CC BY
92
УДК 623.412 Сенуси Милуд
ФГКВОУ ВО «Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хру-лева» в Пензе, Алжир, Алжир
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБРАЗЦА ПОРОХА С ИЗМЕНЕННОЙ РЕЦЕПТУРОЙ
Определение основных энергетических и баллистических характеристик образца пороха с измененной рецептурой представляет собой определенное количество экспериментально-теоретических исследований по изучению свойственных и энергетических параметров пороха таких как удельная плотность пороха, теплота горения пороха, удельный объем, сила пороха.
Расчет энергетических и баллистических характеристик пороха является сложным и требует создания метода, пригодного для исследования.
В основу метода положено сравнение энергетических характеристик штатного пороха и расчетного определения основных энергетических характеристик пороха с измененной рецептурой.
Для уточнения экспериментальных данных проведена проверка полученных результатов по критерию Кохрена
Определение основных энергетических характеристик образца пороха с измененной рецептурой представляет собой определенное количество экспериментально-теоретических исследований по изучению свойственных и энергетических параметров пороха таких как удельная плотность пороха, теплота горения пороха, удельный объем, сила пороха.
Удельная плотность пороха характеризует степень уплотнения пороховой массы, наличие пор в порохе и обуславливается составом и процессом изготовления пороха [1]. От удельной плотности зависит гравиметрическая плотность, скорость увлажнения, скорость и закономерность горения, а следовательно, физико-химические и баллистические свойства пороха. Значение удельной плотности пороха меняется сведением в его состав дополнительной энергетической добавки (ЭД).
Под удельной плотностью понимают отношение веса пороха к весу воды в объёме пороха при температуре 40С.
Проведенные ранее исследования специалистов показывают, что определение удельной плотности образца пороха производится при помощи следующих компонентов и оборудования:
образец исследуемого пороха (представленный в таблице 1)
Содержание компонентов Таблица 1
Состав Содержание компонента в %
Коллоксилин 56,0
Нитроглицерин 26,0
Централит 3,0
Динитротолуол 8,0
Дибутилфталат 4,0
ЭД 2,0
Вазелин 1,0
Итого 100
дистиллированная вода; пикнометр; вакуум-насос; весы точностью до 0,001г.
Удельную плотность определяют при помощи пикнометра. Жидкость выбирается с известным удельным весом, не растворяющая составных частей пороха и не дающая его набухания Пикнометр представляет собой стеклянную колбу, ёмкостью 50 мм с калибрующей отметкой на горлышке, закрывающейся притёртой пробкой с капилляром.
Обычно производятся два параллельных определения, расхождение между ними не должно превышать 0,01, затем вычисляют среднее значение двух определений с точностью до 0,001 г. Результаты измерений представлены в таблице 2.
Результаты измерений Таблица 2
Измерение Опыт №1 Опыт №2
Р, г 8,00 8,00
А, г 70,80 79,29
Б, г 72,24 80,70
Результаты расчётов Таблица 3
Порох , г/см3
Опыт №1 1,215
Опыт №2 1,210
Требование ТУ на порох 1,12...1,21
Как известно пороха являются источниками энергии и генераторами работы тела, свободно трансформировать тепловую энергию продуктов горения в кинетическую энергию снаряда.
Потенциальная химическая энергия, заключенная в порохе, в процессе горения преобразуется газообразные и конденсированные продукты горения, нагретые до высокой температуры. Расширяясь в канале ствола орудия, продукты горения совершают работу пропорциональную количеству выделившегося при горении пороха тепла. В общем, случае величина совершаемой при выстреле работы определяется: - количеством тепла, выделяющегося при сгорании метательного заряда; - объемом и составом продуктов горения, а также их термодинамическими параметрами; - равновесной температурой горения пороха, средней молекулярной массой, газовой постоянной и показателем адиабаты.
Испытание порохов и ракетных топлив с целью оценки энергетических свойств включают определения [1]: - теплоты горения пороха - Оум,- -удельный объем продуктов горения - Ио; - состава продуктов горения - т.
