3.9. Особенности выстрела из миномета

В сравнении с выстрелом из нарезного оружия выстрелы из минометов отличаются некоторыми особенностями.

Во-первых, горение боевого заряда сначала происходит в хвостовом патроне, где плотность заряжания равна 0,5-0,6; затем пороховые газы пробивают картонную гильзу и через отверстия в трубке стабилизатора вытекают в замкнутый объем, где воспламеняют дополнительные заряды. Плотность заряжания в заминном объеме оказывается равной 0,01.

Во-вторых, в связи с тем, что заминный объем очень велик, а также велика поверхность стабилизатора и донной части мины, а скорость движения мины в канале ствола небольшая, значительная часть тепловой энергии уходит на нагревание стенок ствола и мины. Движение мины происходит в следствии суммарного давления газов основного и дополнительного зарядов.

В-третьих, вследствие наличия зазора между миной и стенками ствола значительная часть газов (10 - 15%) прорывается в этот зазор и не участвует в придании мине скорости, в то время как в нарезном оружии доля газов, прорывающаяся по зазорам между ведущим пояском и нарезами ничтожна.

Учитывая эти особенности, явление выстрела из миномета разделяют

на следующие периоды.

- Давление форсирования – от момента воспламенения порохового заряда до момента прорыва пороховых газов через стенки порохового стакана в отверстия мины.

• Первый период - от момента воспламенения дополнительных зарядов и начала движения мины до полного сгорания всего порохового заряда. В минометах максимальное давление наступает в конце горения порохового заряда. При стрельбе на наибольшем заряде из 82-мм миномета Р_m=390-400 кг/см² и наступает при прохождении мины 7 см пути.

• Второй период - движение мины под действием расширяющегося постоянного количества газов, период от полного сгорания порохового заряда до момента вылета мины из канала ствола. Для наибольшего заряда 82-мм

миномета Р_д около 50 кг/см²; V_д=200-210 м/с.

Характер изменения давления газов и скорости мины в канале ствола 82-мм миномета на основном и третьем заряде, период показан на рис. 21.

Р ис. 21. Графики изменения давления газов и скорости мины в стволе

82-мм миномета.

3.10. Особенности выстрела из реактивного оружия

Прежде чем указать особенности выстрела из реактивного оружия, напомним основные понятия о действии реактивной силы.

Сущность образования реактивной силы (R) можно объяснить следующим образом.

С некоторыми упрощениями считают, что реактивная сила складывается из двух сил:

R_cm - статической составляющей;

R_д - динамической составляющей.

Статическая составляющая R_cm возникает потому, что давление в переднюю стенку не уравновешено давлением на дно, так как в дне сосуда имеет отверстие (сопло).

,

где: Р - давление газов в каморе сгорания; Ра - внешнее давление (атмосферное); S - площадь сопла.

Динамическая составляющая возникает потому, что скорость пороховых газов возрастает от нуля до скорости истечения “u”. При этом сопло, сообщающее газам ускорение, должно само получить ускорение в противоположную сторону.

Величина силы определяется по закону Ньютона:

,

где m - масса газов, истекающая за время t; а - ускорение газовой массы за то же время.

Известно, что ,но в нашем случае начальная скорость истечения u =0, следовательно, .

Тогда , но - есть масса газов, истекающая за 1 секунду m_с.

где m_с. - масса вытекающих в секунду газов; Q_с. - вес этих газов (секундный расход); u - скорость истечения газов.

Из формулы следует, что чем меньше будет давление

среды Ра, тем больше будет R_cm. Следовательно, реактивная сила R будет

больше всего при полете снаряда в безвоздушном пространстве.

В тоже время: или ,

Из формулы Р_д=m_с.·u ясно, что R_д будет тем больше, чем больше скорость истечения u; следовательно, при полете в безвоздушном пространстве возрастает и R_д.

