6 / 17
Влияние прочностных свойств грунтово-скальной преграды на глубину проникания ударников…
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 4
45
преграды. В случае превышения реактивной силой прочностного сопротивления
преграды проникание реактивного ударника всегда будет происходить с наличием
третьей стадии.
Описание динамики проникания реактивного ударника в безразмерной форме
(2) с использованием в качестве масштабов времени и глубины проникания значе-
ний
p0
t
и
p0
h
(3) позволяет избавиться от влияния на результаты решения задачи
начальной массы
0
m
ударника и диаметра
0
d
его миделя. Отсутствие такой зави-
симости удобно для обобщения результатов расчетов, они справедливы для удар-
ников произвольных начальной массы и размера миделя. При этом значения
0
m
и
0
d
влияют лишь на масштабы времени и глубины проникания.
В проведенных расчетах было рассмотрено проникание ударников с им-
пульсным реактивным двигателем в грунтово-скальные преграды трех разно-
видностей, контрастные по прочностным свойствам — типа плотного грунта,
горной породы малой прочности и высокопрочной горной породы. Задаваемые
для данных преград коэффициенты
A
и
С
в законе сопротивления (1), экспе-
риментальное определение которых может быть осуществлено посредством
пьезоакселерометрии проникания [20, 21], приведены в таблице. В дальнейшем
для обозначения рассматриваемых грунтово-скальных преград примем аббре-
виатуры ГСП1 (плотный грунт), ГСП2 (малопрочная горная порода) и ГСП3
(высокопрочная горная порода). Начальная скорость ударников варьировалась
в диапазоне 250…1000 м/с, а масса ракетного топлива составляла 10…30 % об-
щей массы ударника. Скорость истечения газа из реактивного двигателя удар-
ника выбиралась на уровне, обеспечиваемом современными ракетными топли-
вами, и составляла
u
2000 м/с [22]. Коническая головная часть ударника имела
угол раствора
2
= 45
. Система (2) интегрировалась численно.
Коэффициенты в законе сопротивления для различных типов
грунтово-скальных преград
Тип преграды
Условное
обозначение
А
, кг/м
3
С
, МПа
Плотный грунт
ГСП1
1900
4
Горная порода
малой прочности
ГСП2
2200
20
Высокопрочная
горная порода
ГСП3
2400
100
На рис. 3–5 приведены результаты расчетов относительной глубины
p p p0
h h h
проникания ударников с реактивным двигателем
p
(
h
— полная глуби-
на проникания реактивного ударника;
p0
h
— полная глубина проникания эквива-
лентного ударника без реактивного двигателя (3)) в грунтово-скальные преграды
различных типов при значениях числа Циолковского
Z
= 0,1;
Z
= 0,25 и
Z
= 0,5