CC BY
87
ИССЛЕДОВАНИЯ ВНУТРИБАЛЛИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ОБРАТНОГО МЕТАНИЯ
Сергей Григорьевич Губин
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры специальных устройств и технологий СГГА, тел. 89139059035, e-mail: [email protected]
В данной статье рассматривается методика расчёта внутрибаллистических параметров схемы обратного метания с отсечкой пороховых газов в переменно-замкнутом объёме.
Ключевые слова: выстрел, пороховой заряд, теплоёмкость, внутрибаллистические параметры.
RESEARCH INTO INTERBALLISTIC PARAMETERS OF A BACK THROWING SYSTEM
Sergei G. Gubin
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA), Russia, Novosibirsk 630108, 10 Plakhotnogo St; MSc, senior lecturer, associate professor, department of specialized instrumentation and technologies SSGA; tel. 89139059035, e-mail: [email protected]
This article discusses the method of calculating the parameters of the circuit intraballistic throwing back to cutoff propellant gases in the alternating closed volume.
Key words: shot, powder charge, heat capacity, intraballistic options.
Особенностью расчёта внутрибаллистических параметров является то, что каждый шток имеет свой объем (см. рис 1), поэтому расчёты для обычного оружия не подходят, требуют иного подхода при решении задач внутренней баллистики данного выстрела.
Для расчётов внутрибаллистических параметров за основу были приняты основные положения методик, предложенных известными баллистиками, такими как: Граве И.П., Дроздов Н.Ф., Серебряков М.Е., Венцель Д.А. и др. [15]. Примем основные допущения, принятые в большинстве методик для внутрибаллистических расчётов.
1. Воспламенение заряда происходит мгновенно.
2. Влияние газов воспламенителя настолько мало, что им можно пренебречь.
3. Горение порохового заряда подчиняется геометрическому закону.
4. Параметры расширения пороховых газов не изменяются.
5. Справедлив линейный закон скорости горения.
6. Состав пороховых газов не изменяется.
7. Вместо отношения истинных теплоёмкостей принимается отношение средних теплоёмкостей.
8. Различные работы, производимые пороховыми газами, помимо главной г т • V2
работы —-—, принимаются пропорциональными живой силе гранаты в
поступательном движении.
9. Перемещение оружия за время движения снаряда не учитываются.
10. Деформация стенок корпуса и штоков при выстреле мала и ей можно пренебречь.
11. Прорыва пороховых газов не происходит.
12. Охлаждение газов под влиянием стенок корпуса и штоков в расчёт не принимается.
13. Движение гранаты начинается лишь тогда, когда в каморе разовьется давление Р0.
14. В предварительном периоде:
¥0 - относительная часть сгоревшего заряда за предварительный период. 11
^ = А 3
/ 1
---ь сх---
Р0 3 ,
где: Р0 - давление форсирования; а - коволюм пороховых газов;
8 - плотность порохового заряда; f - сила пороха;
А - плотность заряжания.
^ = 2
0 (^0 + 1) • П ,
z0 - относительная толщина пороха, сгоревшая от начала горения.
СТ0 = ^1 + 4 • • ^0
где: а0 - относительная поверхность пороха, сгоревшая от начала горения.
15. В первом периоде:
Линейный закон скорости горения:
и=и1 Р,
где: и - скорость горения;
и1 - коэффициент скорости горения пороха;
Р - давление.
Процесс образования пороховых газов описывается уравнением:
¥=у^(1 +Х^);
где: ¥ - относительная часть сгоревшего заряда, z - относительная сгоревшая толщина пороха,
у1, Х1 - характеристики формы пороха, постоянные числа, зависящие от формы зерна.
Уравнение пиродинамики:
^(/^ ь /) =
где: 5 - площадь поперечного сечения каморы;
1¥ - приведённая длина свободного объёма каморы;
I - длина пути снаряда по каналу ствола;
W0 - начальный объём, в котором происходит горение пороха; в - параметр расширения;
Ф - коэффициент фиктивности; q - вес гранаты;
V - скорость гранаты; g - ускорение силы тяжести; ш - вес пороха;
/о =
S
где: 10 - приведённая длина каморы.
Процесс поступательного движения гранаты: срс^ dV
&
Итак,
=
окончательно, с учётом
конечный импульс, получим
систему уравнений в виде:
где е1 - толщина горящего свода пороха в одном направлении.
