4.4.2 Давление продуктов взрывного превращения
4.4.2.1 Вычисление давление продуктов горения пороха
Если бы горение пороха подчинялось законам идеальных газов и все взятое количество пороха обращалось в газы, то давление можно было рассчитать по уравнению Менделеева-Клайперона:
(2)
где – число грамм молей газа, образовавшегося при взрыве 1 кг пороха.
Величина
– отношение массы пороха к объему, в
котором проходит взрыв.
= ∆ – плотность заряжения.
(3)
Произведение
–
называют силой пороха и обозначают f.
Формула имеет вид: P = f · ∆ – справедливо для идеальных газов.
Физический смысл:
Сила
пороха
есть работа расширения 1 кг газа,
охлаждающегося на Т0
при атмосферном давлении Р0.
Повысить f
можно таким изменением состава пороха,
при котором Т
и V0.
Для реальных газов их состояние может быть описано уравнением Ван-дер-Ваальса:
где
– внутреннее давление, обусловленное
взаимным притяжением молекул.
– пренебрегаем: уравнение заменяется:
(4)
–
называется
коволюмом, учитывающий ту часть объема
газа, которая представляет сумму сфер
действия молекулярных сил и недоступна
для движения молекул.
Величина коволюма согласно теоретическим расчетам приблизительно равна учетверенному объему самих молекул. Теоретический расчет объема молекул труден, а часто и невыполним. Поэтому при определении давления взрыва пользуются приближенной величиной коволюма газообразных продуктов, принимая ее равной 0,001 объема, который газы занимают при нормальных условиях.
Из уравнения (4) следует, что:
Это основная формула внутренней баллистики (выведена Л.Н. Шишковым в 1857 г).
Из этого уравнения следует, что:
а) давление тем больше, чем больше сила f и пороха;
б) наибольшее давление дадут те пороха, которые способны образовывать наибольший объем газов с малой теплоемкостью и выделить при этом относительно большое количество тепла.
4.4.2.2 Опытное определение давления продуктов горения
пороха
Для определения давления газов служит монометрическая бомба – замкнутый прочный стальной сосуд малого объема. Для регистатрации давления используют тензометрический датчик.
Способ описан в руководстве Гольбиндера А.И. Лабораторные работы по курсу теории ВВ / А.И. Гольбиндера. – М.: Росвузиздат, 1963.