеріалу корпусу (ля різних матеріалів має значення: чавун В4 45 – 0 %сталь 60 – 35 %.), %;
– маса корпусу, кг;
Д – швидкість детонації РЗ, м/с
; ; ,
Наближені методи прогнозування розподілу осколків за вагою базуються на статистичному обробленні експериментальних даних. Розподіл осколків за масами для ОФ мін природного дробленням описується так званою залежністю Розина-Рамлера [4]:
де – кількість осколків, масою рівною або більшою ;
n – стала величина.
Аналіз масових розподілів вказує, що сумарна маса осколків, від 0,5 г, складає 0,9 від маси корпусу стандартного зразка ОФ міни, звідси випливає, що [5]
де – маса снаряду, кг.
За результатами аналізу результатів дослідних підривів ОФ мін стало відомо що осколкові поля ОФ мін складають близько 70% осколків від 0,5 г, загальну масу яких можна визначити за виразом:
Форма осколків набуває різноманітної форми і залежить від багатьох факторів:
Наприклад, встановлено, що корпус зі сталистого чавуну дробиться на осколки більшправильної форми ніж корпус зі сталі. Для проведення балістичних і інших розрахунків введено поняття про параметри форми осколка і середньої площі поперечного перерізу осколка.
Середня площа поперечного перетину осколка визначається на підставі припущення про рівноймовірне положення осколків в просторі [2]. Звідки слідує:
=
де a, b, c – середні розміри довжини, ширини та товщини осколка;
– середня площа поперечного перерізу осколка.
У роботі [3] для РООФ снаряди природнього дроблення було запропонованозалежність для визначення середня площа поперечного перерізу осколка, яку доцільно використовувати у подальших розрахунках:
=
де γ – щільність матеріалу осколка, ;
– коефіцієнт форми осколка припускається що (0,5 гм - 1, 831 .
Висновки і перспективи подальших досліджень
Отже розрахунок кількісних, вагових та геометричних параметрів осколків утворюються під час формування осколкового поля після вибуху ОФ міни визначається за допомогою емпіричної залежності.
Застосування наведеного алгоритму розрахунків у подальшому створить умови для моделювання процесу ураження живої сили за рахунок впливу осколкових полів ОФ мін чим значно зменшить економічні затрати на проведення дослідження експериментальним шляхом при дослідженні процесу формування осколкового поля після вибуху ОФ мін.
Список бібліографічних посилань
1. Army Combat Systems Test Activity Aberdeen Proving Ground MD. Static testing of high explosive munitions for obtaining fragment spatial distribution. 1993. 72 p.
2. Сидоренко Ю. Особливості процесу вибухового метання осколкоутворюючих дисків, що входять до складу осколково-пучкового снаряда. Зб. наук. праць Академії ВМ Сил. П.С. Нахімова. 2012. № 1(19). С. 86–99.
3. Методика оцінювання ефективності дії осколково-фугасного снаряда по наземних цілях / П. Полениця та ін. Київ : Центр учб. літ., 2024. 46 с.
4. Catovic A., Zecevic B., Terzic J. Influence of warhead design on natural fragmentation performances. Annals of DAAAM for 2004 & proc. the 15th international DAAAM symposium. 2004. P. 497–498.
5. Catovic A., Zecevic B., Terzic J. Analysis of terminal effectiveness for several types of he projectiles and impact angles using coupled numerical -cad technique. New Trends in Research of Energetic Materials : Матеріали міжнародної науково-практичної конференції, Pardubice, 1 April 2009. 2009. P. 455–472. URL: https://www.researchgate.net/profile/Jasmin-Terzic/publication/ (date of access: 23.01.2025).
6. Греков В. П., Журавльов О. О., Ткаченко Ю. А. Метод оцінки розміру приведеної площі осколкового ураження касетної бойової частини реактивного снаряду з осколково-фугасними бойовими елементами. Системи озброєння і військова техніка. 2019. № 1 (57). С. 77–84.
