CC BY
0
Тычков Александр Юрьевич, д-р техн. наук, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Пенза, Пензенский государственный университет
TO THE QUESTION OF PROBABILITY OF DEFEAT OF OBJECTS OF THE SYSTEM OF REPAIR AND RECOVERY BODIES CONSIDERED AS A COMPLEX ORGANIZATIONAL AND TECHNICAL SYSTEM
СЛ. Biryukov, A. V. Zakharov, E.I. Minakov, A.Y. Tychkov, Y. V. Cheburkov
The article considers the probability of impact of modern means of defeat on the objects, which are part of repair and restoration bodies, performing tasks at a distance from stationary locations with the use of mobile maintenance and repair facilities.
Key words: probability of impact, repair and recovery bodies, coordinate law of impact, reduced zone of impact, mobile maintenance and repairfacilities.
Biryukov Sergey Alexandrovich, candidate of technical sciences, doctoral, atanuskin@yandex. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Logistics,
Zakharov Alexey Vladimirovich, adjunct, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Logistics,
Cheburkov Yuri Viktorovich, senior lecturer, chebyrkov@gmail. com, Russia, Penza, Branch of the Military Academy of Logistics named after Army General A. V. Khrulev,
Minakov Evgeny Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University,
Tychkov Alexander Yurievich, doctor of technical sciences, head of the department, tychkov-a@mail. ru, Russia, Penza, Penza State University
УДК 623.4
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-9-188-189
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ХИМИЧЕСКУЮ РЕАКЦИЮ РАСПАДА ФТОРИДА
ГРАФЕНА В ПОРОХЕ ПРИ ЕГО ГОРЕНИИ
Д.В. Бакланов, Е.И. Минаков, А.Ю. Тычков, И.М. Васильев, В.П. Пониматкин
Суть исследования заключалась в определении объема добавки фторида графена в порохе, при сжигании которого не снижается его сила и коволюм. В результате определено, что при любой добавки фторида графена в порох происходит снижение теплоты его горения. Результаты показали, что фтор начинает сублимироваться и отделятся от кристаллической решетки графена только при температуре от 600 °С и выше, а сила пороха незначительно возрастает при добавке фторида графена 1 к 100 от общего объема пороха.
Ключевые слова: теплота сгорания, сила пороха, коволюм пороховых газов, плотность заряжания, тен-зометрический метод.
Известные экспериментальные исследования [1] показали влияние фторида графена на силу пороха с применением крешерного метода, однако, чтобы сравнить полученные результаты крешерного метода с тензометри-ческим методом, а также определить влияние температурного воздействия на химическую реакцию распада фторида графена в соответствии с программой работ № П 44А-К-8-2024 были проведены исследования влияния навески фторида графена марки «ПКФ-В» на силу пороха и коволюм в сферическом порохе марки ССНф 30/3,69 на измерительно-вычислительном комплексе «Поляна» 127 центра экспертизы и испытаний средств поражения ГРАУ МО РФ (г. Киржач), представленной на рис. 1 [2].
Объем, условия и порядок проведения испытаний:
1.Отбор образцов от пороха марки ССНф 30/3,69 для подготовки навесок, в соответствии с ОСТ В-84-
2435-90;
2.Подготовка добавки фторида графена марки «ПКФ-В» для последующего смешивания с порохом;
3. Смешивание и подготовка навесок для проведения испытаний в следующем соотношении: испытание № 1: масса навески 16 гр., и 24 гр. (порох без добавки); испытание № 2: масса навески 16 гр., и 24 гр. (порох с добавлением 0,16 гр. и 0,24 гр. фторида графена марки «ПКФ-В» соответственно); испытание № 3: масса навески 16 гр., и 24 гр. (порох с добавлением 0,32 гр. и 0,48 гр. фторида графена марки «ПКФ-В» соответственно); испытание № 4: масса навески 16 гр., и 24 гр. (порох с добавлением 0,64 гр. и 0,96 гр. фторида графена марки «ПКФ-В» соответственно);
4. Проведение испытаний образцов: определение баллистических характеристик образцов бесстрельбовым методом (силы пороха и коволюма) в соответствии с СТО 44А-К-1-2022, М 44А-К-27-2020-ЛУ, ОСТ В 84-2401-88;
5.Подготовка протоколов испытаний на каждый образец.
