張見(jiàn)升,孫 浩,何降潤(rùn),吳 曦

(中國(guó)兵器工業(yè)試驗(yàn)測(cè)試研究院, 陜西 華陰 714200)

0 引言

破片是戰(zhàn)斗部主要?dú)?戰(zhàn)斗部高能炸藥起爆后,破片在爆轟波驅(qū)動(dòng)作用下具備高速飛行能力,可用于殺傷有生力量、輕型裝甲車(chē)輛以及武裝直升機(jī)、無(wú)人機(jī)等目標(biāo)。戰(zhàn)斗部常見(jiàn)預(yù)制破片形狀有球形、圓柱、長(zhǎng)方體以及桿條破片等。球形具有良好氣動(dòng)外形,是戰(zhàn)斗部常見(jiàn)破片形狀。為有效提高戰(zhàn)斗部空間利用率,圓柱、長(zhǎng)方體破片也被彈藥設(shè)計(jì)者所考慮。

破片的侵徹深度、靶板破壞變形方式受破片形狀、質(zhì)量、撞擊速度、靶板材料等的影響。呂珮毅等[1-2]通過(guò)數(shù)值模擬研究了不同形狀和初始動(dòng)能條件下,球形、柱形、立方體形破片對(duì)靶板破壞變形、動(dòng)能衰減,數(shù)值結(jié)果表明破片形狀對(duì)靶后毀傷效果有明顯研究。柴橋等[3]數(shù)值對(duì)比分析圓柱鋼釘和鋼球?qū)δ承腿~片撞擊損傷情況研究,發(fā)現(xiàn)形狀對(duì)破壞影響十分明顯。趙小峰等[4]通過(guò)理論計(jì)算、數(shù)值仿真試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合,進(jìn)行3種不同質(zhì)量立方體鎢合金侵徹Q235A鋼軌的侵徹能力試驗(yàn)研究,結(jié)果表明破片侵徹能力隨著質(zhì)量的增加而增加。周楠等[5]通過(guò)彈道槍試驗(yàn)研究了鋼質(zhì)球形、立方體侵徹復(fù)合靶板毀傷機(jī)理和破壞形式研究。他們的從不同角度證實(shí)了破片撞擊速度、形狀、質(zhì)量與靶板破壞形式密切相關(guān),但是試驗(yàn)數(shù)據(jù)量較少,缺乏有力佐證。

此外,學(xué)者們從破片材料、質(zhì)量、形狀等不同角度,揭示了破片侵徹薄靶[6]、中厚板[7]、成層靶[8-10]的破壞相應(yīng)規(guī)律。但是系統(tǒng)分析破片速度、質(zhì)量、破片形狀對(duì)靶標(biāo)毀傷效果試驗(yàn)研究較少。本文中以鋼軌為研究目標(biāo),開(kāi)展不同破片速度、質(zhì)量、形狀對(duì)目標(biāo)毀傷試驗(yàn),系統(tǒng)對(duì)比分析破片速度、質(zhì)量、形狀對(duì)侵徹深度、開(kāi)孔面積的影響規(guī)律,為破片戰(zhàn)斗部破片設(shè)計(jì)提供有力試驗(yàn)依據(jù),為殺爆戰(zhàn)斗部毀傷效能評(píng)估積累數(shù)據(jù)。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)原理

測(cè)速系統(tǒng)采用區(qū)間測(cè)速方法,測(cè)試系統(tǒng)由鋁箔靶、多通道并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、靶架、導(dǎo)線(xiàn)組成。鋁箔靶尺寸為25 cm×25 cm。測(cè)試鋁箔靶由前后兩塊鋁箔靶組成,兩靶放置距離固定,當(dāng)破片穿透第一塊鋁箔時(shí),測(cè)速儀獲取一個(gè)通斷信號(hào)開(kāi)始計(jì)時(shí),通過(guò)第二塊鋁箔時(shí)終止計(jì)時(shí),測(cè)時(shí)儀界面得到破片飛行時(shí)的平均速度,測(cè)試設(shè)備型號(hào):LNG202G-2型六路電子測(cè)時(shí)儀,系統(tǒng)誤差為0.5%,靶距為1.5 m。圖1為測(cè)試設(shè)備及測(cè)試網(wǎng)靶試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)情況。

