avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2024-8-1-69-77QZXWGGavroen-79Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION AND ROCKET-SPACE ENGINEERINGОпределение повреждений неудаляемых и удаляемых окон перспективных пенетраторов от ударного воздействия высокоскоростных частиц реголита при ударном внедрении в грунт ЛуныDetermination of damage to undeletable and deletable windows of promising penetrators from the impact of high-speed regolith particles during impact penetration into the soil of the MoonДобрицаД. Б.DobrizaD. B.

Добрица Дмитрий Борисович, кандидат технических наук, ведущий математик,

141402, Московская область, г. Химки, ул. Ленинградская, 24.

AuthorID (РИНЦ): 829318.

Dobriza Dmytry Borisovich, Candidate of Technical Sciences, Lead Mathematician,

Moscow region, Khimki, Leningradskaya St., 24, 141402.

AuthorID (RSCI): 829318

ЛеунЕ. В.LeunE. V.

Леун Евгений Владимирович, кандидат технических наук, ведущий инженер, г. Химки.

141402, Московская область, г. Химки, ул. Ленинградская, 24.

AuthorID (РИНЦ): 367560;

AuthorID (SCOPUS): 57200722184.

Leun Evgeny Vladimirovich, Candidate of Technical Sciences, Lead Engineer,

Moscow region, Khimki, Leningradskaya St., 24, 141402.

AuthorID (RSCI): 367560;

AuthorID (SCOPUS): 57200722184.

stankin1999@mail.ruАО «НПО Лавочкина»РоссияLavochkin AssociationRussian Federation202430032024816977Copyright © Добрица Д.Б., Леун Е.В., 20242024Добрица Д.Б., Леун Е.В.Dobriza D.B., Leun E.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/79

В статье рассмотрены перспективные пенетраторы с неудаляемыми прозрачными и удаляемыми непрозрачными окнами, созданными преимущественно из корундов и льдокомпозита, соответственно. Их применение позволит расширить научную программу исследований за счет возможностей визуализации для видеорегистрации движения пенетратора в подповерхностных слоях грунта и их оптических методов изучения, а также прямого непосредственного контакта с ними. Обсуждаются методика расчета и полученные с помощью численного моделирования или на основе инженерной модели расчетные значения повреждений этих окон от ударного воздействия сферических частиц лунного реголита диаметрами 1,0 и 1,5 мм, соударяющихся с ними со скоростями до 1 км/с в угловом диапазоне от 70° до 80°.

The article discusses promising penetrators with non-removable transparent and removable opaque windows, created mainly from corundum and ice composite, respectively. Their use will expand the scientific research program due to visualization capabilities for video recording of the movement of the penetrator in the subsurface layers of soil and their optical methods of studying, as well as direct contact with them. The calculation method and the calculated values of damage to these windows from the impact of spherical particles of lunar regolith with diameters of 1,0 and 1,5 mm, colliding with them at speeds of up to 1 km/s in the angular range from 70° to 80°, obtained using numerical modeling or based on an engineering model, are discussed.

