
- •Внутренняя баллистика
- •Перечень
- •А. Основные положения
- •Глава 1
- •Баллистические характеристики пороха
- •2. Теоретические основы внутренней баллистики
- •2.1. Основные сведения из термодинамики
- •Смесь газов
- •Термодинамические процессы
- •Теплоемкость газа
- •Внутренняя энергия газа
- •Внешняя работа
- •Закон сохранения энергии. Потенциал эквивалентности теплоты и работы
- •Первый закон термодинамики
- •Энтальпия газа
- •Политропический процесс
- •Внешняя работа при термодинамических процессах
- •Процессы обратимые и необратимые
- •3. Общая пиростатика
- •4.Закон газообразования.
- •4.1.Определение
- •4.2. Быстрота газообразования .
- •4.4 Двухчленная формула для зависимости ,
- •5.Закон скорости горения .
- •6.Закон изменения давления в функции от времени
- •7.Баллистический анализ порохов на основе физического закона горения.
- •7.2 Опытная характеристика прогрессивности горения пороха "г".
- •Причины быстрого убывания интенсивности газообразования в последней стадии горения .
- •Особенности горения пороха с узкими каналами .
- •7.6.Интегральные кривые I и как характеристики горения пороха.
- •7.7.Применение интегральных кривых к определению скорости горения .
- •8.1 Характеристики комбинированного заряда .
- •8.2 Закон развития давления пороховых газов при горении комбинированного заряда в постоянном объеме .
- •8.21 Горение одного пороха .
- •8.2.2 Горение комбинированного заряда .
- •Раздел 2 .
- •9.3 Методы увеличения скорости снаряда
- •Плотность заряжания.
- •9.4 Коэффициент учета второстепенных работ – коэффициент фиктивности - .Учет теплоотдачи и прорыва пороховых газов .
- •11.2 Решение задачи Лагранжа .
4.4 Двухчленная формула для зависимости ,
Анализ для ленточных порохов кв. пластинок ,лепешек показывает,что
мало
по сравнению с
и член
слабо влияет на
и можно этим членом пренебречь в
баллистических расчетах , подкорректировать
коэффициенты
.
При корректировке
выбирается такое значение
,чтобы
совпадало в начале и конце горения зерна
, а также при z=0.5
. Тогда имеем :
(4.8)
при
z=1
:
(4.9)
при
z=0.5
:
(4.9)
Решая
систему уравнений (4.9) получим:
(4.10);
(4.11)
(4.12)
или
(4.13)
За рубежом уравнение газоприхода записывают в форме
(4.14)
где f=1-Z , Z - относительна толщина оставшегося пороха ,
постоянная , характеризующая
форму зерна. Tак ,например ,для длинной
трубки
=0.Длядлинного
прутка
=1
.Таким образом
можно рассматривать как коэффициент
формы , величина
является характеристикой изменения
площади горящей поверхности в процессе
горения. Величина
изменяется в пределах -1<
<1.
Уравнение
(4.14) исключает форму пороха в виде куба,
сферы для которых справедливо уравнение
:
(4.15)
Как
считают зарубежные исследователи , что
уравнение (4.14) не может описать сферический
порох ,не является недостатком , т.к.
он в орудии не используется и при решении
основной задачи внутренней баллистики
уравнение (4.15) вызывает некоторые
трудности .На рис.19 представлен график
для разных
значений
.Например
, лента имеет
=0.1
,для квадратной пластины
0,4,
для 7-ми канального пороха до момента
распада
-0.2
с учетом догорания дегрессивных остатков
среднее значение близко
-0.1.
Для тонкосводных бронированных
порохов EMBED
приближается к - 1.
4.5 Пороха прогрессивной формы .
Как известно бесконечна трубка является пороховым элементом с постоянной поверхностью горения ( =1).
Чтобы иметь прогрессивную форму достаточно :
1. Забронировать наружную поверхность трубки . Тогда при горении внутренний диаметр увеличивается и увеличивается поверхность горения ( >1 ).
