- •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 .
11.2 Решение задачи Лагранжа .
Задача Лагранжа в классическом ее понимании заключается в следующем.
В цилиндре , ограниченном слева неподвижной стенкой и безгранично продолженном вправо на расстоянии l0 от дна цилиндра находится поршень весом q . Площадь поперечного сечения цилиндра равна S0 . В пространстве между дном цилиндра и поршнем находится кг газа под давлением p0 с плотностью 0 . Газ однороден и неподвижен . В момент t = 0 поршень получает возможность двигаться без сопротивления под действием давления газа . Движение газа является одномерным , влияние теплоотдачи не учитывается . Требуется определить возможное в этих условиях движение газа и движение поршня. Таким образом задача Лагранжа сводится к основной задачи внутренней баллистики в предположении о мгновенном сгорании заряда и отсутствии теплоотдачи сопротивления движению и других второстепенных работ , за исключением движения газа . Задача поставленная в 1790г. неоднократно привлекала к себе внимание многих ученых : Пиддек ( 1921г. ) , Госсо и Лиувиль(1922г. ) , Фок( 1935г. ) , Платрие ( 1936г. )-вот далеко не полный перечень ученых , посветивших свои работы решению этой задачи . Наиболее полно она решена С.А. Бетехтиным (1948г.) с учетом коволюма газа для каморы с уширением , с учетом теплоотдачи . Позднее она решалась Л.Л. Поповым , Зайченко Ю.И. ( в оссиметричной постановке ) , Никулиным О.А. в новых относительных переменных , Ушаковым В.М. , Комаровским А.В. и другими .
Решение задачи Лагранжа имеет большое практическое значение , т.к. позволяет установить основные закономерности движения газов и в более сложных случаях , каким является течение газопороховой смеси при выстреле из орудия .
С
газодинамической точки зрения задача
Лагранжа является задачей об одномерном
неустановившемся движении газа при
соответствующих начальных и граничных
условиях . Если поместить начало координат
у дна цилиндра и направить ось X в сторону
движения поршня , то начальными условиями
будут следующие : при t =0 0=<x<l0
, Р=Р0
,
,
U=0 , T=T0
.
Граничные условия вытекают из того обстоятельства , что слои газа непосредственно прилегающие к дну цилиндра и к дну поршня не могут ни проникнуть через эту поверхность , ни отставать от них . По этому граничные условия будут формулироваться следующим образом :
X=0 , U=0
X=l+l0
,
( 11,14 )
где l - путь , пройденный поршнем к рассматриваемому моменту времени .
Допустим , что газ идеальный . Рассмотрим область движения в плоскости X,t . Слева она ограничена осью t , а справа - неизвестной еще нам кривой , изображающей закон движения поршня X=f(t) . Начальными условиями определены все искомые функции на отрезке 0 - l0 оси X . Известно , что f'(0)=0 , f''(0)>0 , f''(t)>0 , т.е. поршень начинает двигаться с нулевой скоростью , но с конечным ускорением , причем ускорение поршня остается положительным во время его движения . Поскольку слой газа , примыкающий к дну поршня не может ни оторваться , ни обогнать поршень в своем движении , будет всегда выполняться условие :
Ux=f(t)=f'(t)
где Ux=f(t) - скорость слоев газов , прилегающих к дну поршня . Таким образом скорость , а следовательно и остальные параметры переднего слоя будут непрерывно изменяться в результате движения поршня .
Расширение бесконечно тонкого газа будут вызывать расширение соседнего слоя газа , а это в свою очередь приведет к последовательному расширению все более и более удаленных слоев газов. Погазу будет распостраняться волна разряжения . Поскольку поршень движется с конечным ускорением , то за бесконечно малый промежуток времени скорость , а следовательно остальные параметры газа будут изменятся на бесконечно малую величину . Но ,как известно , бесконечно малые изменения параметров газа распостраняются по массе газа ,т.е. передаются от слоя к слою с вполне определенной скоростью , зависящей от давления и плотности газа и носящей название местной скорости звука в газе . Если при этом сами слои газа двигаются со скоростью "U" вправо , то бесконечно малые изменения параметров газа или элементарные возмущения будут перемещаться относительно неподвижных стенок трубы по закону
(11.15) , где С
–скорость звука в газе (уравнение 11.15
нельзя записать в конечном виде т.к. "U"
и "c"
могут быть функциями "x"
и"t"
).