（4）應(yīng)用精準(zhǔn)化鉆井系統(tǒng)軟件對(duì)多口施工井進(jìn)行技術(shù)方案的編寫(xiě)、制定，并根據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的貼合度進(jìn)行反饋和修正。

圖1 多通道測(cè)速儀及測(cè)速網(wǎng)靶Fig 1 Multi-channel velocimeter and net

1.2 比動(dòng)能理論

推薦理由:《南北朝佛教編年》入選國(guó)家出版基金資助項(xiàng)目，是一部全面反映南北朝佛教發(fā)展的史綱性學(xué)術(shù)著作。該書(shū)充分發(fā)掘整合了傳世文獻(xiàn)和出土文獻(xiàn)，吸收紀(jì)事本末體的優(yōu)點(diǎn)，以時(shí)間和事件為線(xiàn)索，將不同文獻(xiàn)中的同一事件之記載考辨歸納，對(duì)中國(guó)佛教歷史資源的挖掘以及中華傳統(tǒng)文化的傳承與保護(hù)等均具有積極作用。

(1)

對(duì)表1中不同形狀鋼質(zhì)破片開(kāi)展侵徹鋼軌毀傷試驗(yàn),得到表2、表3不同速度下破片對(duì)鋼軌侵徹深度、開(kāi)孔面積毀傷數(shù)據(jù)。為了研究不同速度下破片質(zhì)量、形狀對(duì)鋼軌侵徹毀傷規(guī)律,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。首先理論分析試驗(yàn)破片比動(dòng)能分布規(guī)律,結(jié)合理論研究分析不同速度下破片質(zhì)量、形狀侵徹鋼軌對(duì)侵徹深度、開(kāi)孔面積毀傷參數(shù)的影響。

分析圖4可知:對(duì)于同一破片,質(zhì)量相同時(shí)存速越大,比動(dòng)能越大;存速相同時(shí),質(zhì)量越大比動(dòng)能越大;分析可知5、10、15 g球形、圓柱、長(zhǎng)方體破片,發(fā)現(xiàn)比動(dòng)能隨破片存速增大而增大。在等速條件下15 g長(zhǎng)方體破片的比動(dòng)能最大;當(dāng)破片質(zhì)量為5 g時(shí),長(zhǎng)方體破片存速-比動(dòng)能曲線(xiàn)與圓柱破片存速-比動(dòng)能曲線(xiàn)差別不大,但均大于球形存速-比動(dòng)能曲線(xiàn),反映出球形破片迎風(fēng)面積大于其他2種形狀破片;當(dāng)破片質(zhì)量為10 g時(shí),圓柱、球形破片存速-比動(dòng)能曲線(xiàn)幾乎相同,均小于長(zhǎng)方體破片速度-比動(dòng)能曲線(xiàn);對(duì)于15 g破片,長(zhǎng)方體破片速度-比動(dòng)能曲線(xiàn)在其他破片存速-比動(dòng)能曲線(xiàn)上方,說(shuō)明相同存速下長(zhǎng)方體破片的比動(dòng)能最大。

1.3 測(cè)試系統(tǒng)及結(jié)果

試驗(yàn)系統(tǒng)由彈道槍、彈托、破片、測(cè)速儀、鋼軌(目標(biāo)靶)、高速攝影儀組成。試驗(yàn)時(shí)用膠水將破片固定到尼龍彈托,再將彈托與發(fā)射藥筒緊密貼合。彈道槍擊發(fā)時(shí)底火引燃發(fā)射藥,火藥氣體對(duì)破片做功,使得破片獲得飛行能力具備一定飛行速度。破片運(yùn)動(dòng)出槍管后,彈托在氣動(dòng)阻力作用下與破片分離?，F(xiàn)場(chǎng)布設(shè)圖如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)圖Fig.2 Layout diagram of test site