Смешивание фторида графена с порохом проводилось механическим путем в мерных контейнерах. Микроскопия подготовленных навесок представлена на рис. 2.
После смешивания наблюдались светло-серые образования в виде тонкой пленки, причем различное содержание фтора оказывало значительное влияние на морфологию покрытия представленную на рис. 3.
Рис. 1. Измерительно-вычислительный комплекс «Поляна» заводской № 05
Рис. 2. Микроскопия подготовленных навесок пороха марки ССНф 30/3,69
а б
Рис. 3. Дискретизация подготовленных навесок пороха марки ССНф 30/3,69: а - чистый порох;
б - порох, покрытый фторидом графена
Массу заряда рассчитывали по формуле:
ш=А-Шп, (1)
где А - плотность заряжания; Wn- свободный объем камеры манометрической бомбы до помещения в нее заряда. Масса воспламенителя:
ш„
= <1-9
о/ К.+авРв
(2)
где р - плотность пороха; Рв,ав - сила воспламенительного состава и коволюм пороховых газов воспламенительного состава; Рв- давление воспламенителя; W0 - объем манометрической бомбы; А - плотность заряжания. Сила пороха:
= -1-а-Р1П1=-^-а-РП2, где рт1,рт,- максимальные давления в опытах при плотностях заряжания Л1,Л2 [64]. Коволюм пороховых газов:
(4)
Воспламенение основного порохового заряда происходило за счет подачи напряжения 12Вт на воспламенитель ДРП. Узел воспламенения с пороховой навеской и воспламенителем ИВК «Поляна» представлен на рис.4.
Рис. 4. Узел воспламенения с пороховой навеской и воспламенителем ИВК «Поляна»
Средства измерения, используемые на испытаниях, прошли проверку и обеспечивают требуемую точность измерений. Испытательное оборудование аттестовано и обеспечивало качество и полноту проведения испытаний. Взвешивание пороховых навесок и добавок фторида графена проводились на весах лабораторных ОХЛЦБ КУ 214 зав. № 8728488368, представленных на рис.5.
а б
Рис. 5. Подготовка пороховых навесок на весах лабораторных ОХЛ^ ЯУ 214 зав. № 8728488368: а - 16 гр. пороха марки ССНф 30/3,69; б - 24 гр. пороха марки ССНф 30/3,69
В целях просушки испытуемых пороховых навесок и воспламенителей, а также обеспечения их хранения при относительной влажности воздуха 0 % использовался лабораторный эксикатор, представленный на рис.6.
Рис. 6. Эксикатор для остывания пороховых навесок после просушки
190
Влияние добавки фторида графена на выделяемое количество тепла при горении пороха проводили в калориметре бомбовом АКБ-1В зав. № 33226, представлен на рис. 7.
а б
Рис. 7. Калориметр бомбовый АКБ-1В зав. № 33226
Образцы сжигали в контролируемых условиях, в так называемом сосуде для разложения, окруженным кожухом для предотвращения внешних температурных воздействий. Грамм вещества в тигле помешали в калориметр, потом проводили соединение с хлопчатобумажной нитью со специальной запальной проволокой. Сосуд наполнялся кислородом под давлением в 30 бар и поджигался. Результаты теплоты горения пороховой навески с добавкой фторида графена представлены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование показателя Метод испытания Нормативное значение Образец Результаты испытания
Теплота сгорания ОСТ В 84-2401-88 855-905 ккал/кг ССНф 30/3,69 (3гр.) без ФГ «ПКФ-В» 887,3 ккал/кг
Теплота сгорания ОСТ В 84-2401-88 855-905 ккал/кг ССНф 30/3,69 (3гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,03 гр.) 878,7 ккал/кг
Теплота сгорания ОСТ В 84-2401-88 855-905 ккал/кг ССНф 30/3,69 (3гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,06 гр.) 869,9 ккал/кг
Теплота сгорания ОСТ В 84-2401-88 855-905 ккал/кг ССНф 30/3,69 (3гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,12 гр.) 858,0 ккал/кг
По результатам наблюдалось, что при любой добавки фторида графена в порох происходит снижение теплоты горения за счет затраты тепла на разложение введенного вещества. Данное положение дел может повлиять на снижение разгара (эрозии) внутренней поверхности канала ствола стрелкового оружия, которая находится в прямой зависимости от температуры и давления выстрела [3]. Изменение теплоты горения пороха в зависимости от добавки фторида графена представлена на рис. 8.