космические исследованияЛунареголитпенетраторвысокоскоростное внедрениесапфирльдокомпозитметод Уилкинсаspace researchMoonregolithpenetratorhigh-speed penetrationsapphireice compositeWilkins methodReferencesЛеун Е. В., Добрица Д. Б., Поляков А. А. [и др.]. К вопросу выбора конструкционных материалов для создания многофункциональных инерционных пенетраторов // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2023. № 4 (62). С. 80–86. DOI: 10.26162/LS.2023.62.4.011. EDN: WGHDNK.Leun E. V., Dobritsa D. B., Polyakov A. A. [et al.]. K voprosu vybora konstruktsionnykh materialov dlya sozdaniya mnogofunktsional’nykh inertsionnykh penetratorov [On the question of the choice of structural materials for the creation of multifunctional inertial penetrators] // Vestnik NPO im. S. A. Lavochkina. Vestnik NPO Im. S. A. Lavochkina. 2023. Vol. 4 (62). P. 80–86. DOI: 10.26162/LS.2023.62.4.011. EDN: WGHDNK. (In Russ.).Korablev O. I., Ivanov A. Y., Kozlov O. E. [et al.]. Microscope spectrometer for the Phobos-Grunt mission // Solar System Research. 2010. Vol. 44, no. 5. P. 431–436. DOI: 10.1134/S0038094610050072. EDN: OHPPHV.Korablev O. I., Ivanov A. Y., Kozlov O. E. [et al.]. Microscope spectrometer for the Phobos-Grunt mission // Solar System Research. 2010. Vol. 44, no. 5. P. 431–436. DOI: 10.1134/S0038094610050072. EDN: OHPPHV. (In Engl.).АС 1649218 СССР, МПК F 25 C 1/00, С 09 К 3/24. Способ получения искусственного льда / Рогожин С. В., Чеверев В. Г., Вайнерман Е. С. [и др.]. № 4694538/13; заявл. 23.05.89; опубл. 15.05.91, Бюл. № 18.Patent 1649218 SSSR, IPN F 25 C 1/00, S 09 K 3/24. Sposob polucheniya iskusstvennogo l’da [Method of producing artificial ice] / Rogozhin S. V., Cheverev V. G., Vaynerman E. S. [et al.]. No. 4694538/13. (In Russ.).Добрица Д. Б., Ященко Б. Ю. Численное моделирование процесса взаимодействия высокоскоростного ударника с преградой с использованием трехмерной тетраэдральной разностной сетки // Сб. тр. X Всерос. науч. конф., посвященной 140-летию ТГУ и 50-летию НИИ ПММ ТГУ. Томск, 03– 05 сентября 2018 г. Томск: Изд-во ТГУ, 2018. С. 94–96. DOI: 10.18698/2309-3684-2018-1-7089. EDN: ZDTARV.Dobritsa D. B., Yashchenko B. Yu. Chislennoye modelirovaniye protsessa vzaimodeystviya vysokoskorostnogo udarnika s pregradoy s ispol’zovaniyem trekhmernoy tetraedral’noy raznostnoy setki [Numerical modeling of the process of interaction of a high-speed striker with an obstacle using a three-dimensional tetrahedral difference mesh] // Sbornik trudov X Vseros. nauch. konf., posvyashchennoy 140-letiyu TGU i 50-letiyu NII PMM TGU. Collection of Works X All-Russian Scientific Conf., Dedicated to the 140th Anniversary of TSU and the 50th Anniversary of the Research Institute of Mechanical Engineering and Mechanics of TSU. Tomsk, 2018. P. 94–96. DOI: 10.18698/2309-3684-2018-1-7089. EDN: ZDTARV. (In Russ.).Велданов В. А., Федоров С. В. Особенности поведения грунта на границе контакта с недеформируемым ударником при проникании // Прикладная механика и техническая физика. 2005. Т. 46, № 6. С. 116–127. EDN: MUCMXF.Veldanov V. A., Fedorov S. V. Osobennosti povedeniya grunta na granitse kontakta s nedeformiruyemym udarnikom pri pronikanii [Peculiarities of soil behavior at the boundary of contact with a non-deformable impactor during penetration] // Prikladnaya mekhanika i tekhnicheskaya fizika. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2005. Vol. 46, no. 6. P. 116– 127. EDN: MUCMXF. (In Russ.).Садретдинова Э. Р. Метод выбора проектных параметров реактивных пенетраторов для движения в лунном грунте: дис. … канд. техн. наук. Москва, 2014. 136 с.Sadretdinova E. R. Metod vybora proyektnykh parametrov reaktivnykh penetratorov dlya dvizheniya v lunnom grunte [Method for selecting design parameters of reactive penetrators for movement in lunar soil]. Moscow, 2014. 136 p. (In Russ.).Veldanov V. A., Smirnov V. E., Khavroshkin O. B. Lunar Penetrator: Reducing Overloading and Penetration Control // Solar System Research. 1999. Vol. 33, no. 5. P. 432–436.Veldanov V. A., Smirnov V. E., Khavroshkin O. B. Lunar Penetrator: Reducing Overloading and Penetration Control // Solar System Research. 1999. Vol. 33, no. 5. P. 432–436. (In Engl.).Slyuta E. N. Physical and mechanical properties of the lunar soil (a review) // Solar System Research. 