Зависимость скорости пули от скорости горения пороховых зерен и давления пороховых газов.
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Огневая подготовка»
Тема № 1.3 «Основы баллистики»
Основные сведения из внутренней и внешней баллистики
| Содержание занятия | Время, мин |
| Вступительная часть Основная часть 1. Явление выстрела. 2.Зависимость скорости пули от скорости горения пороховых зерен и давления пороховых газов. 3.Влияние различных факторов на дальность полета пули и рассеивание. 4. Траектория пули. Виды траекторий и их практическое применение. Заключительная часть: | 10 65 15 15 15 20 5 |
Явление выстрела.
Внутренняя баллистика изучает движение снаряда под действием пороховых газов в канале ствола и все другие явления, связанные с горением пороха и расширением пороховых газов.
Внутреннюю баллистику делят на пиростатику, исследующую горение пороха в постоянном объеме, и пиродинамику, исследующую горение пороха в изменяющемся объеме, т.е. в канале ствола орудия после начала движения снаряда.Таким образом, пиростатика изучает законы горения пороха, зависящие от физических и химических свойств пороха и от соотношения между количеством пороха в заряде и объемом, в котором помещен заряд. Пиродинамика решает практические вопросы внутренней баллистики, а именно: как пуле определенного веса и калибра сообщить заданную начальную скорость при условии, что наибольшее давление пороховых газов не превышает заданной величины.
|
|
|
Для правильного решения этой задачи надо научиться наиболее рационально расходовать энергию пороховых газов во время выстрела.
Это возможно при условии достаточного знания процессов, происходящих в канале ствола во время выстрела.
Явление выстрела происходит в очень короткий, промежуток времени, тем не менее, все процессы протекают в строгой последовательности.
Под выстрелом во внутренний баллистике понимают процесс горения пороха боевого заряда, движение массы газов и движение пули под действием пороховых газов в канале ствола и на небольшом удалении дульного среза.
Процесс выстрела для различных систем длится от 0,003 до 0,011 сек., наибольшее давление достигает 350 - 400 МПа; температура пороховых газов равна почти 3000°С, а при вылете пули из канала ствола - около 2000°С; но несмотря на кратковременность выстрела, и динамический характер происходящих процессов, выстрел подчиняется определенным законам.
При выстреле горение пороха боевого заряда происходит в переменном объеме, при этом в явлении выстрела различают следующие периоды:
|
|
|
Предварительный период - это период, в течение которого происходит горение пороха боевого заряда при неподвижной пули. В предварительный период осуществляется следующая часть явления выстрела; механический удар по капсюлю, воспламенение и горение пороха боевого заряда; повышение давления пороховых газов до величины (250-500) кг/см, при таком давлении происходит полное врезание оболочки пули в нарезы ствола.
Давление, необходимое для полного врезания оболочки, называется давлением форсирования.
Врезанием пули в нарезную часть ствола заканчивается предварительный период, при этом условно считают, что пуля не движется.
Вслед за предварительным периодом следует первый период (основной). Первый период выстрела начинается с момента полного врезания пули и достижения давления форсирования и заканчивается полным сгоранием пороха боевого заряда. В течение первого периода выстрела пороховые газы совершают 70±75% полезной работы, поэтому первый период называется основным.
В начале первого периода скорость движения снаряда небольшая и происходит мощный приток пороховых газов, поэтому давление в этот момент нарастает быстро и достигает максимального значения, когда пуля пройдет в канале ствола путь равный 5-10 калибров.
|
|
|
Скорость пули достигает такой величины, что увеличение задонного пространства начнет преобладать над притоком новых порций газов, поэтому давление начнет падать, но на пулю еще продолжает действовать огромная сила и скорость пули продолжает увеличиваться.
В первый период пуля в канале ствола проходит путь равный 0,5 - 0,8 длины нарезной части ствола. Начинается второй период. Во второй период притока газов нет, но пуля получает ускорение за счет имеющегося еще давления. Величина ускорения постепенно убывает, но оно сохраняет свое положительное значение, так что скорость пули все время увеличивается. К моменту вылета пули из канала ствола давление в канале ствола достигает ещё 300 МПа и пуля (получает) имеет дульную скорость. Вылетом из канала ствола заканчивается второй период.
Опыт показывает, что после вылета пули из канала ствола газы продолжают действовать на пулю, сообщая ей ускорение на некотором расстоянии от канала ствола.
Период времени от вылета пули из канала ствола до прекращения действия газов на пулю называется периодом последствия газов. В этот период скорость увеличивается всего лишь на 0,5-2% и достигает своего максимального значения.
|
|
|
Изменение давления пороховых газов и скорости движения пули в канале ствола можно изобразить графически.
Зависимость скорости пули от скорости горения пороховых зерен и давления пороховых газов.
В процессе горения порохового заряда различают три фазы:
- зажжение;
- воспламенение;
- горение.
Зажжением называется сообщение пороху импульса под влиянием которого начинается реакция взрывчатого превращения в какой-либо части порохового заряда.
Температура при которой порох загорается, называется температурой зажжения.