Рис. 8. Изменение теплоты горения пороха в зависимости от добавки фторида графена
Во время выстрела реакция углерода с фтором при Т 600°С и выше последовательно разрушает соединения графена, происходит процесс сублимации, при котором образуются новые низкоадгезивные газосодержащие соединения, такие как тетрафторид углерода, представленный на рис.9.
Рис. 9. Процесс образования тетрафторида углерода
Образование дополнительного рабочего газа приводит к незначительному повышению силы пороха, что представлено на зависимостях изменения показаний давления от времени на рис. 10 и 11.
ССНф 30/3,69 (16 гр.) без ФГ ССНф 30/3,69 (16 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,16 гр.) ССНф 30/3,69 (16 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,32 гр.) ССНф 30/3,69 (16 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,64 гр.)
ССНф 30/3,69 (16 гр.) без ФГ ССНф 30/3,69 (16 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,16 гр.) ССНф 30/3,69 (16 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,32 гр.) ССНф 30/3,69 (16 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,64 гр.)
б
Рис. 10 Изменение давления горения пороха ССНф 30/3,69 (16 гр.) в зависимости от добавки фторида графена: а - на полном цикле горения; б - на максимальных пиках давления
Для приведения полученных результатов в функциональную зависимость изменения давления пороховых газов от времени были построены графики. При это особое внимание уделено сравнению полученного давления при сжигании чистого пороха с давлениями при сжигании пороха с добавкой фторида графена.
Кривая изменения давления от времени позволяет определить работу, которую может совершить 1 кг. пороха расширяясь изобарно при атмосферном давлении при сжигании его в замкнутом сосуде при температуре от 0 °С до температуры воспламенения [4].
Как видно из графиков зависимость не линейная и поведение изменения давления как возрастает, так и падает при различной массовой добавки фторида графена в порох. Для повышения точности прожиги делали два раза в день, давая сосуду остыть до комнатной температуры. Также было замечено, что фторид гра-фена нарушал морфологию нагара на зеркале затвора манометрической бомбы, он снимался протиркой рукой.
а
б
Рис. 11. Изменение давления горения пороха ССНф 30/3,69 (24 гр.) в зависимости от добавки фторида графена: а - на полном цикле горения; б - на максимальных пиках давления
Таблица 2
Результаты экспериментальных исследований по влиянию фторида графена на силу пороха __и коволюм пороховых газов__
Наименование показателя Метод испытания Масса навесок Плотность заряжания г/см3 Результаты испытаний
Давление МПа Сила пороха, кДж/кг Коволюм дм3/кг
Внутрибаллистические характеристики М 44А-К-27-2020 ССНф 30/3,69 (16 гр.) без ФГ «ПКФ-В» 0,08 84,17 952,03 1,19
ССНф 30/3,69 (24 гр.) без ФГ «ПКФ-В» 0,12 133,26
Внутрибаллистические характеристики М 44А-К-27-2020 ССНф 30/3,69 (16 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,16 гр.) 0,0808 84,32 956,76 1,03
ССНф 30/3,69 (24 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,24 гр.) 0,1212 132,49
Внутрибаллистические характеристики М 44А-К-27-2020 ССНф 30/3,69 (16 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,32 гр.) 0,0816 83,41 931,21 1,09
ССНф 30/3,69 (24 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,48 гр.) 0,1224 131,54
Внутрибаллистические характеристики М 44А-К-27-2020 ССНф 30/3,69 (16 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,64 гр.) 0,0832 84,72 947,63 0,83
ССНф 30/3,69 (24 гр.) + ФГ «ПКФ-В» (0,96 гр.) 0,1248 132,0
(0,96 гр.)
Предложен механизм химической реакции распада фторида графена в порохе при его горении, который учитывает влияние температурного воздействия. Незначительное повышение максимальных давлений можно обосновать за счет образования дополнительного газа при распаде фторида графена. Анализ данных показывает, что состав продуктов горения порохового заряда определяется в основном составом пороха и слабо зависит от изменения условий его горения, а основную долю продуктов горения в условиях прожигов составляют основные продукты горения, а доля продуктов диссоциации мала.
