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冈钉对MS装甲的倾彻问题研究

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本文通过帮助大家理解类似冈钉这样的长杆高速动能弹对于MS的装甲的倾彻和贯穿能力。旨在帮助大家了解到所谓冈钉并不是不可防御的,所以在日后可能还会专开一贴单独讲解如何针对冈钉进行科学合理的防御。笔者已经在收集资料和编写相关内容,会在近日内陆续码出来。在此谢谢各位吧友支持赏脸阅读!(磕头)






IP属地:江苏1楼2023-12-04 16:30回复
    想系统化体系化地了解在铁血世界观下的MS的装甲防护请移步至:https://tieba.baidu.com/p/8706298419


    IP属地:江苏2楼2023-12-04 16:35
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      我也在想钢钉的工作原理应该是个什么概念,以及如何防御的问题。我记得之前吧里有翻译过的设定集里面说MS的防御都是跟纳米积片装甲和亚哈普炉有关,亚哈普炉产生亚哈普粒子使纳米积片装甲形成坚固结构,但是亚哈普粒子湮灭的时间又极短,所以铁血世界下远程武器基本很难打穿MS的装甲,多数都靠近战用自己的亚哈普波冲散敌方MS的装甲结构。
      我的理解是钢钉自带某种方法,可以延长亚哈普粒子的湮灭时间,进而远距离直接冲散纳米积片装甲的结构,达成杀伤效果。楼主可以试试查下这方面的资料


      IP属地:浙江3楼2023-12-05 14:58
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        在肝了在肝了


        IP属地:江苏4楼2023-12-06 09:16
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          冈钉能破甲不是因为其高弹速和高强度吗?格雷兹的冈钉发射的看起来只是没有任何机关的实体弹头而已


          IP属地:美国来自Android客户端5楼2023-12-06 10:32
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            @TKOZB_hentai 如图1所示,你说的没错,对于大口径弹丸来说大倾角倾斜装甲确实有效;但是如图2,大倾角均质钢装甲对于冈钉这样的长杆穿甲体来说并不十分有效,在大倾角情况下倾角与扛弹性能甚至成反比



            IP属地:江苏6楼2023-12-06 13:41
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              1.0引言
              侵彻与穿甲问题的研究具有悠久的历史,到目前为止,刚性弹的侵彻与穿甲问题已取得诸多研究成果,形成了较为完善的理论体系,基于刚性杆在一定的速度范围内的无量纲侵彻深度正比于其动能的认识而产生了直接利用动能杀伤目标的动能武器.
              类似冈钉的动能武器的核心是由钨合金和贫铀合金等高密度金属制成的长杆弹芯,长杆弹长径比大、密度高、飞行速度快(数倍于一般飞航兵器速度),单位截面积上具有很高的动能,因而具有很强的侵彻与贯穿能力.自地球online的20世纪60年代起,高密度金属制成的长杆弹就取代了比其短得多的钢制弹丸成为了坦克弹药。
              需要了解到的是,关于本文所提到的以冈钉为主的长杆高速侵彻问题的研究始于20世纪五六十年代,早期研究使用了二级轻气炮和逆向弹道技术。20世纪90年代引入了闪光X射线摄影技术,提供了更详细的信息。从Allen和Rogers的早期理论[1]到Alekseevskii-Tate模型[2]的提出,长杆高速侵彻的理论模型逐渐完善。理论分析和实验观测相结合,形成了对侵彻机理的较为全面的认识。20世纪七八十年代以来,进行了大量实验,特别是应用闪光X射线技术。数值模拟工具如CSO和PISCES2DELK被用于模拟长杆高速侵彻,但准确性需要与实验和理论对比验证。
              故本文主要会首先介绍长杆高速侵彻的基本概念,后讨论如何有效针对其进行防护。
              [1] Allen W A, Rogers J W.1961.Penetration of a rod into asemi-infinite target. Journal of the Franklin Institute, 272: 275-284.
              [2] Alekseevskii V P.1966.Penetration of a rod into a target at highvelocity. Combustion, Explosion,and Shock Waves, 2: 63-66.


