да, заряжая его. В состав исполнительного каскада входит тиратрон, запертый по сетке отрицательным напряжением смещения от источника питания. При достижении напряжения на накопительном конденсаторе определенной величины (зависящей от амплитуды отраженного сигнала) тиратрон открывается, обеспечивая разряд запального конденсатора на электрозапал;

– форс огня от электрозапала передается через К-Д к детонатору, вызывая его разрыв. Если снаряд не попадает в область срабатывания взрывателя, то его разрыв будет вызван пиротехническим самоликвидатором.

5. ЗАРЯДЫ И СРЕДСТВА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В АРТИЛЛЕРИЙСКИХ ВЫСТРЕЛАХ КОРАБЕЛЬНОЙ АРТИЛЛЕРИИ

Впервые ВВ для метания снарядов было применено французами в 1346 г. – в сражении у Крессы (устье реки Соммы) в ходе Столетней войны между Англией и Францией. Это был черный порох, который в продолжении последующих 500 лет являлся единственным метательным средством для всех видов огнестрельного оружия. Он находит довольно широкое применение и сейчас, но для других целей. А для метательных целей используют так называемые “бездымные” пороха – пироксилиновые и нитроглицериновые, изобретенные в 1884 г. во Франции и усовершенствованные в 1893 г. под руководством Д.И. Менделеева.

5.1. Основы внутренней баллистики

Баллистика – это наука, изучающая законы движения снаряда. Подразделяется на внутреннюю, изучающую движение снаряда внутри канала ствола, и внешнюю, изучающую движение снаряда в пространстве.

Несмотря на кратковременность явления выстрела, его можно разделить на несколько последовательных периодов:

1)предварительный или пиростатический – от момента начала воспламенения заряда до момента начала движения снаряда;

2)период форсирования – от момента начала движения снаряда до момента окончания врезания ведущих поясков снаряда в нарезы канала ствола;

59

3)пиродинамический – от момента окончания врезания ведущих поясков в нарезы канала ствола до момента окончания горения порохового заряда;

4)термодинамический – от момента окончания горения порохового заряда до момента вылета снаряда из канала ствола.

К основным процессам явления выстрела относятся:

– горение пороха;

– образование пороховых газов;

– расширение пороховых газов;

– поступательное движение снаряда;

– выход пороховых газов из канала ствола.

Совместное движение снаряда и расширение пороховых газов изучается в центральном разделе внутренней баллистики – пиродинамике. Величины, с помощью которых описывается пиродинамический процесс, называются пиродинамическими элементами. Основными из них являются:

– время движения снаряда, t;

– путь, пройденный снарядом в канале ствола, l;

– скорость поступательного движения снаряда, v;

– давление пороховых газов в канале ствола, p.

Ускорение поступательного движения снаряда пропорционально давлению пороховых газов и поэтому не рассматривается как самостоятельный элемент.

За начало отсчета времени принимается момент начала движения снаряда, а за начало пути снаряда – положение донной части снаряда в момент начала движения.

Графические или аналитические зависимости пиродинамических элементов в функции одного из них называются пиродинамическими кривыми.

Пиродинамические кривые в функции от времени (рис. 5.1) позволяют проследить, как изменяются давление пороховых газов, скорость и путь снаряда от момента начала движения до момента вылета, когда его донная часть пройдет через дульный срез ствола.

Из графика видно, что во времени путь l снаряда непрерывно растет от нуля сначала медленно, а затем все быстрее; скорость v снаряда также непрерывно растет, сначала стремительно, а затем с убывающим приростом; давление p пороховых газов существует уже в момент начала движения, поскольку должна быть сила, способная сдвинуть снаряд, далее оно растет, а затем начинает падать.