□ чистый
□ 1 к 100 общей массы
□ 1 к 50 общей массы ■ 1 к 25 общей массы
956,76
947,63
952,03
931,21
кДж/кг
Рис. 12. Изменение силы пороха при добавке фторида графена
По изменениям максимального давления горения пороха при двух плотностях заряжания получены результаты силы пороха в зависимости от добавки фторида графена, представленные на рис. 12. По результатам полученных данных можно сделать вывод о том, что наиболее эффективная навеска фторида графена составляет 1 к 100 обшей массы порохового заряда.
Выводы. Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что температурное воздействие оказывает значительное влияние на химическую реакцию распада фторида графена в порохе при его горении. С повышением температуры скорость распада фторида графена увеличивается, что приводит к увеличению скорости горения пороха. Также замечен факт, что реакция сублимации фтора происходит только при увеличении температуры горения от 600 °С и выше. Данное положение дел может повлиять на снижение разгара (эрозии) внутренней поверхности канала ствола, которая находится в прямой зависимости от температуры и давления выстрела. Полученные результаты имеют важное значение для разработки новых высокоэнергетических поро-хов на основе фторида графена.
Список литературы
1. Бакланов Д.В. Исследование возможности уменьшения температурного градиента ствола стрелкового оружия за счет оптимизации состава сферического пороха / Д.В. Бакланов, Ф.А. Савченко, Е.И. Минаков, А.С. Иш-ков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2024. Вып. 4. С. 129-135.
2. Окунев Б.Н. Определение баллистических характеристик пороха и давления форсирования. М.: ОГИЗ. 1943. 120 с.
3. Е Зо, Тве. Влияние катализаторов на экспериментальную температуру горения низкокалорийного пороха / Успехи в химии и химической технологии // Е Зо, Тве, А.П. Денисюк, В.А. Сизов, А.В. Крутилин. 2018. Т.32. № 10 (206). С. 112-114.
4. Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика. М.: Оборонгиз. 1949. 770 с.
Бакланов Дмитрий Владимирович, адъюнкт, [email protected], Россия, Пенза, Филиал Военной академии материально-технического обеспечения,
Минаков Евгений Иванович, д-р техн. наук, профессор, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Тычков Александр Юрьевич, д-р техн. наук, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Пенза, Пензенский государственный университет,
Васильев Илья Михайлович, аспирант, vasilev_im@voenmeh. ru, Россия, Санкт-Петербург, Балтийский государственный технический университет им. ДФ. Устинова «ВоенМех»,
Пониматкин Владимир Павлович, сотрудник, Россия, Санкт-Петербург, ООО «ПКФ АЛЬЯНС»
THE EFFECT OF TEMPERATURE ACTION ON THE CHEMICAL REACTION OF GRAPHENE FLUORIDE DECOMPOSITION IN GUNPOWDER DURING ITS COMBUSTION GORENJE
D.V. Baklanov, E.I. Minakov, A. Y. Tychkov, I.M. Vasiliev, V.P. Ponymatkin
The essence of the study was to determine the amount of graphene fluoride additive in gunpowder, the combustion of which does not reduce its strength and covolume. As a result, it was determined that with any addition of graphene fluoride to the powder, the heat of combustion decreases. gorenje. The results showed that fluorine begins to sublimate and separate from the graphene crystal lattice only at temperatures from 600 □ and above, and the strength of the powder increases slightly with the addition of graphene fluoride 1 to 100 of the total volume ofpowder.
Key words: heat of combustion, power of gunpowder, covolume of powder gases, loading density, strain gauge
method.
