7.2 Опытная характеристика прогрессивности горения пороха "г".

При сжигании пороха в бомбе мы поучаем кривую давления в функции времени и может считать ,что давление нам известно в каждый момент времени с точностью ,какую дает нам прибор.

Если принять в процессе горения постоянны и что нет охлаждения газов через стенки ,т.е. принять обычные в баллистике допущения ,то из общего уравнения пиростатики имеем связь между Р и независимо ни от формы пороха ни от скорости его горения

(7.4)

В уравнении (7.4) время t не входит .

Но если надо знать не только величину давления , но и характер его нарастания ,то величина будет определятся быстротой газообразования и её изменением во времени .Значения можно легко определить из опыта .Зная Р=Р(t) ,используя формулу (7.4) определяем

(7.5)

где в опыте .Зная численным дифференцированием находим (в пределе при малых промежутках времени )

Величина ,которая при геометрическом законе выражается формулой (закон быстроты газообразования )

зависит от давления . Для сравнения различных форм порохов ,их прогрессивности горения надо сравнить быстроту газообразования при одинаковых давлениях, т.е. привести к постоянному давлению –это можно сделать если сравнивать

Если по мере горения величина "Г" будет возрастать ,порох будет гореть прогрессивно ,если же по мере горения величина "Г" убывает ,то порох горит дегрессивно .

"Г" - представляет собой удельную быстроту газообразования ,приведенную к Р=1 ,которую М.Е.Серебряков назвал интенсивностью газообразования . Размерность "Г" равна обратно пропорциональна размерности импульса давления .

В идеальном случае при горении пороха p=const,U₁=const "Г" будет меняться пропорционально - ,т.е. характеристика прогрессивности будет совпадать с характеристикой формы .

Закон горения ,выражаемый функцией и получаемой обработкой опытов кривой давления Р(t) ,на которой отражаются все особенности свойств действительного пороха и отклонения его горения от идеального получим название экспериментального или физического закона горения .Наряду с кривой или Г(t) характеристикой действительного горения пороха является кривая изменения импульса давления в функции от .На рис. 22 и 23 даны опытные значения Г(t) и P(t) и для трубчатого пороха .На рис.24 для зерна с 7 каналами . Пунктирной линией даны ,вычисление по геометрическому закону (теоретические значения ).При исследовании кривой для порохов простой формы можно выделить 4 участка : на участке 1 (см. рис. 23 )кривая начинается с максимума ,как должно было быть при мгновенном воспламенении всей поверхности ,а возрастает от небольшой величины до максимальной . Максимум получается при и по величине значительно превышает теоретический максимум .

Участок 2 –падение Г от максимума до плавного перехода к теоретическому изменению кривой .-участок ускоренного горения или "взмыв". Этот участок имеет границы от до .

Участок 3 нормального горения  , который совпадает с геометрическим законом :  меняется от 0,3 до 0,85-0,9 .

Участок 4 : от = 0,85-0,9 до конца горения пороха .

Здеcь опытная кривая уклоняется  от теоретической вниз и падает до нуля при =1 . Еще большее расхождение мы имеем для многоканальных порохов . На рис.25 даны Г опытная и теоретическая зависимость для 7-ми канального пороха .

7.3 Баллистический анализ действительного горения пороха при разных давлениях воспламенителя, представлено в таблице 14. В качестве воспламенителя был порошкообразный пироксилин .

Таблица 14.

Р0,кг/см2	20	40	60	120
tk,опт,сек	0,0280	0,0160	0,0133	0,0090
tk_теор,сек	0,0140	0,0119	0,0107	0,0087
	3,10	1,6	1,48	1,03
	1,61	1,37	1,23	1,00

Опыты проводились при =0,2 кг/дм3 , P_m –P_в=2000 кг/cм² . Сжигался  ленточный порох Сп 1-18-40 толщиной 2е₁=1мм. t_теор рассчитывается  по формуле : , cек.

t_к120 – теоретическое значение при p_в=120 кг/См2 .

На риС.26 приведены опытные кривые p(t) и Г(t) .Как видно из таблицы при pв=120

кг/cм2 воспламенитель может сгореть мгновенно . При p_в=20 кг/cм² время  горения  увеличивается  в два раза по сравнению с теоретическим значением . На риС.27 приведены Г( ) при разных давлениях воспламенителя . Значения  показател  в функции Шарбонье меняется  следующим образом : .

=0,18 при p_в=20кг/cм²; = 0,09 при p_в=120кг/см² .

Таким образом уменьшение давление  воспламенителя  приводит к увеличению дегрессивности пороха . Надо отметить что дымный порох воспламеняет порох лучше , чем порошкообразный пироксилин , что объясняется  тем , что у черного пороха имеются  раскаленные частицы , которые лучше зажигают порох , чем газовые молекулы .

Природа "взмыва".

Как показали опыты по сжиганию пороха в манометрической бомбе "взмыв" на кривой Г( ) присущ пироксилиновым порохам на летучем растворителе ; чем толще порох , тем относительно выше "взмыв" . Пороха на твердом растворителе ( пироксилин + тротил ) взрыва не дают .

Одной из причин появления  "взмыва" – получение на наружной поверхности пористой структуры в результате вымочки пороха . Чем толще порох , тем больше времени вымочки , тем больше разрушение коллоидной структуры .

Другая  причина – интенсивное прогревание граничных слоев пороха при низких давлениях . Обработка опытных кривых Г( ) позволила установить следующую эмпирическую зависимость :

где - скорость горения  пироксилинового пороха на наружной поверхности . a – коэффициент падения  скорости ; z меняется  от 0 до 0,3 (z_с=0,3) .

.

На рис.28 дано изменение U1 при горении пороха Сп толщиной 1 мм и пороха Б14 толщиной 6 мм .

У Сп ; ; a=0,858

У Б14 ; ; a=1,34

О точке перегиба на кривой нарастания давления .

Т.к. в точке перегиба , то тогда SP=const.

Т.к. в процессе горения  p всегда возрастает , то S должно убывать . Если же S убывает быстрее , чем растет давление , то кривая будет обращена выпуклостью к верху . Подобного рода кривые наблюдаются  перед концом горения у порохов многоканальных , поверхность которых после распада быстро убывает . Положение точки перегиба у трубчатых и ленточных порохов зависит от степени однородности толщины лент или трубок в конце горения и условий воспламенения .