^ = 7^1 ^ (1 ь Я ^)
V
2
& • (/^ ь /)
/
= /о [1 — А — (& — -1) 3 3
^ = V Р
А^]
I,
= &Р
Учитывая конструктивные особенности схемы метания, в расчеты необходимо внести изменения.
Предварительный период.
В нашем случае предварительный будет являться 0 стадией. Он имеет временные границы от момента удара поршня-ударника по капсюлю-воспламени-телю, до момента достижения давления форсирования, после чего начинается выдвижение штоков.
Протекает точно также как и при обычном выстреле, рассчитывается, как и при обычном выстреле.
1
1
А 3
_Л_
Ро
ьь со —
<
1
_ = 2 -^0
0 (^0 + 0^ .
Первый период выстрела.
Для того, чтобы учесть особенности схемы обратного метания (см. рис. 1), нам необходимо задать порядок раскрытия штоков, влияние присоединения массы штоков. Порядок раскрытия задаем следующим образом: штоки 3, 4; затем поршень-ударник 5, далее шток 4.
Рис. 1. Предварительный период
Для проведения расчетов разделим данный период на стадии и произведем расчет следующим образом: вначале рассчитаем раскрытие первой группы, условно обозначим стадия 1, а остальное рассчитаем аналогично выдвижению всей группы, указанной в стадии 1, за исключением:
- В начальных данных площадь поперечного сечения, по которому движется последующий шток - S;
- В начальных данных начальный объем, в котором продолжает горение порох - Ж0;
- В начальных данных вес гранаты q = тг+тш;
где: тг - вес гранаты;
тш - вес последующего штока.
Каждое выдвижение штоков будет являться одной из стадий. Данный период выстрела в данной схеме можно разделить на 4 последовательных стадии.
Ш6Ш////////Ш
К
V-
ч
у^ууууууууууУ,
шшжшж&
Рис. 2. Окончание первой стадии
1 стадия - начинается при достижения давления форсирования Р0. Выдвигаются вместе два штока и поршень до зацепления первого штока за корпус. При зацеплении первого штока за корпус к массе корпуса прибавляется масса штоков и поршня, происходит небольшое снижение скорости гранаты (см. рис. 2).
2 стадия - начинается после зацепления первого штока за корпус гранаты. Выдвигается поршень до его зацепления за второй шток. При зацеплении поршня за второй шток к общей массе прибавляется масса поршня и происходит небольшое снижение скорости гранаты.
Рис. 3. Окончание второй стадии
3 стадия - начинается после зацепления поршня за корпус гранаты. Выдвигается второй шток до зацепления второго штока за первый. При зацеплении второго штока за первый к общей массе прибавляется масса второго штока и происходит небольшое снижение скорости гранаты.
Рис. 4. Окончание третьей стадии и четвертая стадия
4. стадия - начинается после раздвижения всех штоков. Остатки пороха догорают в постоянном объёме (см. рис. 4).
Начальными условиями для последующих стадий являются результаты, полученные в предыдущей стадии.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Дроздов Н.Ф. Решение задач внутренней баллистики для бездымного пороха трубчатой формы . - М.: Артакадемия, 1941. - 122с.
2. Вентцель Д.А. Внутренняя баллистика . - М.: ВВИА им. Жуковского, 1948. - 415 с.
3. Граве И.П. Внутренняя баллистика, пиродинамики. - Л.: Артакадемия, 1933. - 162
с.
4. Граве И.П. Внутренняя баллистика // Пиродинамика. Выпуск II. - Л.: Артакадемия им. Ф.Э. Дзержинского, 1934. - 292 с.
5. Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет // -М.: Гос. Науч.-Тех. Издат. Оборонгиз, 1962. - 703 с.
6. Губин С.Г. Боеприпас для бесшумной, беспламенной и бездымной стрельбы с отсечкой пороховых газов на основе схемы обратного метания // Сборник тезисов докладов ХХХ1 научно-практической конференции «Проектирование систем» МГТУ. - 2004. - С. 192195.
7. Губин С.Г. Боеприпас для бесшумной стрельбы с отсечкой пороховых газов на основе схемы обратного метания // Сборник тезисов ЫУ научно-техническая конференция. -Новосибирск. СГГА, 2004. - с. 156-160.
© С.Г. Губин, 2012