Допустим ,что нам
удалось найти частное решение системы
(11.13), т.е. отыскать такие две функции :
и
, которые удовлетворяют уравнениям
(11.13) и граничному условию
,
имея это решение , мы можем построить в
плоскости (x,t)
систему линий
,
которые называются характеристиками
(рис… фиг.2).
В условиях задачи Лагранжа , линии будут прямыми , идущими расходящимися пучками , т.е. на одно элементарное возмущение не будет в процессе своего перемещения обгонять предыдущее ,т.к. скорость звука падает при расширении . А так как каждое последующее элементарное возмущение распостраняется по газу , все более и более разряженному , воздействием предыдущих возмущений , то отсюда и следует , что одно последующее возмущение не сможет догнать предыдущее . Система значений U=0 и с=с0 нетрудно убедится , также будет одним из частных решений системы U=U1(x,t) и c=c1(x,t) будут справедливы лишь выше линии ОА . Таким образом вдоль линии ОА происходит переход от одного частного решения системы к другому .
Как было показано
выше вдоль характеристик выполняются
соотношения
,
аналогично вдоль характеристики , идущей
вправо
будет выполнятся соотношение
или
окончательно можно записать :
(11.16)
( характеристики I семейства
(11.17)
( характеристики II семейства
S и R называются инвариантами Римана .
Уравнения (11.16) и (11.17) имеют вполне определенный физический смысл. Уравнения характеристик в плоскости x, t как следует выше описывают законы перемещения элементарных возмущений . Уравнения же характеристик в плоскости искомых функций определяют связь между изменениями скорости течения "U" и местной скорости звука –"с" , которая должна выполнятся при перемещении данного элементарного возмущения .
Значения "U"
и "с" в любой точке области движения
можно выразить через S
и R
в этой точке , т.е. через значения
постоянных интегрирующих вдоль
характеристик , противоположных семейств
, проходящих через данную точку
,
(11.18)
Поскольку S или R сохраняют постоянное значение вдоль данной характеристики соответственного семейства , но могут принимать различные значения вдоль различных характеристик этого семейства , то вообще говоря возможно следующие три случая :
В некоторой части плоскости (x, t) S имеет на всех характеристиках I семейства одно и то же значение S=Idcm, а R=Idm. одно и то же значение на всех характеристиках II семейства в этой же части плоскости ,т.е. во всех точках плоскости U=const и c=const , т.е. поток газа будет в этой части плоскости однородным . Если при этом S=R,то U=0 ,а с=с0 рассматриваемая область будет областью покоя ( рис…)
Постоянные интегрирования одного из семейств ( предположим ,что I семейства ) сохраняет постоянное значение в некоторой области (S=Idm.) постоянные же интегрирования другого семейства (II семейства ) R меняется от характеристики к характеристике. Поэтому в пределах рассматриваемой области вдоль каждой характеристики II семейства в плоскости x, t скорость течения "U" и местная скорость звука будут сохранять постоянные значения (S=Idm. R=const вдоль этой характеристики ) I семейства , то сами характеристики II семейства будут прямыми линиями. Течения такого рода носят названия волн одного направления (рис..) .Так как вдоль линии ОА все характеристики I семейства имеют одно и то же значение S=Idm, то в области волны одного направления характеристики II семейства будут прямыми линиями , а характеристики I семейства, где в каждой точке только S=const ,а R –меняется ,эти характеристики I семейства будут кривыми линиями . Характеристики I семейства –кривая АВ будет отделять область волны одного направления от области , где S, R меняться от характеристики к характеристики ( область общего случая неустановившегося движения в газе ).
Третий случай , когда в пределах рассматриваемой области оказываются переменными как S так и R это является наиболее общим случаем неустановившегося движения газа . Для этого случая нельзя установить каких-либо иных закономерностей , кроме тех, которые заложены в самих уравнениях характеристик.
В области волны
одного направления параметры газа и
скорость течения , а также закон движения
поршня находятся по аналитическим
зависимостям . В общим случае , задачи
решаются численно . Если ОА разбить на
256 отрезков , то значения
находятся с точностью до 0,1% в области
волны одного направления , эту точность
можно перенести и в общий случай . Как
правило , чтобы уменьшить количество
вариантов задача Лагранжа решается в
относительных переменных . Обычно за
отнсительные переменные принимаются
:
,
,
,
,
,
,
(11.19)
Такие относительные переменные неудобны при оценке влияния коволюма газа , ускорения поршня длины ствола , уширения каморы .