60

Максимум давления достигается приблизительно в середине полного времени t движения снаряда по каналу ствола орудия.

p, v, l

p

v

po l

t

tм tк tд

Рис. 5.1. Пиродинамические кривые в функции от времени

Пиродинамические кривые в функции от пути (рис. 5.2) показывают, какими будут давление пороховых газов, скорость снаряда и время его движения, когда снаряд окажется на некотором расстоянии от первоначального положения, т.е. в заданном сечении канала ствола, что особенно важно знать при расчете толщины стенки ствола.

p, v, t

p

v

t

po

l

lм lк lд

Рис. 5.2. Пиродинамические кривые в функции от пути

61

Пиродинамические кривые в функции от пути идут иначе, чем кривые в функции от времени. Кривая давления р показывает, что его наибольшее значение достигается на начальном участке движения снаряда в канале ствола орудия (0lм), не превышающим 1/3 полного пути снаряда в канале ствола lд. Поэтому именно здесь ствол имеет наибольший диаметр, убывая к дульному срезу.

Пиродинамические кривые имеют четыре последовательно расположенные опорные точки: 0 – начало движения снарядов; м – наибольшее давление пороховых газов; к – окончание горения пороха; д – дульный срез орудия.

Может оказаться, что порох сгорит раньше, чем будет достигнут максимум давления, и тогда наибольшим давлением пороховых газов будет момент окончания горения пороха, а (·) м и (·) к – совпадут.

Практически работу пороховых газов при выстреле можно определить площадью, ограниченной кривой давления p и осью абсцисс, по которой отложена длина канала ствола l: А = Fdl, где F – движущая сила снаряда, равная произведению давления газов p на площадь дна снаряда S.

Потенциал пороха при выстреле расходуется следующим образом:

– 20…30% тратится на сообщение кинетической энергии сна-

–10% – работа, затрачиваемая на вращательное движение снаряда, преодоление трения между снарядом и внутренней поверхностью канала ствола, врезание ведущего пояска в нарезы канала ствола, перемещение откатных частей орудия и на другие факторы;

–60% – потери, связанные с выбросом пороховых газов из канала ствола (неиспользуемая часть энергии).

5.2.Артиллерийские заряды

Пороховой заряд – это определённое весовое количество бездымного пороха и некоторых других элементов, необходимых для производства одного выстрела.

В зависимости от способа заряжания пороховой заряд помещают в гильзу или картуз. Выбор способа заряжания в основном определяется весом артвыстрела и его размерами.

62

Процесс горения порохового заряда состоит из трех фаз: 1) зажжение; 2) воспламенение; 3) горение.

Зажжение и воспламенение обеспечиваются зарядом-воспла- менителем, который изготовляется из легковоспламеняющегося дымного пороха (при 200° С), создающего при горении температуру порядка 2280° С и давление 2…5 МПа, при которых происходит мгновенное воспламенение основного заряда. Последний изготавливается из пироксилинового или нитроглицеринового пороха трубчатой или зернёной формы. Основой этих порохов является пироксилин, превращённый в коллоидное состояние путём обработки его растворителями – желатинизаторами. При этом он разбухает и частично растворяется, образуя легко поддающуюся обработке пастообразную массу.

В зависимости от свойств растворителя, применяемого для желатинизации пироксилина, различают следующие виды порохов.

1.Коллоидные пороха на летучем растворителе – смеси эфира со спиртом, которые обычно называют пироксилиновыми порохами. Различают следующие сорта пороха: пламенный; беспламенный; флегматизированный; малогигроскопический; пористый.

2.Коллоидные пороха на труднолетучем растворителе – нитроглицерине, которые обычно называют нитроглицериновыми порохами. К ним относятся пороха типа баллистит, представляющие собой пироксилин, желатинизированный нитроглицерином; пороха типа кардит, представляющие собой пироксилин, желатинизированный нитроглицерином и ацетоном (вместо ацетона иногда применяют спиртоэфирную смесь). Этот тип порохов распространения не получил.

3.Коллоидные пороха на нелетучем растворителе – нитросоединения углеводородов ароматического ряда. Желатинизация при этом осуществляется при повышенной температуре. Из-за трудности изготовления широкого распространения такие пороха не получили.

Для получения требуемых свойств в состав порохов вводят различные добавки. Для замедления скорости разложения при хранении в состав коллоидных порохов вводят стабилизатор. В качестве стабилизатора применяется дифениламин – мелкокристаллическое вещество белого или тёмно-жёлтого цвета. Для получения беспламенного выстрела в состав пироксилинового поро-

63

ха вводят пламегасящие добавки: канифоль; дибутилфталат; сульфат калия. Канифоль и дибутилфталат способствуют понижению температуры взрывчатого разложения пороха, затрудняя воспламенение пороховых газов у дульного среза. Сульфат калия диссоциирует при выстреле с образованием иона калия, препятствующего соединению кислорода воздуха с горючими компонентами пороховых газов.