Методика определения теплоты горения порохов основывается на косвенном определении качества тепла, выделяющегося при сгорании известной навески пороха в специальной колориметрической установке. В ходе эксперимента определяется изменение температуры изолированной системы.
Для определения теплоты горения порохов использовалась пороховая стружка. Необходимое количество пороха взвешивалось на аналитических весах с точностью до 0,0001г.
Испытание проводились на колориметрической установке, состоящей из термоизолирующей оболочки, колориметра, бомбы с аппаратурой регистрации изменения температуры.
Для определения теплоты горения полученного образца необходимо использовать следующие компоненты и оборудование [2]: - калориметр В-08МА; - весы аналитические АДВ-200; - весы образцовые Т1-20; - запальная проволока; - дистиллированная вода; - навеска пороха.
Калориметр В-08МА представляет собой устройство, состоящее из собственно калориметра и регистратора. Регистратор состоит из прибора и первичных преобразователей изменения сопротивления. Регистратор представляет собой набор серийно выпускаемых приборов для управления работой термостата и измерения температуры. Первичным преобразователем изменения температуры являются платиновые термометры сопротивления -датчики, расположенные в калориметре. При увеличении температуры сопротивление датчиков изменяется, появляется сигнал разбаланса, который, поступая на измерительный блок, усиливается и регистрируется цифровым вольтметром.
Калориметр представляет собой прибор, внутренняя оболочка которого изготовлена из латуни в виде тонкостенного цилиндрического бака. Внутри оболочки имеется гнездо сосуда. Внутренний объем оболочки, ограниченный гнездом сосуда, заполнен дистиллированной водой, для изотермич-ности которой служит мешалка оболочки.
В гнездо устанавливается калориметрический сосуд, изготовленный из латуни. Внутрь этого сосуда перед проведением испытания заливается определенное количество дистиллированной воды, и помещается калориметрическая бомба, с навеской пороха. Для установления необходимой температуры воды в калориметрическом сосуде имеются электронагреватель и мешалка. Через два отверстия в
крышке сосуда устанавливаются платиновые термометры сопротивления, предназначенные для измерения температуры воды в сосуде.
Результаты измерений Таблица 4 и регистрации показаний
Характеристика Значение
С, кДж/К 14 974
n1, В 0,942
n2, В 2,353
m, г 5,03
ш' , г 0,05
q, кДж/К 3140
Рассчитываем теплоту горения испытуемого образца: Qv(ж)=(l4974(2, 353-0, 942)-0, 05•3140)/5,03 =4169 кДж/кг.
Зная теплоту горения можно определить удельный объем образца пороха
Определение удельного объема газов основано на измерении объема газообразных и парообразных
Энергетич
продуктов горения, образующихся при сгорании определенного количества пороха с последующим приведением полученного объема к нормальным условиям, а также пересчетом объема газов на 1 кг пороха. В полученное значение объема вводится также поправка на объем, который занимала бы вода, если бы она была в виде пара.
Рассчитываем удельный объём пороховых га-зов[2]: Wl = (ДV+V6+Vшл)/m, где: Wl - удельный объём пороховых газов, мл; ¿V - Объём воды, вытесненной из цилиндра; Vб - объём пороховых газов, оставшихся в бомбе (320 мл); Vшл -объём пороховых газов, оставшихся в вакуумном шланге (15 мл); m - масса навески пороха.
Wl = (144 5+32 0+25)/2 =890 л/кг.
Сравним полученные значения энергетических характеристик опытного образца с энергетическими характеристиками штатного пороха, приведённых в таблице 5.
еские характеристики Таблица 5
Марка пороха р, г/см3 QvM, кДж/кг W1, л/кг f, Дж/кг
НДТ-3 1,24 3050,8 907 936778,615
НДТ-3 - ЭД 1% 1,10 3159,3 945 977789,134
НДТ-3 - ЭД2% 1,11 3167,4 1035 1182158,342
Проанализировав таблицу необходимо отметить, что энергетические характеристики полученного опытного образца пороха превосходят энергетические характеристики штатного баллиститного пороха, применяемого в метательном заряде. Это ещё раз показывает возможность использования дополнительной энергетической добавки для увеличения энергетических характеристик метательного заряда.
