Энергетический анализ процесса взаимодействия пули с текстильной броней

Кинетическая энергия пули W0 = mv20 / 2 процессе взаимодействия с текстильным бронепакетом расходуется на: 1) работу деформирования Ад нитей при их растяжении; 2) работу сил трения Атр при перемещении нитей относительно ткани как в продольном направлении (вытягивание нитей), так и в поперечном (раздвигание нитей); 3) сообщение нитям ткани кинетической энергии WK вследствие их ускорения как в плоскости ткани, так и в направлении проникания пули; 4) работу Акав вытеснения материалов подложки или имитатора защищаемого объекта, например, пластилина при образовании каверны. В общий баланс энергий и работ следует включить также работу сил трения при проникании пули через бронепакет Апр, работу деформирования и разрушения пули Аn, тепловые потери Q и другие менее значимые составляющие [3.15]. 

Поскольку при ударном взаимодействии часть слоев ткани оказывается пробитой, то работа деформирования нитей этих слоев ткани преобразуется в работу их разрушения Ар. Работа деформирования остальных слоев ткани преобразуется в упругую энергию их растяжения Wy. Закон сохранения энергии позволяет записать баланс энергий и работ для некоторого момента времени измеряемого от начала взаимодействия

 

Энергетический анализ процесса взаимодействия пули с текстильной броней

Соотношение между перечисленными энергиями и работами зависит от времени, прошедшего от начала взаимодействия пули с бронепакетом. Объединим все диссипативные формы работы в один член Aдис = Атр+ Акав + Апр+ An+Q. Примерный вид зависимостей основных энергетических составляющих процесса ударного взаимодействия от времени показан на рис. 3.9. В соответствии с этим рисунком весь процесс взаимодействия пули с текстильным бронепакетом можно разделить на два этапа.
 
 

Энергетический анализ процесса взаимодействия пули с текстильной броней

На первом этапе в процессе проникания и торможения пули ее кинетическая энергия в основном расходуется на совершение работы упругого растяжения и разрушения нитей ткани. Доля энергии, затрачиваемая на совершение диссипативных работ Атс на этом этапе, незначительна, поскольку для их совершения необходимы значительные перемещения нитей. Баллистическая стойкость бро- непакета определяется его способностью запасать упругую энергию без разрушения нитей.

На втором этапе взаимодействия, после того как пуля в основном потеряла скорость, диссипация энергии продолжается путем преобразования упругой энергии, запасенной в нитях в процессе их растяжения, в кинетическую энергию их движения, которая за счет работы сил трения превращается в теплоту. После завершения всех динамических процессов, сопровождающих ударное взаимодействие пули с текстильным бронепакетом, вся кинетическая энергия пули будет затрачена на разрушения нитей ткани Ар и совершение диссипативных работ, имеющих необратимый характер.

В работе [3.15] было выполнено исследование бронепакета, состоящего из 60 слоев ткани саржевого переплетения на основе нитей Русар с линейной плотностью 29 текс, после прострела пулей пистолета ТТ. Бронепакет имел поверхностную плотность ттп = 7,4 кг/м2 и располагался на пластилиновом блоке. Пуля вошла в пластилин на излете, фактически израсходовав всю энергию в бро- непакете. Начальная кинетическая энергия пули составляла W0 = 520 Дж. В результате проведенного исследования было определено, что на выполнение работы сил трения Атр было затрачено более 50% энергии пули, работа разрушения нитей составила 30% от начальной энергии пули. На все остальные диссипативные работы было затрачено менее 20%.

Несмотря на то, что в конечном итоге весьма значимой оказывается способность бронепакета необратимо поглощать энергию пули за счет работы сил трения, баллистическая стойкость бронепакета определяется его способностью преобразовывать кинетическую энергию пули в обратимую упругую энергию растяжения нитей.

 

 

Смотрите также