2. Сделать внутренний канал в виде звездочки .Тогда внутренняя поверхность канала растет быстрее , чем уменьшается наружная поверхность порохового зерна при горении ( >1 ) .
3.Использовать многоканальные пороха ( больше одного ) . Один канал компенсирует убывание наружной поверхности , другие каналы дают дополнительное увеличение поверхности . К ним относятся зерна с двум каналами , с тремя каналами , с 7-ю каналами , с 19-ю каналами и даже блоки с 36-ю каналами , зерно Киснемского .
Поперечный разрез многоканальных порохов представлен на рис.20
а) 2-х канальный порох используется в зарядах английских орудий
б) 3-х канальный порох используется в зарядах морских орудий ( СССР ) .
в) 7-ми канальный порох используется в зарядах авиационных пушек .
г) зерно Уолша с 7-ю каналами в зарядах американских орудий .
д) 19-ти канальный порох используется в зарядах американских орудий .
е) порох Киснемского с 36-ю каналами .
ж) Бронированный одноканальный порох в экспериментах или в ракетных двигателях или флегматезированный порох , замедляющий горение его с наружной поверхности .
о) зерно со звездообразным каналом в экспериментальных зарядах стрелкового оружия .
Многоканальные пороха горят прогрессивно до распада зерна . После распада зерна остатки их в виде призмочек горят дегрессивно . Уменьшить количество дегрессивных остатков можно за счет выполнения наружной поверхность их в виде розетки ( на рис.20 б ,д ) . Порох Киснемского выполненный в виде квадратного бруска с 36-ю квадратными каналами по замыслу изобретателя не должен иметь дегрессивных остатков .
Однако
при горении острые углы сглаживались
, квадратные каналы превращались в
круглые и порох Киснемского не дал при
стрельбе той высокой прогрессивности
, которую от него рассчитывали получить
(
) .
На рис.21 изображено зерно Киснемского до горения , справа ,-оно же выброшенное не догоревшим при стрельбе из орудия .
Закон газообразования и закон изменения поверхности многоканальных порохов выражается теми же общими формулами :
Введя обозначения : 2е1 - толщина сводов ; d - диаметр канала ; D- диаметр зерна ; 2с - длина зерна ; n - число каналов .
Например порох с 7-ю каналами имеет как правило следующие размеры : d=е1
D=11е1 , 2с=(22-27)е1 .
Характеристики формы пороха многоканального рассчитываются по следующим зависимостям ( до распада зерна ) :
где
;
;
Для 7-ми канального пороха :
;
;
при
, (стандартный 7 канальный порох) получим
,
По двухчленной формуле :
После
распада у 7-ми канального пороха образуются
призмочки с сечением в виде криволинейных
треугольников , которые горят дегрессивно
с быстрым убыванием поверхности .В
расчетах
можно предположить наружние призмочки
заменить круглым прутком радиусом
, внутренние призмочки прутком радиусом
, тогда после распада , при Zk=1,532
Для зерна Уолша
,
Zk=1,232
,
;
Для 19-ти канального пороха до распада
;
;
.
Для стандартного 19-ти канального пороха
;
.
Из
результатов сравнения 7-канального и
19-канального пороховых зерен 19-канальный
более прогрессивен по весу , но имеет
большое количество дегрессивных остатков
. На рис.21 , 23 ( фиг.34,35,36 ) дано графическое
изображение зависимости
, где 1 - зерно 7-ми канального , 2 - зерно
Уолша , 3 - зерно Киснемского . Бронированный
порох у нас был предложен
О.Г. Филипповым и получается из обычного трубчатого пороха , наружная поверхность которого покрывается особым несгораемым веществом . Несмотря на кажущуюся простоту практическое осуществление оказалось весьма трудным . Отрицательной стороной оказалось повышение дымности при выстреле из-за бронировки .