METHODOLOGY FOR EVALUATING THE EFFECT OF READY-MADE DESTRUCTIVE ELEMENTS OF A FRAGMENTATION WARHEAD OF A BARRAGE MUNITION

Resumo

The article considers an approach to assessing the effectiveness of a damaging effect with
ready-made striking elements of various configurations of the warhead of a barrage munition.
When modeling high-speed processes, the finite element method was applied, which allowed
for a more accurate assessment of the area of damage to the barrier after interaction with the
damaging elements. The developed technique makes it possible to increase the effectiveness
of the use of barrage ammunition compared to the use of standard ready-made striking
elements in the form of a ball, without loss of operational reliability and basic tactical and
technical characteristics.

Texto integral

Опыт ведения боевых действий в ходе прове-
дения специальной военной операции (СВО) по-
казал, что наиболее перспективным и актуальным
средством поражения на сегодняшний день явля-
ются беспилотные летательные аппараты ударно-
го действия, к которым и относятся барражирую-
щие боеприпасы [2, 12]. Боеприпасы такого типа
совмещают в себе характеристики нескольких
классов вооружения, что делает их универсаль-
ными и востребованными. Развитием, созданием
и усовершенствованием таких средств поражения
занимаются все ведущие страны мира. Ведение
маневренных боевых действий задает темп для
развития и создания новых образцов вооруже-
ния, военной и специальной техники, что являет-
ся толчком и для разработки
новых,
и усовершен-ствования имеющихся образцов средств пораже-
ния, повышения их эффективности применения.
При разработке новых образцов барражиру-
ющих боеприпасов (ББ) или усовершенствовании
уже существующих возникает необходимость в
рассмотрении эффективности поражающего дей-
ствия при применении такого типа боеприпаса
по разному спектру целей. Разработанная мето-
дика позволяет на этапе проектирования новых
или при усовершенствовании существующих ББ
проводить выбор оптимальных геометрических
параметров и конфигураций готовых поражаю-
щих элементов (ГПЭ), при которых поражающее
действие будет эффективнее [1]. Так же методика
позволяет оценивать начальную скорость ГПЭ и
площадь разрушения после взаимодействия их с
преградой в зависимости от конфигурации ГПЭ и
площади их взаимодействия.
Для оптимизации параметров ББ с ГПЭ при
дистанционном подрыве по критерию максиму-
ма приведенной площади осколочного пораже-
ния приняты следующие допущения: разрыв
боеприпаса
наземный; размеры боеприпаса пре-
небрежимо малы по сравнению с размерами
осколочного поля; фугасным действием боепри-
паса пренебрегаем; боевую часть боеприпаса
можно заменить эквивалентной цилиндрической
оболочкой с зарядом взрывчатого вещества (ВВ)
(рис. 1) при равенстве полной массы Q, массы за-
ряда С и диаметра 0 d для осколочного боепри-
паса и эквивалентного цилиндра [3, 10, 11].
Осколочная оболочка изготовлена много-
слойной в общем случае укладкой шестиуголь-
ных призм в плане ГПЭ; осколочное поле можно
рассматривать как однозонное с небольшим углом
разлета ( Δϕ ≤ 40° ) и постоянной скоростью
ГПЭ
внутри угла разлета; цель однокомпонентная, ха-
рактеризуется постоянной уязвимой площадью
y S и стальным эквивалентом э
ст h . На основании
требований ТТЗ и анализа поражаемых целей
проведен выбор состава боевой части и определе-
ны основные оптимальные параметры
для ее эф-
фективного применения (рис. 2).

