Проникновение пуль в преграду
Баллистические характеристики пороха.
1)Сила пороха F – работа , которую могут совершить образующиеся газообразные продукты при полном сгорании 1 кг пороха без участия кислорода воздуха.
Размерность силы пороха Дж/ кг.
2)Коволюм - объём газообразных продуктов горения, образующихся при сгорании в заданных условиях 1 кг пороха.
3)Удельная поверхность пороха – отношение общей поверхности зёрен заряда к его видимому объёму. Размерность м2 /м3 .
Кроме баллистических характеристик пороха на величину и характер нарастания давления влияет плотность заряжания . Плотность заряжания представляет собой отношение массы порохового заряда к тому объёму, в котором происходит горение этого заряда.
Размерность – кг/ м3
При высокой плотности заряжания , характерной для пулевых перфораторов, пакеров, стреляющих грунтоносов и других устройств, используемых в глубоких скважинах, давление в каморе сгорания может достигать 2000 МПа.
Проникание пуль в преграду.
Пулевые перфораторы последнего поколения обеспечили высокую эффективность вторичного вскрытия в глубоких нефтяных скважинах. Скорость пули на выходе из ствола (дульная скорость) достигает сотен метров. С учётом большой массы пули в глубоких нефтяных скважинах гарантированно обеспечивается пробитие 1- 2 обсадных колонн, цементного камня и формирование в породе канала с сеткой трещин.
Глубина проникновения пули в полубесконечную преграду может быть определена путём совместного решения следующих уравнений :
, (2.20)
где :F–сила давления пули на преграду при скорости последней v;
m – масса пули; LV - длина канала при текущей скорости v пули;
vп - скорость входа пули в преграду.
Сила давления F сложным образом зависит от характеристик преграды. Лучшие результаты даёт полуэмпирическая закономерность связывающая силы сопротивления сплошной полубесконечной преграды и силу давления F пули на преграду при скорости последней v :
(2.21)
, (2.22)
Где s – площадь поперечного сечения пули;
-собственное прочностное сопротивление преграды, т.е. сопротивление разрушению или уплотнению материала преграды; bv2 –инерционное сопротивление среды, обусловленное помимо прочего плотностью среды и формой головной части пули; k – коэффициент, зависящий от всего комплекса характеристик преграды и формы головной части пули.
Из (220) и (2.21) получаем уравнение движения пули в преграде
. (2.23)
После умножения левой и правой части уравнения на dL получим
dL (2.24)
dL.
Тогда дифференциал длины канала равен
dL = . (2.25)
Для получения длины канала при снижении скорости от vс до v необходимо проинтегрировать dL в пределах от 0 до LV , а правую часть уравнения - от vс до v:
LV = (2.26)
Полная длина канала соответствует остановке пули, т.е.v = 0. При этом условии из (2.26) получаем
Lкп = (2.27)
Физический смысл и содержание параметров а и bv2 следующие: a = Hп(v) мгновенное динамическое прочностное сопротивление преграды внедрению пули, зависящее от её скорости; bv2 - гидродинамическое инерционное сопротивление преграды, равное , где коэффициент головной части пули; ρп -плотность материала преграды. Заменяя а и bv2 в (2.27) на указанные значения, получим
Lкп = . (2.28)
Определим значения λ и Hп , предварительно заменив m на произведение объёма пули на плотность её материала .
Коэффициент λ для пуль с коническим заострением может быть определён с использованием формулы Ньютона:
,
где α – половина угла заострения.
Hп (с – коэффициент, учитывающий рост динамического прочностного сопротивления преграды с ростом скорости пули -vc; HB -динамическая твёрдость материала преграды по Бринеллю для металла) .При скоростях пули vc ≈ 100 м /c коэффициент с равен 1,5
Формула (2.28) для полной длины канала в металлической преграде с плотностью ρмп, после подстановки в неё значений λ , Hп и с, приобретёт следующий вид:
Lкп = . (2.29)
Для пород формула будет иметь аналогичный вид, но плотность преграды должна соответствовать плотности породы :
Lкп = , (2.30)
где Рш – твёрдость породы по штампу, k - коэффициент, учитывающий изменение динамического прочностного сопротивления породы при изменении скорости пули на входе в породу; его значение может быть получено опытным путём для определённых групп прочности пород.
Дата добавления: 2016-02-02; просмотров: 1614;