Для уточнения экспериментальных данных проведена проверка полученных результатов по кри-
терию Кохрена. Пусть дано к выборок равного объема хп1,...,х Через S2i обозначим выборочную оценку дисперсии ^выборки. Введем гипотезу Н0 о том, что дисперсии всех выборок равны 01=...= Оп. Статистика критерия имеет вид: g=:maxS2i/X¡ki=lS2i.
Если д> да(к,п) то нулевая гипотеза отклоняется. Квантили распределения можно найти, пользуясь таблицей 6, по формуле:
gа ( K,n)=F(k-l+a/k)(n-l,(n-l)(k-l)) /k-l + F(k-l+a/k)(n-l,(n-l)(k-l)). где Гу^1, f2) - квантиль Г распределения с ^ и f2 степенями свободы.
Критические значения критерия Пирсона (Х2-критерия)
Таблица 6
для различного уровня значимости q
и числа степеней свободы у
Число степеней свободы, V Уровень значимости, q, %
20 10 5 2 1 0,5 0,2 |0,1
1 1,642 2,706 3,841 5,412 6,635 7,879 9,550 10,83
2 3,219 4,605 5,991 7,824 9,210 10,60 12,43 13,82
3 4,642 6,251 7,815 9,837 11,34 12,84 14,80 16,27
4 5,989 7,779 9,488 11,67 13,28 14,86 16,92 18,47
5 7,289 9,236 11,07 13,39 15,09 16,75 18,91 20,52
6 8,558 10,64 12,59 15,03 16,81 18,55 20,79 22,46
7 9,803 12,02 14,07 16,62 18,48 20,28 22,60 24,32
8 11,03 13,36 15,51 18,17 20,09 21,95 24,35 26,12
9 12,24 CD 6 4 16,92 19,68 21,67 23,59 26,06 27,88
10 13,44 15,99 18,31 21,16 23,21 25,19 27,72 29,59
11 14,63 17,28 19,68 22,62 24,72 26,76 29,35 31,26
12 15,81 18,55 21,03 24,05 26,22 28,30 30,96 32,91
13 16,98 19,81 22,36 25,47 27,69 29,82 32,54 34,53
14 18,15 21,06 23,68 26,87 29,14 31,32 34,09 36,12
15 19,31 22,31 25,00 28,26 30,58 32,80 35,63 37,70
Расчетное значение критерия Кохрена составило 0,37 9118. Расчеты проведенные в программе ЕХЕЬ показали, что значение критической точки распределения Кохрена равно 0,437701.
Поскольку полученное значение в ЕХЕЬ больше расчетного, то гипотеза об однородности выборок принимается.
ЛИТЕРАТУРА
1. Производство и эксплуатация порохов и взрывчатых веществ: Учебник / В.К. Марьин. - Пенза.: ПАИИ, 2005. - 350 с.
2. Пороха, ракетные твердые топлива и взрывчатые вещества: Учебное пособие/ В.К. Марьин. -Пенза.: ПВАИУ, 1992. - 200 с.
УДК 623.412 Сенуси Милуд
ФГКВОУ ВО «Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хру-лева» в Пензе, Алжир, Алжир
МЕТОД РАСЧЕТА СОСТАВА ПОРОХА МЕТАТЕЛЬНОГО ЗАРЯДА С УЧЕТОМ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ
Определение мощностных характеристик метательных систем создает потребность в методах оценки и определения энергетических и баллиститных характеристик порохов, входящих в состав метательного заряда. С помощью этого метода появляется возможность проведения теоретических исследований по изучению энергетических и баллистических параметров пороха с измененной рецептурой, таких как теплота горения пороха, удельный объем газа, коволюм пороховых газов, сила пороха. Расчет энергетических и баллистических характеристик пороха является сложным и требует создания метода, пригодного для исследования.
В основу метода положены основные эмпирические зависимости для расчета состава штатного пороха
С целью определения мощности метательных си- потребность в методах оценки и определения энер-стем при стрельбе из танковой пушки возникает гетических и баллиститных характеристик порохов,
входящих в состав метательного заряда. Кроме