Для различных сортов пороха она колеблется в пределах (160-300°С). Так, например, температура зажжения дымного пороха равна 300°С, а бездымного - 130°С.
Зажжение зависит от многих факторов. Зажечь порох труднее, если поверхность более гладкая, зерна имеют крупные размеры, плотное строение зерна, влажные зерна, поэтому зажечь легче дымный порох, нежели бездымный.
Воспламенением называется процесс распределения пламени по поверхности порохового зерна. Скорость воспламенения зависит от состояния поверхности (гладкая ,шероховатая) от природы и формы зерна. Например, у дымного пороха скорость распространения пламени от зерна происходит быстро- 2,5 м/сек, а при Р = 1 МПа, в стволе скорость распространение будет быстрее раз в десять
Скорость воспламенения зависит от давления. Например, при давлении10 МПа в закрытом объеме воспламенение бездымного пороха можно считать мгновенным.
За воспламенителем следует процесс горения пороха. Горением пороха называется процесс распространения пламени в глубь порохового зерна в направлении перпендикулярном к горящей поверхности.
Горение пороха происходит по строго определенным законам. Например, способность гореть параллельными слоями, т.е. с одинаковой скоростью во всех направлениях порохового зерна. В каждую единицу времени со всех сторон порохового зерна сгорает слой определенной толщины, т.е. зерно пороха обгорает равномерно со всех сторон. Толщиной порохового зерна называют наименьшее расстояние между противоположными горящими поверхностями порохового зерна,
При одинаковых условиях продолжительность горения зерна определяется скоростью горения и толщиной. Скорость горения определяется по формуле:
Понятно, что толстые зерна будут гореть дольше, что от скорости горения зависит скорость образования газов, а следовательно, давление в канале ствола и скорость движения пули. От каких факторов зависит скорость горения? (природы пороха, влажности, температуры заряда, давления, плотности заряжания).
Рассмотрим более подробно, зависимость скорости горения от перечисленных факторов.
Под природой пороха понимают процентное содержание составляющих его элементов, наличие не удаленного при сушке растворителя, плотность пороха, наличие флегматизаторов (камфоры, вазелина). Например, увеличение летучего растворителя на 1% уменьшает скорость горения пироксилиновых порохов на 10-12%. С увеличением плотности порохового зерна и влажности скорость горения уменьшается.
Например, при увеличении влажности на 1% начальная скорость пули уменьшается примерно на 4%, а наибольшее давление газов на 15%. Надо следить, чтобы укупорка с патронами как на складе, так и на боевых позициях была герметичной, хранить патроны в сухом месте, а отсыревшими стрелять нельзя.
С увеличением температуры заряда скорость горения увеличивается. Например, при изменении температуры заряда на 10 С, скорость изменяется на 1%, а наибольшее: давление на 3, 6%. Нормальная (табличная) температура заряда равна + 15 С. На отклонение температуры от нормальной вводить поправки в прицел.
С увеличением давления значительно увеличивается скорость горения пороха. Скорость горения прямо пропорциональна давлению,
С увеличением плотности заряжения, скорость горения увеличивается и наоборот, при уменьшении плотности заряжания скорость уменьшается.
В современных боеприпасах плотность заряжания составляет 0,6-0,8 кг/дм. Если при подобной плотности заряжания пуля своевременно не сдвинется с места, то создаются такие же условия, как при взрыве в неизменном объеме: давление резко повысится и ствол будет разорван. Это может произойти в следующих случаях, если ствол загрязнен, если пуля деформирована, плохо калибрована и диаметр ее незначительно больше калибра ствола, при увеличении количества пороха заряда, изменения заряжания и т.д.
Таким образом, зная зависимость скорости горения пороха боевого заряда от вышеперечисленных факторов, можно управлять явлением выстрела при стрельбе из оружия в желаемом направлении.
При одинаковом составе пороха и равной скорости горения на скорость газообразования существенно влияет величина горящей поверхности зерен порохового заряда, а горящая поверхность зависит от размеров и формы пороховых зерен.
Рассмотрим более подробно, как зависит скорость газообразования от размеров и формы зерна.
Если взять два заряда одинакового веса и с одинаковой формой пороховых зерен, то поверхность зерен в начале горения пороха будет больше у тех зарядов, которые имеют более мелкие зерна.
Существенное влияние на начальную поверхность пороховых зерен заряда оказывает также форма зерен.
Например, мелкие кубической формы пороховые зерна имеют в сумме большую начальную поверхность, чем трубка той же толщины, поэтому более интенсивное газообразование будет у зерен кубической формы.
В процессе горения пороховых зерен, имеющих форму куба, пластинки, прутка, горящая поверхность уменьшается, так как линейные размеры зерен становятся меньше, поэтому количество газов в каждую последующую единицу времени уменьшается. Такое горение называется дегрессивным.
При горении пороха трубчатой формы горящая поверхность остается постоянной, если не учитывать изменение поверхности у торцов трубки.
Пороха такой формы, у которых в процессе горения поверхность зерен не изменится, называются порохами с постоянной поверхностью горения.
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 1245; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!