В частности ,в этих относительных переменных решена задача Лагранжа ,С.А. Бетехтиным ,Н.Н. Поповым и другими . Из результатов решения трудно выявить волновую картину процесса расширения газа .
О.А. Никулиным предложены новые относительные переменные , которые свободны от перечисленных выше недостатков .
За единицу
измерения параметров принимаются :
, где
-
аналог скорости звука в газе , равный
(11.20)
-
начальное ускорение поршня (11.21)
S0 –площадь сечения канала ствола
q –вес снаряда
Р0 –начальное (максимальное давление газа)
Т0 –начальная температура(max)
R –газовая постоянная
- ковалюм единицы массы газа
-начальная
плотность газа (max)
K –показатель адиабаты
Тогда
,
,
,
,
,
,
,
(11.22)
В области волны
одного направления относительные
переменные определяются по следующим
формулам ( в зависимости от
)
(11.23)
(11.24)
(11.25)
(11.26)
(11.27)
(11.28)
(11.29)
Уравнение справедливо до момента т. В ,когда отраженная от дна канала ствола волна догонит снаряд
(11.30)
Откуда оптимальный относительный вес газа
(11.31) , т.е. когда
отраженная от дна каморы волна догонит
снаряд у дульного среза .
Из выражения
(11.20-11.31) следует ,что скорость снаряда
и параметры газа
,
а также оптимальное значение
при одних и тех же значениях
и длине ствола S0
не зависят от ковалюма газов влияет
только на объём каморы , или длину каморы
при S0=const
увеличивая её на величину
. Численные расчеты показывают
справедливость такого вывода и в более
общем случае .
газ водород
Таблица 25
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0,7881 |
0,1671 |
0,00157 |
0,7882 |
0,1671 |
0,0016 |
0,6351 |
0,3137 |
0,00650 |
0,6352 |
0,3137 |
0,0065 |
0,5242 |
0,4440 |
0,0150 |
0,5214 |
0,4440 |
0,0152 |
0,4344 |
0,5614 |
0,0276 |
0,4346 |
0,5614 |
0,0275 |
0,3668 |
0,6673 |
0,0437 |
0,3669 |
0,6669 |
0,0437 |
0,3134 |
0,7638 |
0,0641 |
0,3135 |
0,7634 |
0,0640 |
0,2704 |
0,8519 |
0,0885 |
0,3705 |
0,8519 |
0,0885 |
0,2553 |
0,9336 |
0,1172 |
0,2354 |
0,9332 |
0,1172 |
0,0881 |
1,1314 |
0,2606 |
0,0883 |
1,1311 |
0,2602 |
0,0361 |
1,262 |
0,5385 |
0,0361 |
1,2613 |
0,5373 |
0,01558 |
1,354 |
1,0472 |
0,0155 |
1,3533 |
1,0439 |
0,00689* |
1,421* |
1,9520* |
0,0069* |
1,4205* |
1,9456* |
0,003116 |
1,472 |
3,548 |
0,0031 |
1,4718 |
3,5328 |
0,001427 |
1,512 |
6,3531 |
0,0014 |
1,5113 |
6,3222 |
В таблице отмечены
изменения давления на снаряд , относительная
скорость снаряда и относительный путь
снаряда для идеального водорода (
)
и реального водорода (
).
Из таблицы видно ,что коволюм не влияет
на эти характеристики и так как расчеты
проводились в абсолютных значениях
величин , а обработка в новых относительных
переменных , то видно ,что точность
расчета выше чем 0,1% (при сравнении с
аналитическими формулами (11.20)-(11.31)).
На рис…показано
изменение относительного давления от
скорости снаряда , а на рис….. изменение
относительной скорости от относительного
пути снаряда . Из рис. 1 и 2 видно ,что
огибающие кривых соответствуют случаю
когда
∞ , точками 0.5;1.0;1.5;2.0;2.5;3.0;3.5;4.0;5.0;6.0;7.0
соответствует значению
,
и т.д. и они показывают :
при заданной относительной длине ствола
,
соответствует максимальной относительной
скорости снаряда и оптимальное значение
веса газа , т.е.