Таким образом, задача оптимизации сво-
дится к нахождению максимума функции двух
переменных [7].
Данную задачу решали путем численно-
го моделирования в два этапа. На первом эта-
пе путем построения конечно-элементной
модели
взрыва боевой части с целью оценки
взаимодействия
продуктов детонации с ГЭП,
которая позволит определить функционирова-
ние в системе «взрывчатое вещество — гото-
вый поражающий элемент», а также оценить
возникающее влияние конфигурации ГЭП на
их кинетическую энергию, начальную ско-
рость при взрыве (рис. 3).
На втором этапе так же осуществлялось
численное моделирование и построение уже
конечно-элементной модели взаимодействия
ГЭП с преградой с целью оценки их поража-
ющего действия, что позволит определить
функционирование в системе «готовый пора-
жающий элемент — преграда», а также оце-
нить возникающее влияние площади контакта
с преградой ГПЭ различной конфигурации на
площадь поражения преграды при пробитии
(рис. 4).
Полная модель оценки эффективности
действия
ББ по цели с определенными харак-
теристиками является основой методики. Ха-
рактеристики, определяющие уязвимость цели
по отношению к действию ГПЭ, включают пе-
речень уязвимых агрегатов, материал и толщи-
ну эквивалентных преград. Задается описание
геометрии цели и толщины стали в целевой си-
стеме координат плоскими четырехугольника-
ми с заданными координатами вершин, толщи-
ной и материалом, соответствующими физи-
ческим характеристикам стали [4, 8, 9]. Внутреннее
оборудование и экипаж отображаются
в целевой системе координат элементарны-
ми параллелепипедами и находятся в опреде-
ленной связи, отражающей функциональную
схему уязвимости цели по данному типу пора-
жения. Уязвимость живой силы (ЖС) оцени-
вается по поражению одиночного военнослужащего.
Характеристики осколочного поля задают-
ся в форме дифференциального закона распре-
деления по элементарным зонам угла разлета.
В каждой элементарной угловой зоне задают-
ся: число осколков в каждом секторе; масса и конфигурация осколка; средняя начальная ско-
рость осколков, одинаковая для всех секторов
разлета.
В целях единого подхода к оценке эффек-
тивности поражающего действия ББ разрабаты-
ваются системы исходных данных (СИД), обя-
зательные к применению на всех этапах при-
менения боеприпаса. Единство подхода обеспечивается
едиными исходными данными по
характеристикам уязвимости типовых элемен-
тарных целей по отношению к поражающему
действию ББ, едиными методиками вычисления
показателей эффективности, а также единым пе-
речнем исходных характеристик ББ.
При расчетах баллистического коэффици-
ента и поражающего действия осколков по це-
лям нами были приняты допущения об усредне-
нии миделева сечения осколка S и о постоянстве
коэффициента лобового сопротивления Cx . Эти
допущения неприемлемы при определении
безопасных
по осколочному действию расстоя-
ний от места подрыва боеприпаса, например,
при расчете безопасности хранилищ, безопас-
ности самолетов-носителей авиабомб при бом-
бометании с малых высот и т.п. Реальная пло-
щадь миделя (проекции площади сечения
осколка на направление его полета) в полете яв-
ляется величиной переменной, колеблющейся в
пределах min S … max S . При оценке безопасных
расстояний для получения гарантированного
результата целесообразно считать миделево се-
чение осколка равным его минимальному зна-
чению min S [4]. Для комплексной оценки пора-
жающего действия
проведены эксперименталь-
ные исследования, общая структура методики
представлена на рис. 5.
Для подтверждения результатов моделиро-
вания проведена оценка поражающего действия
ГЭП боевой части барражирующего боеприпа-
са в виде экспериментальных
исследований, при которых оценено влияние различной конфигура-
ции ГЭП на их физико-кинематические характе-
ристики и площадь поражения преграды [6, 9].
Таким образом, разработанная методика по-
зволит проводить выбор оптимальных геометри-
ческих размеров ГЭП на этапе проектирования
и совершенствования боевой части барражиру-
ющего боеприпаса. Предложенная методика по-
зволяет проводить оценку поражающего дей-
ствия боевой части барражирующего боеприпа-
са в зависимости от технического задания, при
условии выбора конфигурации ГЭП от постав-
ленной задачи и повысить эффективность при-
менения барражирующего боеприпаса до 19 %
по сравнению с использованием штатных ГЭП в
виде шара, без потери надежности эксплуатации
и основных тактико-технических характеристик,
что является актуальным на сегодняшний день.