Пироксилиновые пороха, в состав которых введены пламегасящие добавки (3…5% канифоли или дибутилфталата или 0,5…1,5% сульфата калия), называются беспламенными порохами. При стрельбе зарядом из беспламенного пороха не всегда получается беспламенный выстрел. Поэтому к заряду добавляется некоторое количество пороха, содержащего до 50% пламегасящей добавки (обычно сульфат калия). Такой порох называется универсальным гасителем.

При воспламенении порохового заряда газы, давящие на дно снаряда, заставляют его двигаться, при этом заснарядное пространство будет непрерывно увеличиваться. Чтобы сохранить одинаковое или непрерывно возрастающее давление газов на дно снаряда, необходимо получить непрерывно возрастающий приток газов, т.е. обеспечить прогрессивное горение пороха.

Прогрессивное горение пороха достигается физическим или химическим способом. Физический способ заключается в подборе геометрической формы зерна, при которой в процессе горения площадь горящего слоя непрерывно увеличивалась бы, как, например, при применении многоканального зерна. Химический способ заключается в введении в состав пороха химических веществ, влияющих на процесс горения путём его флегматизации или бронирования.

Флегматизация пороховых зёрен заключается в их обработке спиртовым раствором камфары, после чего в поверхностном слое зерна образуется ее наибольшая концентрация по сравнению с глубинными слоями. Таким образом, по мере горения такого зерна, скорость горения, а следовательно и приток пороховых газов, будет непрерывно возрастать.

Бронирование заключается в покрытии наружной поверхности трубчатого пороха негорючим составом.

Рассмотрим устройство зарядов унитарных патронов к артустановкам АК–176 и АК–630.

64

Заряд для выстрелов 76,2 мм артустановки АК–176.

Используется единый боевой заряд, обеспечивающий всем снарядам начальную скорость 980 м/с при максимальном давлении 310 МПа. Изготавливается из пироксилиново-канифольных порохов и пламегасителя к ним, обеспечивающих ведение беспламенной стрельбы в темное время суток.

Заряд состоит из следующих элементов:

–навески зерненого пороха марки 9/7 БП россыпью (семиканальный, толщина горящего слоя 0,9 мм, в состав введен пламегаситель – канифоль);

–связанного пучка трубок из пороха марки 12/1 ТР с распределенным и обвязанным вокруг него пламегасителем из трубок УГФ-1 (универсальный гасящий флегматизатор, состоящий из пироксилинового пороха, обработанного камфарой);

–флегматизатора ФЛ-76;

–воспламенителя;

–размеднителя;

–картонной обтюрации.

Флегматизатор ФЛ-76 представляет собой два сложенных листа папиросной бумаги с нанесенным на них с обеих сторон флегматизирующим составом (церезином). Листы вложены один в другой таким образом, чтобы в верхней части флегматизатора, которая подогнута под картонный кружок – обтюратор, образовать три слоя, в средней – два, в нижней – один слой бумаги. Вес флегматизатора – 0,05 кг.

Воспламенитель представляет собой навеску ружейного дымного пороха весом 0,025 кг, помещенную в двухслойный миткалевый картуз.

Размеднитель состоит из мотка свинцовой проволоки весом

0,03 кг.

Обтюрация включает картонный кружок и картонный трехгранник.

Сборка заряда в гильзу производится в следующем порядке. К соску гильзы клеем БФ-2 приклеивается воспламенитель в картузе. Затем на дно гильзы ставится свернутый в цилиндр флегматизатор (утолщенной частью вверх) и расправляется так, чтобы между ним

истенками гильзы не могли попасть зерна пороха 9/7 БП.

Вгильзу в произвольном положении укладывается пучок, связанный из трубчатого пороха 12/1 ТР и пороха УГФ-1, и в один приём засыпается навеска зернёного пороха 9/7 БП. Утряска поро-

65