и
Если мы увеличим количество газа
,
то скорость снаряда ни найоту не
увеличивается ,т.е. дополнительное
количество газа просто не участвует в
передачи энергии снаряду т.к.
дополнительного слоя волна разряжения
идущая от дна снаряда не успела дойти
, а снаряд вылетел из ствола .
Если мы уменьшим
количество газа т.е.
,
то получим резкое падение скорости
снаряда при заданной длине ствола
Например, при
,
,
,
,
,
при
и
,
,
,
то есть ни дульная скорость снаряда, ни
дульное давление не увеличивалось.
Увеличилась
только длина каморы в 1,5 раза . Этот вывод
не был бы сделан если бы не делали
пересчет при использовании прежних
относительных переменных
,
при
при
, которое не зависит от
(это
важно ,при обычных относительных
переменных
увеличилась бы в 2 раза ) дульная скорость
,
.
На рис. 3 приведены оптимальные значения для разных газов , принимая
показатель адиабаты
для гелия
, для водорода
и
пороховых газов
.
Уравнения (11.23),(11.26),(11.31)примут вид :
для гелия
для водорода
для пороховых
газов
Результаты расчетов представлены в таблице 26
|
|
|
|
||||||
|
5/3 |
7/5 |
11/9 |
5/3 |
7/5 |
11/9 |
5/3 |
7/5 |
11/9 |
0,5 |
0,2316 |
0,206 |
0,191 |
0,550 |
0,434 |
0,364 |
0,4996 |
0,4997 |
0,4998 |
1,0 |
2,016 |
1,469 |
1,225 |
1,56 |
1,11 |
0,902 |
0,9949 |
0,9956 |
0,9987 |
1,5 |
12,75 |
6,50 |
4,615 |
3,75 |
2,24 |
1,64 |
1,484 |
1,476 |
1,484 |
2,0 |
102 |
25,8 |
14,5 |
10 |
4,24 |
2,76 |
1,884 |
1,93 |
1,95 |
2,5 |
2269 |
107,5 |
42,34 |
43,8 |
8,17 |
4,5 |
2,19 |
2,333 |
2,386 |
3,0 |
- |
529,8 |
122,0 |
- |
17,0 |
7,25 |
- |
2,67 |
2,78 |
3,5 |
|
|
358,9 |
|
|
11,8 |
|
|
3,075 |
4,0 |
|
|
1108 |
|
|
19,7 |
|
|
3,42 |
В таблице приведены результаты скорости снаряда в случае использования классического метода расчета –" термодинамического " расширения газа .
,где
или окончательно
(11.32)
при одинаковых значениях и .
Из таблицы в
частности видно ,что при дульных скоростях
снаряда для пороховых газов
.
Термодинамическое
расширение даёт дульную скорость на
500-600
ниже , а при скорости 3,5-3,8
реально получены на установках ППН для
легких снарядов (
)
.Из соотношения (11.32) ,найдем оптимальное
значение
,
которое дает максимальное значение
скорости при заданной длине ствола
.
Дифференцируя и
приравнивая
,
получим соотношение :
(11.33)
Разрешая это уравнение , находим .
Например . Для
пороховых газов
получим вместо
значение
при этом
,
т.е. 2.5% больше , что не может быть т.к. в
передаче энергии снаряду участвует
лишь
или пусть
получим вместо
значение
при этом
вместо
,
однако количество газа участвующая в
передаче энергии снаряду равно
.
Остальное количество газа лишнее .
11.3 Влияние уширения каморы.
Из графиков рис. 1 и 2 ясно , чтобы увеличить скорость снаряда при заданной природе газа , максимальном давлении и заданной длине ствола , необходимо длину каморы оставить без изменения , но увеличить поперечное сечение каморы ,т.е. x>1 , тогда большее количество газа будет участвовать в передаче энергии снаряду .
Результаты расчетов при больших значениях и резком переходе из газовой каморы l ствол приведены на рис.3 .
Приближенно оценить увеличение скорости снаряда за счет уширения каморы можно по выведенным О.А. Никулиным формулам
(11.34)
увеличение
инвариантно S
где
"U1",
и "U"
скорости газа на входе и выходе из
соединительного конуса между каморой
стволом .