Данная формула позволяет также понять значение расширяющего со-

пла, увеличивающего скорость истечения газов, а следовательно, и силу R.

Сопло имеет обычно форму (рис. 22): сначала сужается, а затем

р асширяется. В сужающейся части сопла можно получить наибольшую скорость истечения газов. Это — критическая скорость, равная местной скорости звука. Для пороховых газов эта скорость достигает более 1000 м/с.

Рис. 22. Форма сопла.

В 80-х гг. XIX столетия было установлено, что газ, получив в сужающейся трубе критическую скорость, попадая далее в расширяющуюся насадку, двигается по ней со сверхзвуковой скоростью.

Таким образом, при дозвуковых скоростях уменьшение сечения трубы увеличивает скорость потока, а при сверхзвуковых скоростях* увеличение скорости истечения происходит при расширяющемся сопле.

Сужающуюся (входную) часть сопла делают более крутой, чтобы уменьшить его длину. Расширяющуюся же часть сопла делают более длинной с тем, чтобы не допустить отрыва потока от стенок. Диаметр выходного сечения обычно в 2 - 3 раза больше диаметра критического сечения.

Из рассмотренных положений можно сделать вывод об особенностях выстрела из реактивного оружия (СПГ-9, РПГ-7В):

- предварительный период: сопло закрыто поддоном, который рассчитан так, что разрушается с началом движения снаряда при давлении р₀;

- порох горит в полузамкнутом пространстве, давление и скорость истечения газов растут, пока не установится равновесие;

• скорость снаряда возрастает на некотором участке траектории после вылета снаряда из ствола (схода с направляющих). Наибольшая скорость реактивного снаряда называется начальной скоростью. Она примерно в 1,5 раза больше дульной скорости (скорости схода);

• отдача оружия при выстреле уравновешивается реактивной силой вытекающих из сопла пороховых газов.

Было разработано три типа безоткатных орудий:

• орудие типа открытой цилиндрической трубы;

* В обоих случаях имеется в виду местная скорость звука.

• безоткатное орудие с осевым отводом газов;

• безоткатное орудие с перфорированной гильзой.

В настоящее время широкое распространение получили безоткатные орудия с осевым отводом газов, в которых сила отдачи при выстреле уравновешивается реактивной силой вытекающих пороховых газов (РПГ-7В, СПГ-9).

При выстреле часть пороховых газов выходит через казенную часть орудия (через сопловые отверстия затвора) в направлении, обратном движению снаряда. При этом возникает реактивная сила, направленная вперед, которая и уравновешивает силу отдачи. Такие орудия получили название безоткатных.

Величина реактивной силы, зависит от площади критического сечения сопловых отверстий, а следовательно, и «безоткатность орудия». Эти отверстия подбираются так, чтобы реактивная сила была равна силе отдачи, чем достигается «безоткатность орудия». В результате отпадает необходимость в противооткатных устройствах или опорных плитах и резко уменьшается вес станка (лафета). Ствол безоткатного орудия по сравнению с обычными артиллерийскими орудиями также существенно облегчен за счет уменьшения толщины стенок так как максимальное давление газов в каморе сгорания не превышает 700-800 кг/см². В целом, например, вес батальонного безоткатного орудия 82-мм калибра составляет 86 кг.

Кроме того, важными достоинствами современных безоткатных орудий являются простота их конструкции.

Основные недостатки: демаскирующее действие пороховых газов, наличие опасной зоны позади сопла (до 30-40 метров) вследствие истечения пороховых газов назад, трудность получения начальных скоростей снаряда свыше 400-450 м/с из-за низкого коэффициента использования порохового заряда и неудобства обслуживания.

Наличие перечисленных достоинств и недостатков обуславливает характер использования безоткатных орудий. Они применяются для вооружения мотострелковых, горнострелковых и воздушно-десантных подразделений и подразделений специального назначения, где малый вес системы в сочетании с могуществом боеприпаса является решающим.