1.11. Струйные установки.

Заканчивая обзор высокоскоростных установок, нужно остановиться еще на одном типе установок, который можно назвать струйным.

Во всех рассмотренных выше установках (за исключением индукционного ускорителя) разгоняемое тело движется в стволе или по рельсам. Однако разгонять тело можно, помещая его в высокоскоростной поток газа.

В основном используются два метода струйного разгона.

Взрывной метод. Шарик весом от нескольких миллиграммов до 1 грамма разгоняется потоком газа, возникающим вследствие детонации кумулятивного цилиндрического заряда взрывчатого вещества. К веществам такого метода относятся:

а) трудность использования его в лабораторных условиях- вес ВВ должен превышать вес метаемого тела по крайней мере в 10000-30000 раз.

б) уменьшение фактического размера метаемого тела за счет его обгорания в струе (абляция).

в) трудности отделения тела от спутного потока.

С помощью взрывного метода достигнуты скорости метания микрочастиц до 20 км/с и выше.

Метод плазменной струи. Газ разогретый электрическим разрядом, вытекает через сопло, увлекая за собой микрочастицы. Этот метод позволяет получить скорость разгона очень маленьких частиц до 10 км/с и выше и, в отличие от взрывного, может применяться в лабораторных условиях, однако недостатки, связанные с обгоранием тела и трудностями его от струи остаются (рис.)

датчики измерения скорости

мишень

рис.4

камера сопло

фольга, на которой

помещены метательные частицы

1.12. Существующие установки высокоскоростного метания

и особенности их применения.

На предыдущих лекциях нами был описан ряд схем различных метательных установок. Теперь можно обратиться к конкретным данным по некоторым установкам, т.е. к реально существующим пушкам.

Рассмотрим пять высокоскоростных установок США.(газ водород)

Максимальная скорость получена на установке NACA и равна 11,2 км/с при весе снаряда 0,04 г (полиэтиленовая таблетка с С_q=0,22.

Параметр	Разм-сть	Установка института минного дела	«АВКО»	Центр Арнольда		Установка NACA
Тип установки		тяжелопоршневая	легкопоршневая	легкопоршневая		гидропоршневая
Калибр ствола	мм	7-10	5,6	12,7	63,5	5,6
Длина ствола	м	1-1,4	0,915	3-4	12,7	1,2
Калибр газ. Камеры	мм	36	22	40,1	203	20
Длина газ. камеры	м	1,2	1,6	6,3	12,7	4,5
Вес заряда	кг	-	0,125	исп.	КВГС	0,110
Нач. давл. л.г.	атм	-	60	-	136	4,2
Макс. давл. л.г.	атм	7000	40000	-	14000	8000-10000
Вес поршня	кг	0,9-1,8	0,019	0.080	6	0,090
Коэф. Сq	г/см3	2	1,7	0,5	0,9	0,6
Вес сн-да	г	2	0,3	1,0	230	0,1
V	м/с	3000-3500	7300	7800	6100	9200

В принципе все названные в таблице установки могут использоваться как для аэродинамических исследований, так и для исследований высокоскоростного удара. Следует, однако, сделать несколько общих замечаний.

а) во внутренней баллистике принято характеризовать относительный вес метательного тела коэффициентом С_q=q/d³/

На рис. зависимостьV от C_q

Есть обобщение большого числа отечественных и зарубежных экспериментов.

V, м/с

12000

10000

8000

6000

4000

2000

С_q

1 2 3 4 5

Учитывая, что удельный вес элемента колеблется в пределах 2,7-18, легко понять трудности конструирования снаряда с малым С_q

Обычно при калибре ствола8-12мм не удается получить С_q меньше 1,5-2, а это ограничивает V до 6000-7000 м/с. При калибре 85мм С_q≥1-1,5 , что ограничивает V до 8 км/с.

При аэродинамическом исследовании выделяются две области:

1. Во-первых, исследование аэродинамиких характеристик моделей метательных аппаратов (самолеты, ракеты, космические объекты и т.о.). Такие модели могут изготавливаются из легких материалов с полостями для уменьшения веса. Размеры моделей таковы, что для их метания могут применятся установки сравнительно большого калибра (≥50мм). Для этого можно сконструировать снаряд с С_q~0,8-1 (V~6-7км/ч)

2. Во-вторых, исследование обтекания тел простой формы(конус, цилиндр, шар и т.д.). В этом случае модель может изготавливаться из пластмассы.

С_q~0,2-0,6 V~10000м/с

3. Б) В зависимости от того где располагается установка. иногда приходится решать вопрос о том, каким источником энергии пользоваться и какой газ применять.

В ЛГП используют:

а) порох. з-д.; б) КВГС ; в) порох. з-д с добавкой легк. газа ; г) сжатый газ(воздух)

Наиболее удобно работать с пороховым зарядом.

Что касается выбора легкого газа, то учитывать технику безопасности.

При работе на открытом воздухе – рационально Н₂.

В закрытых помещениях необходимо использовать взрывоопасное оборудование(пределы взрывоопасности). О трассах (вакуумиров-х трассах) мы очень кратко упоминали на прошлой лекции.

водород+воздух (пределы взрывоопасности)

1%, верхний 5% (по объему)