試驗(yàn)利用14.5 mm彈道槍發(fā)射鋼質(zhì)預(yù)制不同形狀預(yù)制破片。試驗(yàn)所用靶板為HG785D鋼軌。鋼軌布設(shè)距彈道槍口5 m處位置,為方便調(diào)節(jié)軌道位置,將其固定在可調(diào)節(jié)方向的靶架上。試驗(yàn)破片規(guī)格見(jiàn)表1。

圖5可知,破片形狀、質(zhì)量不變條件下,隨著破片速度增加,侵徹深度逐漸增大,主要原因是破片質(zhì)量越大,動(dòng)能越大、比動(dòng)能越大,侵徹孔越深,開(kāi)孔面積越大?？梢?jiàn)球形破片質(zhì)量對(duì)毀傷結(jié)果影響因素明顯;研究質(zhì)量5 g破片侵徹的深度曲線(xiàn)可知,破片速度在600～1 400 m/s區(qū)間,相同速度侵徹鋼軌,球形侵徹深度最大,長(zhǎng)方體破片次之。在1 400～1 800 m/s區(qū)間,3種形狀破片侵徹深度相差不明顯;當(dāng)破片質(zhì)量為10 g時(shí),破片存速與侵徹深度呈正相關(guān),侵徹速度越大深度越深。隨著破片存速的增大,長(zhǎng)方體破片侵徹深度明顯大于球形和柱形破片的侵徹深度;對(duì)于質(zhì)量為15 g的破片,顯然長(zhǎng)方體侵徹深度大于圓柱破片侵徹深度。此外,數(shù)據(jù)表明破片質(zhì)量超過(guò)一定范圍,質(zhì)量的增加對(duì)侵徹深度的增益并不大。

圖3 球體-圓柱-長(zhǎng)方體破片侵徹鋼軌試驗(yàn)圖 Fig 3 Test chart of sphere-cylinder-cuboid fragment penetration into rail

表2 破片侵徹靶板試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Test results of fragment penetration target

表3 破片侵徹靶板試驗(yàn)結(jié)果

2 結(jié)果討論及分析

式(1)中:ey為破片的比動(dòng)能;m為破片質(zhì)量;v為破片速度;s為破片著靶面積的數(shù)學(xué)期望,對(duì)于彈道槍試驗(yàn),飛行距離不遠(yuǎn),著靶面積的數(shù)學(xué)期望可視為破片的橫截面積。

依據(jù)比動(dòng)能準(zhǔn)則,理論分析試驗(yàn)破片在理論速度400～1 800 m/s,假定迎風(fēng)面積為破片截面條件下,分析破片靶前存速與比動(dòng)能曲線(xiàn)關(guān)系,破片理論存速與比動(dòng)能關(guān)系如圖4所示。

2.1 破片比動(dòng)能規(guī)律分析

新增投資者開(kāi)戶(hù)數(shù)(NIA)：新增開(kāi)戶(hù)數(shù)是指為國(guó)股票市場(chǎng)每月新增加的有效賬戶(hù)數(shù)量。通過(guò)這一數(shù)據(jù)能夠反映投資者入市的時(shí)間和數(shù)量的變化，在很大程度上也反映出投資者參與股票市場(chǎng)的熱情高低。情緒樂(lè)觀時(shí)，投資者參與市場(chǎng)的熱情高漲，促使新股民踴躍進(jìn)入證券市場(chǎng)，開(kāi)戶(hù)數(shù)劇增；而當(dāng)投資者情緒悲觀時(shí)，市場(chǎng)呈觀望氣氛，市場(chǎng)低迷，抑制了新投資者的投機(jī)沖動(dòng)，從而延遲入市。

圖4 破片存速與比動(dòng)能關(guān)系Fig 4 Relationship between fragment storage speed and specific kinetic energy