Формула (11.34)
выведена при предположении ,что
в
переходном конусе .
(11.35)
Подставляя (11.35) в уравнении (11.34) окончательно получим
(11.36)
где
Для бесконечного уширения каморы x=∞ получим
(11.37)
Результаты полученные для водорода и гелия при и разных значениях уширения каморы приведены в таблице 27
Таблица 27
|
водород |
гелий |
||
приближенное |
точное |
приближенное |
точное |
|
4 |
0,388 |
0,302 |
0,347 |
0,288 |
16 |
0,587 |
0,402 |
0,570 |
0,388 |
∞ |
0,605 |
|
0,645 |
|
Точное решение
полученное при решении задачи Лагранжа
с уширением каморы
и
16 при нахождении точного решения радиуса
переходного конуса имеем вид
(11.38)
где
-высота
переходного конуса R
и r
радиусы каморы и ствола , соответственно
. В таблице 28 приведены результаты
расчетов для реального водорода (
)
с уширением каморы x=16
и разных значениях
Таблица 28
|
|
|
|
|
|
1 |
0,1921 |
0,9239 |
0,1358 |
0,0563 |
0,019 |
2 |
0,3757 |
0,8232 |
0,238 |
0,1370 |
0,081 |
3 |
0,5469 |
0,7180 |
0,260 |
0,2871 |
0,187 |
4 |
0,7046 |
0,6212 |
0,3190 |
0,3854 |
0,346 |
10 |
1,1032 |
0,3854 |
0,4684 |
0,6663 |
1,206 |
20 |
1,6860 |
0,1668 |
0,5574 |
1,1286 |
5,03 |
32 |
2,1028 |
0,0800 |
0,5889 |
1,5139 |
13,684 |
40 |
2,207 |
0,0544 |
0,595 |
1,702 |
21,80 |
64 |
73,065 |
0,0074 |
0,5458 |
2,519 |
144,17 |
Как видно из
таблицы в случае реального водорода (с
учетом ковалюма ) значение
приближается к 0,595 т.е. к вычисленной по
приближенной формуле 0,587 для идеального
водорода . Таим образом реально получить
приращение 500-600м/с при одинаковых и
максимальных давлениях используя
уширение каморы x=16
или
.
Этот вывод важен при проектировании пороховых и легкогазовых установок и повышения начальной скорости снаряда из боевого орудия , для получения скорости свыше 2000 м/с.
11.4 Условия постоянного давления на снаряд по всей длине ствола.
При горении пороха
рассмотрим характеристику I
семейства в области волны одного
направления
откуда
т.к. имеется
зависимость
получим
или
(11.39)
где используется
соотношение
при малых значениях
.В случае пороховых газов
,
,
т.е.
ошибка равна
т.е. ошибка составляет 13% в сторону
занижения .(
,
где
относительная
ошибка ). Рассмотрим пороховую камору
большого объёма , когда количеством
газа можно пренебречь , тогда
(11.40)
при
получим
т.к.
,
то окончательно
(11.41), т.е. зная максимальное давление в
каморе и давление на снаряд, которое
постоянно по стволу и
,
легко получить марку пороха и все
остальные характеристики .
,принимая
и К=11/9 получим
;
при
.
В качестве воспламенителя можно использовать любой быстро горящий порох , который выводит на заданный уровень давления на дно снаряда ,т.е. порох должен быть комбинированный.
12.Пороховые и легко газовые установки.
Пороховые и легко газовые установки нашли широкое применение при гиперзвуковых исследованиях .
Пороховые установки рис. 55 как и орудие имеет ствол , пороховую камору и затвор . В пороховых установках ППН , созданных под руководством О.А. Никулина : на ствол, навинчивался пороховой стакан , представляющий собой толстостенную болванку со сплошным дном . В болванке имеется камора с уширением x=3,6 переходящая в цилиндр диаметром равным диаметру канала ствола . В ствол помещалось метаемое тело в поддоне. Иногда между стволом и пороховым стаканом помещалась мембрана со специальной насечкой для увеличения давления форсирования снаряда . В дне болванки имелось отверстие , через которое вставлялся инициирующее устройство в камору . Ствол со стаканом размещался на легкой раме . При выстреле установка отскакивала назад . Калибры ствола 23;34;50. Длина ствола 70-80клб. Давление в каморе 10000-15000кг/см2. Скорости ,полученные на установках со снарядом Сq=1,0-2,0кг/дм3 были 3000-2600 м/с соответственно.