              IP属地:江苏7楼2023-12-06 14:01
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                2.0 长杆高速倾彻的基本概念
                2.1 长杆高速倾彻的4个阶段
                Eichelberger和Gehring[1]基于实验结果提出了高速撞击成坑的4个典型阶段, Christman和Gehring[2]将它们更清晰地表述为初始瞬态阶投、主要侵彻阶段、次级侵彻阶段和靶体回弹阶段, 如图所示,此后,研究者们在此基础上开展了细致的研究和深入的讨论。

                [1] Eichelberger R J, Gehring J W.1962.Effects of meteoroid impacts onspace vehicles. ARS Journal, 32: 1583-1591.
                [2] Christman D R, Gehring J W.1966.Analysis of High-VelocityProjectile Penetration Mechanics. Journal of Applied Physics, 37: 1579-1587.


                IP属地:江苏8楼2023-12-07 12:14
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                  2.2.1 初始瞬态阶段
                  初始瞬态阶段伴随弹体开坑,仅持续几个微秒, 初始瞬态阶段的作用时间和距离与几何参数和材料属性相关而与撞击速度无关。 高压力冲击波在界面处产生并在杆和靶中同时传播,到达自由表面反射为卸载波卸载此高压力.在图上所示的压力与时间历程图中,初始瞬态阶段表现为一个压力陡峰。该压力值可由Hugoniot冲击关系给出,仅依赖撞击速度和材料的密度及可压缩性[1]。
                  在高速撞击中,高压冲击波将导致严重的塑性变形以及融化和汽化。此外,高温和高压导致的闪光亦在实验中被观测到,由于涉及多个物理甚至化学过程,对于初始瞬态阶段的解析描述很复杂,且缺乏其对总侵彻深度影响的准确分析。
                  2.2.2 主要倾彻阶段
                  主要侵彻阶段最大的特征就是准静态侵彻:压力由瞬态阶段的峰值下降为一个恒值,同时弹靶界面的侵彻速度也近似为一个常数。该阶段持续时间由弹体长径比决定。长杆弹具有较大长径比(弹径/弹长),因而此阶段作用时间最长,对最终侵彻深度的影响也最为显著
                  主要侵彻阶段是所有理论分析模型的核心,该阶段弹体和靶体均以半流体的方式变形,弹体减速并发生侵蚀。也就是弹体随着倾彻的进行而长度逐渐缩短。如果速度足够大,弹体将在此阶段完全侵蚀;如果弹体被减速到低于某临界值,则将转变为刚性侵彻(弹体强度大于靶体强度)或界面击溃(弹体强度小于靶体强度)。
                  2.2.3 次级倾彻阶段
                  长杆高速侵彻的第3阶段通常被认为发生在长杆完全侵蚀之后,直至弹坑周围材料的能量密度低至不能克服材料变形阻力,该阶段通常被称作次级侵彻阶段或后继流动[2]。
                  2.2.4 弹靶回弹阶段
                  最后是靶体回弹阶段,弹坑尺寸由于弹性回弹有轻微缩小,同时伴随高温有重结晶现象,该阶段对总侵彻贡献极小,通常不予考虑。
                  [1] Herrmann W, Wilbeck J S.1987.Review of hypervelocity penetrationtheories. International Journal of Impact Engineering, 5: 307-322.
                  [2] Christman D R, Gehring J W.1966.Analysis of High-VelocityProjectile Penetration Mechanics. Journal of Applied Physics, 37: 1579-1587.


                  IP属地:江苏9楼2023-12-07 12:14
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                    第三章是需要参考资料最多的段落,明天不一定能写完


                    IP属地:江苏10楼2023-12-07 12:22
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                      这是个大工程啊,只是钢钉是在火星同步轨道上运用的,而铁血中的火星不能按照正常的火星(重力不同)来计算,不知道速度还有质量损失该如何处理


                      IP属地:四川来自Android客户端11楼2023-12-07 23:47
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                        IP属地:广西来自Android客户端12楼2023-12-09 23:15
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                          3.0 弹靶的材料性质对长杆高速倾彻的影响
                          从本节开始将详细论述长杆高速侵彻的突出问题,其中部分研究成果已有相应工程应用,而不少仍是领域内的研究热点。
                          影响长杆高速侵彻的弹靶材料因素主要有弹材密度、靶材密度、弹体强度和靶体阻力。早期对实验数据的分析认为,弹靶密度对长杆侵彻的影响远大于强度[1],这与流体动力学模型相契合。随后的研究发现,弹靶强度对侵彻作用的影响不能忽视。
                          3.1影响长杆高速倾彻的靶体阻力因素
                          3.1.1 靶体阻力与空腔膨胀理论
                          Tate[2]在1967年提出了弹体材料的Hugoniot弹性极限,而后他通过实验数据拟合重新评估了该模型,提出了新的表达式。Rosenberge[3]在1990年将Tate在1986年提出的阻力模型中的球形空腔[4]用柱形空腔替代了。
                          需要强调的是,上述模型适用于金属材料。对于金属,材料响应区域划分为塑性、弹性和未变形区;而对于脆性材料如陶瓷,材料变形区划分为粉碎、裂纹和弹性区;混凝土靶体在长杆高速侵彻下的响应区划分为密实、孔除压实、开裂和弹性区。
                          在我的检索中还查到了了阻力模型的不同取值方法,包括Rosenberge和Dekel[5]通过数值模拟得出的关系式。实际上,长杆高速侵彻靶体阻力明显高于刚性杆侵彻阻力,与靶材料流动状况不同导致了这种差异。Rosenberge和Dekel的模拟结果显示,长杆高速侵彻的靶体阻力约为刚性杆侵彻的1.3倍。此外,该模拟结果还表明了靶体阻力与靶材流动情况的依赖关系,通过职材流场的相似性进行了说明,以避免过多的琐碎陈述,请看下图。