金融是經(jīng)濟(jì)的核心，而銀行業(yè)作為金融的主導(dǎo)，好似國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“氣”和“血”，如果銀行業(yè)利潤(rùn)高出其他行業(yè)太多，則表現(xiàn)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)“氣血旺”和“虛火上升”，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)的一種病態(tài)發(fā)展，不利于整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系的協(xié)調(diào)運(yùn)行。而且在經(jīng)濟(jì)下行壓力加大的背景下，銀行業(yè)與實(shí)體行業(yè)利潤(rùn)的巨大差異，會(huì)使一部分實(shí)業(yè)企業(yè)家不愿再埋頭踏踏實(shí)實(shí)從事實(shí)體行業(yè)的研發(fā)、創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型和升級(jí)，轉(zhuǎn)行加入金融業(yè)的“虛擬化經(jīng)濟(jì)循環(huán)”中，因?yàn)槎唐诳?，由此獲取的收益遠(yuǎn)比從事實(shí)業(yè)容易得多、高得多，而這樣一來(lái)，實(shí)體經(jīng)濟(jì)與虛擬經(jīng)濟(jì)的平衡便難以維持，從而容易吹大經(jīng)濟(jì)泡沫。

2.2 破片形狀、質(zhì)量對(duì)侵徹深度的影響

根據(jù)破片形狀、質(zhì)量不同的球形、圓柱體、長(zhǎng)方體破片侵徹鋼軌時(shí),侵徹深度試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成曲線(xiàn)圖,如圖5所示。

試驗(yàn)破片侵徹深度用游標(biāo)卡尺測(cè)量。破片開(kāi)孔面積尺寸的測(cè)量,利用相機(jī)獲取帶有標(biāo)尺的破片穿孔圖像,導(dǎo)入到AutoCAD軟件中,對(duì)圖像進(jìn)行1∶1尺寸還原,通過(guò)描繪破片穿孔輪廓,計(jì)算得到開(kāi)孔面積。不同類(lèi)型破片對(duì)靶板破壞情況如圖3所示。試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表2、表3,其中H表示破片侵徹深度(單位:mm),S表示破片開(kāi)孔面積(單位:cm2)。

對(duì)于破片而言,常用毀傷判據(jù)有動(dòng)能、比動(dòng)能2種判據(jù)。動(dòng)能判據(jù)給出破片致傷能量的臨界值,是破壞、停止作用相對(duì)應(yīng)的一種能量標(biāo)準(zhǔn),比動(dòng)能判據(jù)則考慮了破片與目標(biāo)遭遇時(shí)著靶面積影響因素。

推行廠(chǎng)務(wù)公開(kāi)，就是要保證職工的知情權(quán)、參與權(quán)與監(jiān)督權(quán)，依靠職工辦企業(yè)，尊重職工的首創(chuàng)精神，體現(xiàn)以人為本的管理理念，切實(shí)尊重和體現(xiàn)職工主人翁地位。廠(chǎng)務(wù)公開(kāi)也是一號(hào)煤礦貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的具體表現(xiàn)，是其凝心聚力謀發(fā)展的重要舉措與有效手段，在推進(jìn)一號(hào)煤礦建立自我約束機(jī)制、實(shí)現(xiàn)民主管理方面發(fā)揮了積極的作用。

圖5 破片形狀對(duì)侵徹深度影響規(guī)律Fig 5 Influence law of fragment shape on penetration depth

結(jié)合圖4及圖5可知,質(zhì)量、存速相同時(shí)長(zhǎng)方體破片比動(dòng)能最大,當(dāng)質(zhì)量相同10 g、15 g破片同存速侵徹鋼軌,長(zhǎng)方體破片侵徹能力最強(qiáng),試驗(yàn)結(jié)果與比動(dòng)能規(guī)律一致,表明對(duì)于質(zhì)量相同形狀不同破片,一定速度下侵徹目標(biāo)深度規(guī)律可依據(jù)比動(dòng)能大小進(jìn)行判斷。對(duì)于質(zhì)量較小的破片,差別不明顯。因此,對(duì)于5 g以上破片,研究形狀對(duì)侵徹規(guī)律的影響規(guī)律,可以比動(dòng)能毀傷準(zhǔn)則為依據(jù)。