На установках
использовались штатные пороха. Были
проведены специальные стрельбы по
выяснению влияния различных фактов
влияющих на баллистику выстрела , в
частности применение различных добавок
и основному заряду , использование
комбинированных зарядов и желеобразных
топлив и т.д. Проектирование установок
базировалось на результатах решения
задачи Лагранжа в новых относительных
переменных ,предложенных О.А. Никулиным
. В дальнейшем установки ППН были
модернизированы с увеличением объёма
каморы , и её уширения до x=8-9
при этом достигнуты скорости
на тех же калибрах . При решении ОЗВБ
использовался газодинамический метод
, разработанный профессором В.М. Ушаковом.
На установках ППН проведены несколько десятков тысяч опытов . Типичный характер изменения давления от пройденного пути снарядом представлены на рис 56 легкогазовые установки.
Как известно ,
максимальная возможная скорость
неустановившегося течения
:
,
которая прямо пропорционально скорости
звука в газе . При одинаковой температуре
газа наибольшей энергией будут обладать
атомарный водород , гелий , так называемые
легкие газы . Скорость звука молекулярного
водорода при комнатной температуре
примерно 1300м/с , выше скорости звука
пороховых газов (
1000м/с)
.Если нагреть легкие газы до температуры
2000-2500К , то скорость звука 3000-4000м/с, а
следовательно и максимальная скорость
снаряда будет значительно выше , чем
она достигнута на пороховых установках
. Нагреть водород или гелий можно
различными способами : электрическим
разрядом , ударной волной, стехиометрической
смесью кислорода и водорода (геливопаровая
пушка) и движущимся поршнем , который
сжимает легкий газ и в процессе сжатия
нагревает его до нужной температуры .
Поршневые легко газовые установки
оказались наиболее перспективные и на
них достигнуты скорости до 12 км/с
,скорости 7-8км/с являются рабочими
скоростями ЛГУ , где используется
деформируемый поршень . На рис.57 показано
схематически ЛГУ с легким поршнем .
ЛГУ состоит из пороховой каморы поз.1 , в которой размещен пороховой заряд и газовой каморы поз.4, в которую накачивается легкий газ ( водород или гелий )при комнатной температуре до давления 5-30кг/см2 . Пороховая камора отделена от газовой поршнем , выполненного из легко деформируемого материала (полиэтилена ). Газовая камера соединяется со стволом (поз.8) с помощью конического переходника (поз.5) , выдерживающей высокие давления газа (8000-15000кг/см2) . В ствол вставляется снаряд (поз.9) , состоящей из метаемого тела , которое помещается в поддоне из легкого прочного материала , так что относительный вес снаряда Сq=1-3кг/дм3. Метаемое тело отделено от легкого газа диафрагмой (поз.10) , которая раскрывается при определенном заданном давлении ( давления форсирования –Рф). Установка работает следующим образом : при подаче электрического импульса на инициирующее устройства, устройство срабатывает и воспламеняет пороховой заряд . При достижении давления форсирования , которое больше или равно начальному давлению водорода , поршень начинает двигаться по газовой камере . По мере сгорания порохового заряда поршень двигаясь с большой скоростью сжимает легкий газ и нагревает его : создаются определенные условия по давлению и температуре . При достижении заданного давления легкого газа –Рф диафрагма разрывается и снаряд – метаемая сборка под действием легкого газа разгоняется по вакуумированому стволу до заданной скорости . Такая легко газовая установка называется двух ступенчатой ЛГУ с "легким " поршнем . В первую ступень входит пороховая камера и поршень. Выстрел из первой ступени подобен выстрелу из обычного орудия с противодавлению снаряду . Решение задачи внутренней баллистики первой ступени и методы идентичны ОЗВБ орудия. Здесь могут быть использованы как газодинамический , так " термодинамический " методы решения . Разделение поршней на "тяжелый " и "легкий" связано с достижением поршнем скорости больше или меньше скорости звука . При малых скоростях поршня ("тяжелый" поршень ) ударной волны не образуется в легком газе и метод характеристик , изложенный выше как правило используется при решении ОЗВБ второй ступени . В случае использования "легкого " поршня газодинамический подход к решению ОЗВБ второй ступени обязательные методы "сквозного " счета , где ударная волна "размазывается " за счет введения "искусственной " вязкости газа .