2014. Vol. 48, no. 5. P. 330–353. DOI: 10.1134/S0038094614050050. EDN: SENWRV.Slyuta E. N. Physical and mechanical properties of the lunar soil (a review) // Solar System Research. 2014. Vol. 48, no. 5. P. 330–353. DOI: 10.1134/S0038094614050050. EDN: SENWRV. (In Engl.).Черепанов И. А., Савиных А. С., Разоренов С. В. Откол в сапфире при ударном сжатии в различных кристаллографических направлениях // Журнал технической физики. 2020. Т. 90, № 6. С. 961–964. DOI: 10.21883/JTF.2020.06.49283.368-19. EDN: LPJJYJ.Cherepanov I. A., Savinykh A. S., Razorenov S. V. Otkol v sapfire pri udarnom szhatii v razlichnykh kristallograficheskikh napravleniyakh [Spalling in sapphire in different crystallographic directions under shock compression] // Zhurnal tekhnicheskoy fiziki. Technical Physics. 2020. Vol. 90, no. 6. P. 961–964. DOI: 10.21883/JTF.2020.06.49283.368-19. EDN: LPJJYJ. (In Russ.).Maevskii K. K. Numerical investigations of oxides and silicates under shockwave loading // IOP Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 894, no. 1. P. 012057. DOI: 10.1088/1742-6596/894/1/012057.Maevskii K. K. Numerical investigations of oxides and silicates under shockwave loading // IOP Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 894, no. 1. P. 012057. DOI: 10.1088/1742-6596/894/1/012057. (In Engl.).Wilkins M. L. Computer simulation of dynamic phenomena. Springer Science & Business Media, 1999. 246 p.Wilkins M. L. Computer simulation of dynamic phenomena. Springer Science & Business Media, 1999. 246 p. (In Engl.).Фомин В. М., Гулидов А. И., Сапожников Г. А. [и др.]. Высокоскоростное взаимодействие тел. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 600 с. ISBN 5-7692-0237-8.Fomin V. M., Gulidov A. I., Sapozhnikov G. A. [et al.]. Vysokoskorostnoye vzaimodeystviye tel [High-speed interaction of bodies]. Novosibirsk, 1999. 600 p. ISBN 5-7692-0237-8. (In Russ.).Галанин М. П., Щеглов И. А. Разработка и реализация алгоритмов трехмерной триангуляции сложных пространственных областей: прямые методы. Москва: Изд-во ИПМ им. М. В. Келдыша РАН, 2006. 32 с. URL: https://keldysh.ru/papers/2006/prep09/prep2006_09.html (дата обращения: 23.11.2023).Galanin M. P., Shcheglov I. A. Razrabotka i realizatsiya algoritmov trekhmernoy triangulyatsii slozhnykh prostranstvennykh oblastey: pryamyye metody [Development and implementation of algorithms for three-dimensional triangulation of complex spatial regions: direct methods]. Moscow, 2006. 32 p. URL: https://keldysh.ru/papers/2006/prep09/prep2006_09.html (accessed: 23.11.2023). (In Russ.).Taylor E. A. Experimental Hypervelocity and Computational Impact on Brittle Study of and Materials Composites. United Kingdom, 1998. 238 p. DOI: 10.22024/UniKent/01.02.86024.Taylor E. A. Experimental Hypervelocity and Computational Impact on Brittle Study of and Materials Composites. United Kingdom, 1998. 238 p. DOI: 10.22024/UniKent/01.02.86024. (In Engl.).Paul K., Berthoud L. Scaling Crater and Particle Sizes for Impacts into Solar Cells // IKI Moscow Workshop on Space Debris. 1995. P. 1–10. DOI: 10.1017/S0252921100501572.Paul K., Berthoud L. Scaling Crater and Particle Sizes for Impacts into Solar Cells // IKI Moscow Workshop on Space Debris. 1995. P. 1–10. DOI: 10.1017/S0252921100501572. (In Engl.).Gault D. E. Displaced mass, depth, diameter and effects of oblique trajectories for impact craters formed in dense crystalline rocks // The Moon. 1973. Vol. 6, P. 32–44. DOI: 10.1007/BF02630651.Gault D. E. Displaced mass, depth, diameter and effects of oblique trajectories for impact craters formed in dense crystalline rocks // The Moon. 1973. Vol. 6, P. 32–44. DOI: 10.1007/BF02630651. (In Engl.).IADC-04-03. Protection manual. Inter-agency space debris coordination committee. Prepared by the IADC WG3 members. 2012. URL: http://www.iadc-online.org/Documents/IADC-04-03_Protection_Manual_v5.pdf. (дата обращения: 25.12.2023).IADC-04-03. Protection manual. Inter-agency space debris coordination committee. Prepared by the IADC WG3 members. 2012. URL: http://www.iadc-online.org/Documents/IADC-04-03_Protection_Manual_v5.pdf. (accessed: 25.12.2023). (In Engl.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.