Baklanov Dmitry Vladimirovich, adjunct, baklanov90@yandex. ru, Russia, Penza, Branch of the Military Academy of Logistics,
Minakov Evgeny Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University,
Tychkov Alexander Yuryevich, doctor of technical sciences, head of the department, tychkov-a@mail. ru, Russia, Penza, Federal State Educational Institution of the Penza State University,
Vasiliev Ilya Mikhailovich, postgraduate, [email protected], Russia, St. Petersburg, Baltic State Technical University named after D.F. Ustinova "VoenMeh",
Ponymatkin Vladimir Pavlovich, employee, Russia, St. Petersburg, LLC «PKF ALLIANCE»
УДК 623.421.8
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-9-195-196
К ОБОСНОВАНИЮ ТРЕБОВАНИЙ К ПЕРСПЕКТИВНОЙ МНОГОЦЕЛЕВОЙ ПЕХОТНОЙ ГРАНАТОМЕТНОЙ СИСТЕМЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СПЕЦИАЛЬНОЙ ВОЕННОЙ ОПЕРАЦИИ
Ф.А. Савченко, А.С. Голенко, С.Ю. Пахомов, М.С. Воротилин, В.М. Чайковский
На основе анализа локальных конфликтов, контртеррористических и специальных военных операций конца XX, начала XXI века сформулирована необходимость применение батальонных тактических групп для решения тактических задач на поле боя. Обоснованы типовые цели, подлежащие поражению перспективной многоцелевой пехотной гранатометной системой, к которым относятся мобильные штурмовые группы ВСУ на «Бандермо-билях», мобильные группы огневого прикрытия на внедорожниках с ПТРК, минометами, автоматическими гранатометами или пулеметами, а также легкобронированная техника противника, включающая БМП, БТР и боевые бронированные машины, как наиболее массовые образцы бронетехники, непосредственно участвующие в ведении боевых действий. Проведен анализ их бронезащищенности, а также их количественного и качественного развития. Обоснованы требования и состав перспективной многоцелевой пехотной гранатометной системы, включающей требования к реактивной противотанковой гранате тяжёлого и легкого типа, а также требования к реактивной штурмовой гранате тяжёлого и легкого типа
Ключевые слова: перспективная многоцелевая пехотная гранатометная система, боевая машина пехоты, бронетранспортер, боевая бронированная машина, реактивная противотанковая граната, реактивная штурмовая граната.
Анализ локальных конфликтов, контртеррористических и специальных военных операций конца XX, начала XXI века убедительно показал, что боевые действия как правило ведутся в составе батальонных тактических групп (БТГр), которые позволяют решать сложные задачи комплексно [1-5]. Армия Украины вынуждена была отказаться от использования крупных войсковых группировок и перешла к созданию небольших ротных тактических групп, а также активно применяют вооруженные формирования Украины (ВСУ) и мобильные группы.
Впервые в классическом виде БТГр появились в США в начале 2000-х годов. К этому времени в Пентагоне поняли, что привычные сухопутные дивизии потеряли свое значение. В 2003 г. во время операции «Иракская свобода» американская армия впервые использовала бригадные тактические группы (Brigade Combat Team).
Под БТГр понимают временное формирование, создаваемое в мотострелковых и танковых бригадах на базе батальона для ведения боя. Как правило, оно включает от 2 до 4 танковых и мотопехотных (мотострелковых) рот, подразделения, оснащенные ПТУР, минометами, а также подразделения разведки, инженерного и тылового обеспечения. Батальонную тактическую группу могут поддерживать до роты вертолетов огневой поддержки, артиллерийский дивизион, средства ПВО, отделение снайперов, инженерный взвод и взвод обеспечения.
В Советской армии разнородные по составу батальоны под конкретные боевые задачи стали формировать еще в годы Великой Отечественной войны, а затем во время войны в Афганистане.
В Российской армии формирование БТГр происходит в каждом конкретном случае. При этом особое внимание отводится межвидовому взаимодействию подразделений. В первую очередь это относится к командирам БТГр, которые должны уметь организовать боевые действия с использованием подразделений разведки, беспилотной и армейской авиации, артиллерии, различных видов бронетехники, инженерных подразделений, средств РЭБ и ПВО.
Как правило, БТГр включает в себя от 500 до 700 человек. Если создается тактическая группа бригадного уровня, то она может состоять из 4000 человек.
БТГр за последние годы получили широкое распространение. Так, Армия обороны Израиля все свои последние учения проводит только в составе БТГр, меняя их состав в зависимости от поставленной учебно-боевой задачи.
На сегодняшний день генштабами ведущих армий мира признано, что чисто танковые или чисто мотопехотные части нужны лишь для удобства обучения личного состава, хранения боевой техники и ее обслуживания.
195