References
Army Combat Systems Test Activity Aberdeen Proving Ground MD. (1993). Static testing of high explosive munitions for obtaining fragment spatial distribution. (Technical Report) [in English].
Sydorenko, Yu. (2012). Features of the process of explosive throwing of fragmentation disks that are part of a fragmentation-beam projectile. Zb. nauk. prats Akademii VM Sim. P.S. Nakhimova, 1(19), 86–99 [in Ukrainian].
Polenytsia, P., Naumenko, I., Litsman, A., & Nesterov, D. (2024). Methodology for assessing the effectiveness of a high-explosive fragmentation projectile against ground targets. Tsentr uchbovoi literatury Publ. [in Ukrainian].
Catovic, A., Zecevic, B., & Terzic, J. (2004). Influence of warhead design on natural fragmentation performances. У Annals of DAAAM for 2004 & proc. the 15th international DAAAM symposium (с. 497–498) [in English].
Catovic, A., Zecevic, B., & Terzic, J. (2009). Analysis of terminal effectiveness for several types of he projectiles and impact angles using coupled numerical -cad technique. У New Trends in Research of Energetic Materials (с. 455–472) [in English].
Hrekov, V. P., Zhuravlov, O. O., & Tkachenko, Yu. A. (2019). Method for estimating the size of the reduced area of fragmentation damage of a cluster warhead of a rocket projectile with high-explosive fragmentation warheads. Systemy ozbroiennia i viiskova tekhnika, 1 (57), 77–84 [in Ukrainian].
Стаття надійшла до редакції 23.12.2024
ALGORITHM FOR CALCULATING QUANTITATIVE WEIGHT AND SHAPE OF SHREDDERS WHEN ASSESSING THE OFFENSIVE EFFECT OF SHREDDER FIELDS OF HIGH-EXPLOSIVE 82 AND 120 MM MINE
O. Kravchuk
Today, in the conditions of the Russian-Ukrainian war, it has become known that the use of mortars of various calibers by the Defense Forces of Ukraine is one of the quite effective solutions when conducting assault operations. Since these samples have proven themselves quite effectively due to their high mobility and efficiency in hitting and suppressing enemy manpower operating both in open terrain and on lightly armored vehicles or light-type shelters (trenches, blocked gaps, half-destroyed buildings, etc.).
Therefore, the article proposes an algorithm for calculating the quantitative weight and shape of fragments when assessing the damaging effect of fragmentation fields of high-explosive 82- and 120-mm mines. The main factors influencing the creation of fragmentation fields of high-explosive 82- and 120-mm mines are analyzed, which will further create opportunities for research, forecasting and expansion of vectors of fragmentation fractions, which causes the deepening of fragmentation fields of high-explosive 82- and 120-mm mines in the environment. Analysis of existing results of research on internal detonation processes allows us to obtain an objective picture of the distribution of fragments of fragmentation fields of high-explosive mines in space depending on the quantitative weight and shape of the fragments. Thus, the basis is being formed for the possibility of improving the existing scientific methods (methodologies) for studying the structure and nature of the action of fragmentation fields by high-explosive 82- and 120-mm mines. The results obtained allow a deeper understanding of the patterns of the fragmentation process of 120 mm mines and identify factors that affect the characteristics of the creation of fragmentation fields and their lethal capabilities. These data can be used to optimize the design of both high-explosive mines and shells in general. Which creates conditions for more accurate prediction of the nature of the impact of fragments on enemy manpower located in light-type shelters.
Keywords: high-explosive mines, shells, fragmentation, quantitative weight, damaging effect, fragmentation field.
|
Відомості про авторів: |
Information about the authors: |
|
Кравчук Олег Іванович кандидат технічних наук, старший науковий співробітник професор кафедри Військової академії (м. Одеса) Одеса, Україна |
Oleh Kravchuk Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher Scientist Professor of the Department of the Military Academy (Odesa) Odesa, Ukraine |