Типичная картина изменения давления в пороховой и газовой камерах представлены на рис…..
Исследование внутренней баллистики ЛГУ усложняется не только за счет увеличения количества параметров , от которых зависит процесс выстрела , но и конструктивным оформлением поршня, диафрагмы , метаемой сборки , наличие конического переходника , в котором происходит торможение поршня в целом при одновременном ускорении его переднего торца за счет "гидроэффекта " . Приборы и аппаратура используемая при внутри баллистических исследованиях базируется на последних достижениях науки и техники в области быстропротекающих процессов и главное –результаты исследований , достижения в ЛГУ вполне могут быть перенесены на баллистику орудия . В этом смысле исследование в ЛГУ –это "форпост" в баллистике орудия. В доказательство этого вывода являются докторские диссертации Л.В. Комаровского , Ю.П. Хоменко , В.М. Ушакова , В.В. Жаровцева и др.
Список используемых источников
Благонравов А.А. Основы проектирования автоматического оружия
"Баллистические установки и их применение в экспериментальных исследованиях" под. ред. Златина Н.А. и Мишина О.А. издательство "Наука" , Москва 1974г.
Бетехтин С.А. , Виницкий М.А. , Горохов М.С. и др. "Газодинамические основы внутренней баллистики" . Издательство оборонной промышленности , Москва – 1957г.-384с.
"Бог войны" . Сборник статей . Автор-составитель полковник Латухин А.И. Издательство "Молодая гвардия" , Москва , 1879. , 256с.
Профессор Горохов М.С. "Внутренняя баллистика" . Отчет СФТИ при ТГУ им. В.В. Куйбышева , г. Томск , 1950г., 273с.
Корнер
Иванников Л.С. и Никулин О.А.
"Эксперементально-теоретическое определение силы сопротивления для 37ми мм. снаряда при врезании в нарезы канала ствола орудия" . Дипломная работа , ТГУ , г. Томск , 1957г. –96с.
Никулин О.А. "Приложение" к диссертации К.Т.Н. по спецтеме ( инв. №4034 ) , г. Бийск , 1968-40с.
Профессор Орлов Б.В. и Мазинг Г.Ю.
"Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твердом топливе" . Второе издание , переработанное и дополненное . Издательство "Машиностроение" , Москва ,1968г. –536с.
"Проектирование ракетных и ствольных систем" под редакцией д.т.н. проф. Орлова Б.В. Издательство "Машиностроение" , Москва , 1974г.-828с.
Академик Зельдович Я.Б. , Лейпунский О.И. , Либрович В.Б.
"Теория нестационарного горения пороха" , М. "Наука" 1975г.-131с.
Христенко Ю.Ф. и Жалнин Е.В.
"Монометрическая бомба" . Заявка на изобретение №2000118367
приоритет от 10.7.2000г.
13. Христенко Ю.Ф. "Экспериментальные методы исследования нестационарных эффектов при горении заряда зерненного пороха // исследование по баллистики и смежным вопросам механики" Вып.3 , Томск ,
издательство ТГУ , 1999г. , стр. 38-39 .
Христенко Ю.Ф. "Экспериментальные методы исследования закономерностей горения зерненных порохов в широком диапазоне изменения плотностей заряжания" . Доклады региональных конференций
Волж.Р.Ц. РАРАН "Современные методы проектирования и обработки ракетно-артиллерийского вооружения" , г. Саратов , издательство
РФЯ.Ц. - ... 2000г. с341-354 .
Проф. Серебряков М.Е. "Внутренняя баллистика" – М. , Оборонгиз , 1949г. , 458с.
Проф. Серебряков М.Е. "Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет" 3-е издание , дополненное и переработанное ГНТИ оборонгиз , Москва 1962г. – 704с.
Тюлина И.А. "Жозеф Луи Лагранж" издательство "Наука" , Москва 1977г. 224с.
ЭРР "Артиллерия в прошлом , настоящем и будущем" . Военное издательство НК Обороны Союза ССР , Москва 1941г. – 348с.
19. Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики (доклады 2-ой всероссийской научной конференции) . г. Томск, 6-8 июня 2000 г.
