Лекции / Лекци1

Лекция 1

Литература:

1) Серебряков М. Е. "Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет"., 1962 г.

2) Мамонтов М. А. "Некоторые случаи течения газа"., 1951 г.

3) Орлов Б. В., Мазинт Г. Ю. "Термодинамика и баллистика основы проектирования РДТТ". 4) Алексеев В. М. Тексты лекций по газодинамике и внутренней баллистике. 4.1,2 1982 Ленинград ЛМИ.

Внутренняя баллистика - одна из основных артиллерийских технических наук, изучающая закономерности явлений и процессов, протекающих при выстреле из артиллерийского орудия.

Выстрел - сложная совокупность химических, тепловых и механических процессов превращения химических элементов (пороховых зарядов) вначале в тепловую энергию (пороховых газов), а затем в кинетическую энергию движения снаряда, газопороховой смеси и откатывающегося ствола.

Этот процесс характеризуется высокой интенсивностью:

Tg=10^-3 – 10^-2 с, Р_max до 500 МПа; V_д=500 - 2000 м/с, Т_m=2500 - 3000 К; а_m=(15- 20)10³g;

Разделы внутренней баллистики:

1) Пиростатика - изучение законов горения пороха и образования газов при горении пороха в W=const. Изучается влияние природы порохов, формы и размеров заряда, условий заряжания, давления пороховых газов на интенсивность процесса газообразования в условиях, когда не совершается внешняя работа.

2) Физическая пиродинамика - изучает физические основы явления выстрела, как термо- и газодинамического процесса; работ производимых пороховыми газами, теплопотерь и т.п., в том числе и периода последействия на ствол и снаряд.

3) Теоретическая пиродинамика - решение основной задачи внутренней баллистики (ОЗВБ) - установление закономерностей и взаимосвязей между давлением пороховых газов p, скоростью  снаряда в функции пути l_n и времени t.

P(1), (1), P(t), (t). Устанавливаются основные закономерности и анализируется влияние условий заряжания и конструктивных характеристик на баллистику выстрела.

4) Баллистическое проектирование – задача связанная с определением конструктивных данных канала ствола и условий заряжания, при которых снаряд данного d и q получит при вылете V_д. Это обратная задача внутренней баллистики.

5) Промежуточная баллистика.

Краткие сведения из термодинамики.

1. Уравнение состояния:

Р, Т, ; 1/=w=W/; =g т.к. (P+a/w²)(w-)=RT; P(w-)=RT; (1).

Процессы:

Изобарный: w=(R/P)T^C1;

Изотермический: Pw=RT=C₂;

Изохорный : P=(R/w)T_C3.

2. 1^ый закон термодинамики:

dq=du+(A)dl; А=1/4264.5 [ккал./кгдм]; или dq=du+dW - в одних единицах.

а) w=const

(dq)_w=du=C_dT т.к. (dq/dT)_w=(du/dT)_w=C_.

б) p=const

(dq)_p=C_dT +RdT т.к. d(P_w)=d(RT); Pdw-RdT; (dq/dT)_p=C_p+R; (dQ/dT)_p=C_p; C_p-C_=R;

C_p/C_=k тогда C_p=Rk/(k-l); C_=R/(k-1).

Энтальпия i= C_pt - теплосодержание.

i=RkT/(k-l)=kPw/(k-l).

3. Уравнение адиабаты:

dS=dq/T где q=q_внутр+q_внеш.

Поток теплоизолирован q_внеш=0.

dS=q_внутр /T=C_(dT/T)+pdW/T; P/T⁼R/w;

dS=C_(dT/T)+R(dw/w)=C_(dT/T)+(C_p-C_)(dw/w)=C_(dT/T)+C_(k-1)(dw/w);

пологаем что dS=0 т.е. S=const.

dS=C_(dT/T)+C_(k-l)(dw/w);

S=C_lnT+C_lnw^k-1+const;

Или Tw^k-1=const (T=Pw/R).

Или Pw^k=const; P/k=const.

=k-l;

В реальной системе dS>0 теплоизолированной.

Обозначения во внутренней баллистике.

d[дм, м], q[кг], [кг], Wo[дм³, м³], l[дм, м], р[кг/дм², кг/см², Па, МПа], [дм/с, м/с].

Особенности классической ВБ.

1. Основное допущение: осредненные параметры газа в замкнутом пространстве:

д/дх=0 для t фиксированной не учитываются волновые процессы (гипотеза квазистационарности процесса).

2. Предварительный период учитывается давление формирования Р₀ (10.0 МПа - главное, 30.0 - наружное).

P₀ – определение.

3. Работа совершаемая газами учитывает то, что  основной E_g=A_g=*(q/g)*(V_G²/2);  - коэффициент.

4. Скорость изменяется по линейному закону:

; ;

Гипотезы наиболее точно работают:

при /а<1 т.е. при V_g1000 - 1200 м/с,

при /а>1 т.е. при (V_g=1500 м/с) необходимо учитывать волновые процессы, т.е. считать что

; ; Или p=p(x,t).

2