2.3 破片形狀、質(zhì)量對(duì)開(kāi)坑面積的影響規(guī)律

圖6所示為不同質(zhì)量破片對(duì)鋼軌侵徹深度、開(kāi)孔面積隨破片存速變化規(guī)律。當(dāng)破片質(zhì)量相同時(shí),對(duì)于5 g破片,當(dāng)靶前侵徹速度在8 00～1 300 m/s,隨著存速的增加球形破片侵徹鋼軌的開(kāi)孔面積大于圓柱破片,當(dāng)破片存速在1 300 m/s時(shí),球形破片開(kāi)孔面積與圓柱破片侵徹開(kāi)孔面積相差不大;當(dāng)破片質(zhì)量10 g時(shí),存速相同時(shí)長(zhǎng)方體破片侵徹鋼軌開(kāi)孔面積顯著大于球形破片和圓柱破片;當(dāng)形狀相同質(zhì)量不同破片侵徹鋼軌,破片存速越大破片開(kāi)孔面積越大,靶前侵徹速度與開(kāi)孔面積呈正相關(guān)。對(duì)于長(zhǎng)方體破片10 g、15 g,當(dāng)靶前侵徹速度大于800 m/s,相同速度下兩破片對(duì)鋼軌開(kāi)孔面積差別不大。

分析圖6(a)可知,在600～1 600 m/s速度區(qū)間,5、10 g球形和圓柱破片當(dāng)破片形狀、存速保持不變時(shí),質(zhì)量越大開(kāi)孔面積越大;當(dāng)破片形狀、質(zhì)量一定,存速越大開(kāi)孔面積越大。對(duì)于長(zhǎng)方體破片,破片質(zhì)量相同,存速越大則破片開(kāi)孔面積越大。分析圖6(b)可知,在600 m/s-1 600 m/s速度區(qū)間,長(zhǎng)方體破片隨存速的增加,開(kāi)孔深度逐漸增大,破片存速與開(kāi)孔面積基本呈線(xiàn)性關(guān)系。長(zhǎng)方體10 g破片與15 g的圓柱和長(zhǎng)方體破片侵徹開(kāi)孔面積變化不大。說(shuō)明破片質(zhì)量超過(guò)10 g對(duì)開(kāi)孔面積的影響不明顯。

綜上可見(jiàn),質(zhì)量相同、著速不同破片侵徹鋼軌,長(zhǎng)方體破片整體毀傷效能最佳,5 g時(shí)球形比圓柱破片的開(kāi)孔面積大,10 g和15 g時(shí)球形和圓柱破片開(kāi)孔面積差異不明顯。

在廣大農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工銷(xiāo)售一體化程度較低，還沒(méi)有形成風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、利益共享機(jī)制。暢銷(xiāo)農(nóng)產(chǎn)品不受訂單限制，滯銷(xiāo)農(nóng)產(chǎn)品過(guò)多依賴(lài)于訂單農(nóng)業(yè)的現(xiàn)象普遍發(fā)生。

3 總結(jié)

利用比動(dòng)能理論分析了球形、圓柱、立方體破片質(zhì)量、形狀、速度對(duì)比動(dòng)能的影響,并通過(guò)試驗(yàn)手段得到不同條件下破片侵徹鋼軌深度、開(kāi)孔面積毀傷規(guī)律,得到主要結(jié)論如下:

1) 破片速度、形狀、質(zhì)量參數(shù)的變化對(duì)鋼軌深度、開(kāi)孔面積有影響。破片形狀一定時(shí),一定范圍內(nèi)破片速度、質(zhì)量增加,破片侵徹深度越深、開(kāi)孔面積越大,但破片質(zhì)量大于10 g時(shí),質(zhì)量的增加對(duì)侵徹深度的增益并不大。

2) 質(zhì)量相同,形狀不同的破片,不同速度下侵徹鋼軌的開(kāi)孔面積與比動(dòng)能規(guī)律一致?？梢罁?jù)比動(dòng)能大小來(lái)評(píng)定等質(zhì)量不同形狀破片殺傷面積大小。

3) 質(zhì)量相同、著速不同破片侵徹鋼軌,長(zhǎng)方體破片整體毀傷效能最佳,球形和圓柱破片開(kāi)孔面積差異不明顯,破片質(zhì)量超過(guò)10 g時(shí),質(zhì)量對(duì)開(kāi)孔面積的影響不明顯。