                          [1] Hohler V, Stilp A J.1987.Hypervelocity impact of rod projectileswith L/D from 1 to 32. International Journal of Impact Engineering, 5: 323-331.
                          [2] Tate A.1967.A theory for the deceleration of long rods afterimpact. Journal of the Mechanics & Physics of Solids, 15: 387-399.
                          [3] Rosenberg Z, Marmor E, Mayseless M.1990.On the hydrodynamic theoryof long-rod penetration
                          . International Journal of ImpactEngineering, 10: 483-486.
                          [4] Tate A.1986.Long rod penetration models & mdash: Part II. Extensions to the hydrodynamictheory of penetration. International Journal of Mechanical Sciences, 28: 599-612.
                          [5] Rosenberg Z, Dekel E.1994b.Acritical examination of the modified Bernoulli equation using two-dimensionalsimulations of long rod penetrators.International Journal of Impact Engineering, 15: 711-720.


                          IP属地:江苏13楼2023-12-11 10:47
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                            3.1.2 靶体阻力与撞击速度
                            通过对侵彻深度反向拟合,Anderson等人(1992)[1]发现靶体阻力与弹体长径比和撞击速度均有关系,其中速度影响尤为突出。下图即是Anderson这篇研究所根据不同实验结果反向拟合得到的靶体阻力随撞击速度的变化曲线,如下图所示。

                            国内学者楼建锋(2012)[2]和孔祥振等人(2017)[3]通过实验数据发现Walker-Anderson模型更符合实验和数值模拟中靶体力的变化情况。所以得知长杆穿甲体在侵彻过程中具有随着侵彻速度增大,而靶体阻力减小的趋势。Anderson等人(1993)[4]认为塑性区范围随速度增大而减小。而后者又与弹坑(上文提到的长杆穿甲体对弹靶的倾彻的初始瞬态阶段的开坑)直径相联系。并且他们认为塑性区在不可压缩时与速度无关,而在可压缩情况下,其范围将随速度增大而减小。Song等人(2018)[5]指出,穿甲体需要在更高速度下(4km/s)才能体现可压缩性的影响,而在长杆高速侵彻速度范围内(1.5km/s~3km/s)可压缩性的影响微弱,如下图所示。

                            [1] Anderson Jr. C E, Walker J D, Hauver G E.1992b.Target resistance for long-rod penetration intosemi-infinite targets. Nuclear Engineering & Design, 138:93-104.
                            [2]楼建锋. 2012.侵彻半无限厚靶的理论模型与数值模拟研究. [博士论文]. 绵阳: 中国工程物理研究院
                            [3]孔祥振, 方秦, 吴昊, 龚自明. 2017.长杆弹超高速侵彻半无限靶理论模型的对比分析与讨论. 振动与冲击, 36: 7
                            [4] Anderson Jr. C E, Littlefield D L, Walker J D.1993.Long-rodpenetration, target resistance, andhypervelocity impact. International Journal of Impact Engineering, 14: 1-12.
                            [5] Song W J, Chen X W, Chen P.2018.Effect of compressibility on thehypervelocity penetration. Acta Mechanica Sinica, 34: 82-98.


                            IP属地:江苏14楼2023-12-11 10:51
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                              不好意思了,第三章实在是有点多了,没法一次性全发出来,所以我写到哪里发哪里,文中也有很多问题,所以如果发现了瑕疵也可以赐教,感谢阅读


                              IP属地:江苏15楼2023-12-11 15:01
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