การศึกษาผลของความหนาไลเนอร์ของหัวรบเจาะเกราะดินระเบิดโพรงด้วยการจำลองเชิงตัวเลข

Abstract

เมื่อหัวรบเจาะเกราะดินระเบิดโพรงเกิดการจุดระเบิด การปฏิกิริยาเคมีในวัตถุระเบิดแรงสูงทำให้เกิดแก๊สและความดันอย่างยิ่งยวด ความดันที่เกิดขึ้นนั้นส่งผลให้โครงสร้างภายในหัวรบเจาะเกราะดินระเบิดโพรงเกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น ปลอกหุ้มเกิดสะเก็ดและเคลื่อนที่ไปตามแรงระเบิดที่เกิดขึ้นทุกทิศทาง ไลเนอร์เกิดการเสียรูปจนเกิดเจท เป็นต้น ทั้งนี้ หากการศึกษากระบวนการระเบิดของหัวรบเจาะเกราะดินระเบิดโพรงด้วยวิธีทดสอบทดลอง มีค่าใช้จ่ายที่สูงและอันตรายเมื่อเทียบกับการจำลองทางคอมพิวเตอร์ การจำลองเชิงตัวเลขของหัวรบเจาะเกราะดินระเบิดโพรงจึงได้รับความนิยมแพร่หลายมากขึ้น ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงจำลองเชิงตัวเลขของหัวรบเจาะเกราะดินระเบิดโพรงขนาด 36 มม. ด้วยการจำลองเชิงตัวเลขแบบ 3 มิติ โดยใช้วิธีสมูทพาร์ทิเคิลไฮโดรไดนามิกส์ เพื่อศึกษาผลของความหนาไลเนอร์ต่อกระบวนการเกิดเจทและความสามารถในการเจาะเป้าหมายของหัวรบเจาะเกราะดินระเบิดโพรง จากอัตราส่วนโดยน้ำหนักของวัตถุระเบิดต่อน้ำหนักของทองแดงแตกต่างกัน ส่งผลให้ไลเนอร์มีความหนา 0.5, 1.0 และ 2.3 มม. และกำหนดระยะห่างระหว่างหัวรบเจาะเกราะดินระเบิดโพรงและเป้าหมายไว้ที่ 108 มม. จากการศึกษาพบว่า การเปลี่ยนแปลงความดันเพิ่มขึ้นหลังจากการจุดระเบิดและเคลื่อนตัวถึงไลเนอร์ในเวลาที่ 4 ไมโครวินาที หลังจากนั้นไลเนอร์เริ่มเกิดการเสียรูปและเกิดเจท ความเร็วสูงสุดของเจทมีค่า 10,780 9,070 และ 6,520 เมตรต่อวินาที สำหรับไลเนอร์หนา 0.5, 1.0 และ 2.3 มม. ตามลำดับ เมื่อไลเนอร์มีความหนาเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความเร็วสูงสุดเจทและความยาวเจทมีค่าลดลง นอกจากนี้ สลักมีขนาดเพิ่มขึ้นตามความหนาไลเนอร์และไลเนอร์เริ่มเจาะเป้าหมาย เกิดขึ้นหลังจากเวลาที่ 30 ไมโครวินาที เมื่อไลเนอร์เริ่มเจาะเป้าหมาย เป้าหมายเกิดการเสียรูปและยืดตัวตามทิศทางการระเบิดอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งฉีกขาด จากผลการจำลองพบว่า ไลเนอร์ทั้ง 3 ความหนาสามารถเจาะเป้าหมายที่มีความหนา 10 มม. ได้สำเร็จ แต่เมื่อเพิ่มความหนาของเป้าหมาย พบว่า หัวรบเจาะเกราะดินระเบิดโพรงที่ไลเนอร์หนา 0.5, 1.0 และ 2.3 มม. สามารถเจาะเป้าหมายได้ 7, 10 และ 50 มม. ดังนั้น หัวรบเจาะเกราะดินระเบิดโพรงมีความสามารถในการเจาะเป้าหมายเพิ่มขึ้นตามความหนาของไลเนอร์ เนื่องจากสมดุลโมเมนตัมและพลังงานจลน์ที่เพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม ขนาดของรูเล็กลงตามความหนาไลเนอร์ที่เพิ่มขึ้น