Проникнення кумулятивного струменя піротехнічного пристрою у перешкоду змінної товщини
Рубрика:
| Болюбаш, ЄС |
| Косм. наука технол. 2025, 31 ;(2):02-02 |
| https://doi.org/10.15407/knit2025.02.012 |
| Мова публікації: Українська |
Анотація: Піротехнічні пристрої на основі лінійних кумулятивних зарядів широко використовуються в ракетно-космічній техніці для розділення ступенів і відділення конструкційних елементів. При проектуванні даних систем виникає низка складних інженерних задач, однією з яких є визначення глибини проникнення кумулятивного струменя в перешкоду змінної товщини, що викликано локальними потовщеннями конструкції у вигляді ребер жорсткості, фітингів від експлуатаційних елементів, або відхиленнями внаслідок ряду технологічних факторів. Серед останніх. насамперед це термічні напруження та деформації, обумовлені процесами зварювання корпусних відсіків; деформаціями, спричиненими пластичною деформацією при вальцюванні листових матеріалів; накопичувальною дією допусків на розміри деталей та складальних одиниць; а також геометричними невідповідностями лінійних кумулятивних зарядів, такими як непрямолінійність та відхилення кумулятивної частини від номінального положення. Наявність даних неоднорідностей в перетині розділення ракети суттєво ускладнює процес проектування та вимагає детального аналізу поведінки кумулятивного струменя. Існуючі дослідження, як правило дають рекомендації для деякого рекомендованого діапазону відстаней між лінійним кумулятивним зарядом і перешкодою, та не дають можливості визначення глибини проникнення для конкретного перетину конструкції. При цьому, точність прогнозування глибини проникнення має критичне значення для забезпечення надійності та безпеки роботи ракетно-космічних систем. Таким чином, метою є визначення глибини проникнення кумулятивного струменя піротехнічного пристрою в перешкоду змінної товщини у СР в РКТ.
Зміна товщини перешкоди, впливає на значення фокусної відстані і залежної від неї глибини проникнення КС, дослідження даних параметрів проведено на перешкоді з алюмінієвого сплаву марки 2219, який використано в корпусному відсіку нової розробки. У наявній літературі відсутні конкретні дані щодо даної перешкоди та використовуваного в Україні типу ЛКЗ. Для вирішення цієї задачі, основну увагу приділено встановленню функціональної залежності між глибиною проникнення кумулятивного струменя і фокусною відстанню встановлення лінійних кумулятивних зарядів. Наведено розрахунок знаходження глибини проникнення кумулятивного струменя для довільного перетину конструкції зі змінною товщиною перешкоди. Розрахунок по встановленій залежності дозволяє прогнозувати значення глибини проникнення кумулятивного струменя в перешкоду зі сплаву марки 2219 для ЛКЗ діаметром 5 мм, з похибкою що не перевищує 2.47 % (в діапазоні F = 4.1…6.9 мм).
Матеріали можуть бути корисними інженерно-технічним робітникам при розробці і оптимізації піротехнічних систем у ракетно-космічній техніці.
|
| Ключові слова: алюмінієвий сплав, експериментальне дослідження, компонування, кумулятивний струмінь, математична модель, оптимізація, ракетно-космічна техніка, система розділення, товщина перешкоди, функціональна залежність |
References:
1. Baum F. A., Stanjukovich K. P., Shehter B. I. (1959). Physics of explosion. Moscow: State Publishing House of Physics and Mathematics Literature, 800 p. [in Russian].
2. Blyznychenko V. V., Dzhur Ye. O., Krasnikova R. D., Kuchma L. D., Lynnyk A. K., et al. (2007). Design and construction of launch vehicles: Textbook. Ed. by S. M. Koniukhov. Dnipro: DNU Publishing, 504 p. [in Ukrainian].
3. Boliubash Ye. S. (2022). Cumulative effect and its use for separating rocket-space elements using pyrotechnic devices. S. O. Davydov et al. (Eds.). Proc. XVII Scientific Readings "Dnipro Orbit - 2022" (October 26-28). Dnipro: NCAOM, 10-15 [in Ukrainian].
4. Boliubash Ye. S. (2024). Formation of effective focal distance of pyrotechnic devices in rocket separation systems. Literature review. J. Rocket-Space Technology, 33(4), 26-37.
https://doi.org/10.15421/452421
5. Degtjarev A. V., Gorbulin V. P. (2014). Evolution of rocket and space developments of KB "Yuzhnoye". Visnyk NAS Ukraine № 6, 51-76 [in Russian].
6. Kobelev V. N., Milovanov A. G. (2009). Means of launching spacecraft. Moscow: Restart Publishing, 528 p. [in Russian].
7. Kolesnikov K. S., Kozlov V. I., Kokushkin V. V. (1977). Dynamics of stage separation of spacecraft. Moscow: Mashinostroenie, 224 p. [in Russian].
8. Kolesnikov K. S., Kokushkin V. V., Borzykh S. V., Pankova N. V. (2006). Calculation and design of rocket stage separation
systems: Textbook. Moscow: Bauman MSTU Publishing, 376 p. [in Russian].
9. Kuzin E. N., Zagarskih V. I. (2012). Creative path lasting nearly half a century. Vestnik NPO im. S.A. Lavochkina, 4(15), 157-163 [in Russian].
10. Ohochinskij M. N., Afanas'ev K. A. (2013). Separation systems in rocket technology. Part 2. Payload and fairing separation systems: Textbook. Saint Petersburg: Baltic State Technical University, 55 p. [in Russian].
11. Petushkov V. G. (2005). Application of explosion in welding technology. Kyiv: Naukova Dumka, 753 p. [in Russian].
12. Orlenko L. P. (Ed.). (2004). Physics of explosion. 3rd ed. Moscow: Nauka, Vol. II, 644 p. [in Russian].
13. Shenk H. (1972). Theory of engineering experiment. Moscow: Mir, 381 p. [in Russian].
14. Bohanek V., Dobrilović M., Škrlec V. (2014). The efficiency of linear shaped charges. Tehni ki vjesnik, 21(3), 525-531 [in English].
15. Brown E. N., Borovina D. L. (2021). The Trinity High-Explosive Implosion System: The Foundation for Precision Explosive Applications. Nuclear Technology, 207 (Suppl. 1), 204-221.
https://doi.org/10.1080/00295450.2021.1913954
16. Flexible linear shaped charge (FLSC). Psemc emc.
URL: https://psemc.com/products/flexible-linear-shaped-chargeflsc/ (Last accessed: 05.07.2023) [in English].
17. ISO 24113:2019. Space systems - Space debris mitigation requirements. International Organization for Standardization, 22 p.
18. James L. S. (1984). Pyrotechnic shock: a literature survey of the linear shaped charge (LSC). NASA TM-82583. Systems Dynamics Laboratory. Science and Engineering, 56 p. [in English].