Theoretical assessment of the minimum velocity required for the complete penetration of a supercavitating projectile into a spaced steel barrier | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2025. № 94. DOI: 10.17223/19988621/94/10

Theoretical assessment of the minimum velocity required for the complete penetration of a supercavitating projectile into a spaced steel barrier

Nowadays, stationary objects exposed to dynamic loads in the form of various impacts are located not only on land but also in water. Therefore, this study is aimed to determine the minimum velocity required for the complete penetration of a supercavitating projectile made of a heavy tungsten-based alloy into underwater protective structures such as spaced steel barriers. The required velocity is calculated using a mathematical model based on the Prandtl-Reuss equations for elastic-perfectly plastic materials. Calculations are performed with barrier thicknesses of 15+5, 15+15, 20+20, 20+30, and 25+35 mm. Theoretical analysis has shown that monolithic barriers are more efficient than equivalent spaced barriers with a distance between plates of 10 mm. The obtained results indicate that an advanced study of this problem is required.

Download file

Counter downloads: 8

Keywords

spaced steel barrier, supercavitating projectile, mathematical model, complete penetration

Authors

Name	Organization	E-mail
Burkin Viktor V.	Tomsk State University	v.v.burkin@mail.ru
Ishchenko Aleksandr N.	Tomsk State University	ichan@niipmm.tsu.ru
Sammel' Anton Yu.	Tomsk State University	anton_sammel@mail.ru
Khabibullin Marat V.	Tomsk State University	lenmar07@rambler.ru

Всего: 4

References

Герасимов А.В. Численное моделирование соударения длинных стержней со слоисто-разнесенными преградами // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326, № 1. С. 139-145.

Радченко А.В., Радченко П.А. Влияние ориентации механических свойств композиционных материалов на динамическое разрушение монолитных и разнесенных преград // Вычислительная механика сплошных сред. 2011. Т. 4, № 4. С. 97-106.

Баничук Н.В., Иванова С.Ю., Осипенко К.Ю. Экспериментальное исследование по пробиванию хрупких слоистых преград // Проблемы прочности и пластичности. 2021. Т. 83, № 2. С. 137-150. doi: 10.32326/1814-9146-2021-83-2-137-150.

Толкачев В.Ф., Зелепугин С.А., Козлов В.С. Механика высокоскоростного соударения стержневых ударников с комбинированными преградами // Вестник Тамбовского университета. Сер. Естественные и технические науки. 2016. Т. 21, № 3. С. 1354-1357. doi: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-1354-1357.

Иванов Р.С., Зеленов А.Н., Дикий А.Е. Расчетно-экспериментальное определение внедрения проникателей с различными формами головных частей в разнесённые железобетонные преграды // Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики - 2021: материалы XI Всерос. науч. конф. с междунар. участием, Томск, 17-21 ноября 2021 г. / под ред. М.Ю. Орлова. Томск : Нац. исслед. Том. гос. ун-т, 2022. С. 44-48.

Акашева Е.П., Меркурьев И.Н., Хазов С.Е. Моделирование воздействия бронебойно-зажигательной пули на разнесенные преграды с учетом угла атаки // Супервычисления и математическое моделирование: труды XVII Междунар. конф., Саров, 15-19 октября 2018 г. Саров: Рос. фед. ядерный центр - Всерос. науч.-исслед. ин-т экспериментальной физики, 2019. С. 32-37. doi: 10.53403/9785951504418_32.

Белов Н.Н., Югов Н.Т., Табаченко А.Н., Афанасьева С.А., Югов А.А., Федосов О.Ю., Архипов И.Н. Исследование особенностей деформирования и разрушения длинных стержней при наклонном соударении с конструкцией из пространственно-разнесенных преград // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2008. № 3 (20). С. 123-134.

Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Буркин В.В., Дьячковский А.С., Евтюшкин Е.В., Зыков Е.Н., Ищенко А.Н., Монахов Р.Ю., Родионов А.А., Хабибуллин М.В., Югов Н.Т. Особенности высокоскоростного взаимодействия ударников с преградами, защищенными слоем воды // Известия вузов. Физика. 2013. Т. 56, № 4. С. 8-15.

Ищенко А.Н., Буркин В.В., Дьячковский А.С., Рогаев К.С., Саммель А.Ю., Сидоров А.Д., Степанов Е.Ю., Чупашев А.В. Взаимодействие суперкавитирующих ударников с подводными преградами // Инженерно-физический журнал. 2022. Т. 95, № 4. С. 1012-1016.

Афанасьева С.А., Бондарчук И.С., Буркин В.В., Дьячковский А.С., Ищенко А.Н., Рогаев К.С., Саммель А.Ю., Сидоров А.Д., Степанов Е.Ю., Чупашев А.В. Экспериментально-теоретические исследования особенностей высокоскоростного движения в воде суперкавитирующих ударников, изготовленных из разных материалов // Инженерно-физический журнал. 2021. Т. 94, № 6. С. 1528-1537.

Буркин В.В., Дьячковский А.С., Ищенко А.Н., Саммель А.Ю., Степанов Е.Ю., Хабибуллин М.В., Чупашев А.В. Экспериментально-теоретическая оценка минимальной скорости сквозного пробития подводной стальной преграды суперкавитирующим ударником // Инженерно-физический журнал. 2024. Т. 97, № 1. С. 226-231.

Белов Н.Н., Демидов В.Н., Ефремова Л.В., Жуков А.В., Николаев А.П., Симоненко В.Г., Трушков В.Г., Хабибуллин М.В., Шиповский И.Е., Шуталев В.Б. Компьютерное моделирование динамики высокоскоростного удара и сопутствующих физических явлений // Известия вузов. Физика. 1992. № 8. С. 5-48.

Пат. № 2683148 C1 Российская Федерация, МПК G01M 10/00, F41F 3/07. Гидробаллистический стенд: № 2017135871: заявл. 09.10.2017: опубл. 26.03.2019; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет» (ТГУ). Буркин В.В., Ищенко А.Н., Майстренко И.В., Фуфачев В.М., Дьячковский А.С., Бураков В.А., Корольков Л.В., Степанов Е.Ю., Чупашев А.В., Рогаев К.С., Саммель А.Ю., Сидоров А.Д.

Хабибуллин М.В. Численное моделирование взаимодействия высокоскоростного ударника с системой пространственно разнесенных мишеней // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов. 1997. Вып. 3. С. 18-24.

Хабибуллин М.В., Афанасьева С.А. Расчет явлений, происходящих в конденсированных средах в результате интенсивных импульсных воздействий, в осесимметричной постановке: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012617301. М.: Фед. служба по интеллектуальной собственности, 2012. 80 с.