Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Основные разделы внутренней баллистики орудия




Внутренняя баллистика на её современном уровне развития состоит из следующих основных разделов:

1. Пиростатика – изучение горения пороха и образование газов при сгорании пороха в постоянном объёме. Изучается влияние формы, размеров, природы пороха, условий заряжания, давления газов на интенсивность газообразования в простейших условиях, когда пороховые газы не совершают работу при расширении.

2. Физическая пиродинамика – изучение физических основ явления выстрела из орудия как термодинамического и газодинамического процесса, исследование других явлений, сопровождающих выстрел.

3. Теоретическая пиродинамика – решение основной задачи внутренней баллистики – установление изменения давления пороховых газов и скорости снаряда в функции пути снаряда и времени.

4. Баллистическое проектирование орудий – обратная задача внутренней баллистики – определение конструктивных данных канала ствола и условий заряжания, при которых снаряд данного калибра d и веса q получит при вылете из канала ствола заданную дульную скорость - υдпри допустимом максимальном давлении газа – Рmна снаряд (орудие). Из многих решений выбирается вариант, который наиболее полно удовлетворял бы тактико-техническим требованиям (ТТТ) и условиям производства орудия. Результаты расчётов выбранного варианта проверяются решением прямой задачи внутренней баллистики и кривые давления р=р(t) и скорости v=v(t),а также Р(l) и v(l) являются исходными данными для проектирования ствола, лафета, порохового заряда и т.д.

Несколько по-другому делится внутренняя баллистика за рубежом. Шарбонье ограничил внутреннюю баллистику изучением механических эффектов, т.е. что относится к основной классической задаче (включая замкнутый объём), все другие вопросы он относил к теории горения.

Дж. Корнер делит внутреннюю баллистику на практическую и исследовательскую. К практической баллистике относятся вопросы, рождённые в обычной артиллерийской практике, например при баллистических испытаниях орудия, порохов и т.д. В «исследовательской баллистике» теоретическая часть также делится на «практическую» и «исследовательскую». Там, где измерения связаны со значительным объёмом работы, теория должна быть точной, насколько это возможно. Теоретическая внутренняя баллистика по Дж. Корнеру соответствует нашему разделу «теоретическая пиродинамика».

 

 

Глава 1

1.Порох как источник энергии.

1.1. Виды порохов, их формы, размеры, марки.

Со времён появления огнестрельного оружия и до 80-х годов позапрошлого столетия в артиллерии применяли только дымный порох. Он представлял собой смесь нитрата калия, древесного угля и серы в весовом отношении 75: 10: 10. Порошкообразный чёрный порох прессуют в пороховые зёрна определённых размеров и используют в настоящее время в качестве воспламенителей, средств для передачи огня, замедлителей, дистанционных составов, вышибных зарядов и для снаряжения в патронах охотничьих ружей. В зависимости от размера зерна, он разбивается на сорта и обозначается ДРП №1, 2, 3; КЗДП. ДРП – дымный ружейный порох. Номер обозначает размер зерна (№3 – самый мелкий). Для охотничьих патронов дымный порох имеет марку, типа «Медведь», «Олень». КЗДП – крупнозернистый дымный порох, используется, например, для изготовления воспламенителя.

В настоящее время в артиллерийской технике в качестве источника энергии для движения снарядов, пуль, мин, реактивных снарядов используется бездымный порох. По физико-химической природе бездымные пороха можно разделить на нитроцеллюлозные и смесевые. В зависимости от содержания азота в нитроклетчатке, различают пироксилин №1(содержание азота N=12,9-13%), №2(N=11,9-12,3%) и коллоксилин(N<11,9%). Пироксилин №1 почти нерастворим в спиртоэфирной смеси, пироксилин №2 нацело растворяется в этой смеси. Для изготовления пороха берётся смесь пироксилинов №1 и №2. Подвергнутый действию спиртоэфирной смеси (летучего растворителя) в определённой пропорции, пироксилин под давлением желатинизируется, становится коллоидом. Смесь пироксилина с растворителем в виде очень густой массы при прессовании под давлением через матрицу может приобретать определённую форму (трубка, прут, зерно и др.). Состав пироксилиновых порохов приведён в таблице 3.

 

Таблица 3.

Компоненты Состав пороха в %
Для орудий Для винтовок   Для пистолетов (пористый)  
Обыкно-венный Малогигро-скопичный Беспла-менный
Пироксилин Растворитель (Спиртоэфирный раствор) Стабилизатор (дифениламин) Флегматизатор Графит Специальные добавки Влага 93 – 95   1 – 4   - - - 1,5-2,0     - - 13,0     - - 15,0 91 – 95     2-6 0,2-0,3 - 1,3-1,5 96,7   0,5   - 0,3 - 1,5

 

Пироксилиновые пороха – пороха на летучем растворителе, за рубежом они называются одноосновными.

Пороха на труднолетучем и нелетучем растворителе получили название баллиститов (за рубежом их называют двухосновными). При изготовлении баллиститов обычно используют коллоксилин (40-75%), который пластифицируется нитроглицерином, либо нитродигликолем, либо другими нитратами многоатомных спиртов (25-60%). Название порохов соответствует техническим названиям нитратов, например, нитроглицериновый, нитродигликолевый. Баллиститный порох содержит стабилизатор (централит, акардит) и специальные добавки. В орудийные пороха вводятся добавки, понижающие температуру горения, например, нитрогуанидин, что способствует повышению живучести ствола.

Нитроглицериновые пороха на смешанном растворителе называются кордитами и изготовляются из опироксилина №1, пластификатором является спиртоацетоновый растворитель.

Кроме того, могут использоваться нитроцеллюлозные пороха без растворителя, получаемые нитрованием с последующей стабилизацией измельчённого пергамента или вискозной нити.

Смесевые пороха – механическая смесь окислителя, горючего и связующих веществ; окислитель – нитраты, перхлораты; горюче-связующие вещества – каучук, смолы и т.п.

По назначению (видам оружия) обычно пороха разделяют на четыре группы:

1. Орудийные пороха

2. Пороха для стрелкового оружия

3. Миномётные пороха

4. Ракетные пороха.

Форма порохов чрезвычайно разнообразна: лента, пластинка, брусок, пруток, кубик, сфера, трубка, чечевица, зерно с одним и многими каналами и др. Форма пороха связана с типом оружия. Маркировка пороха:

Пластинка – Пл (Пл 14-10 – толщина 2е1=0,14 мм, ширина и длина пластинки 2b=2e=1 мм).

Лента – Л (Л35 – толщина 2е1=0,35 мм).

Пороха зеренные с одним или 7 каналами (4/1 – одноканальный 2е1=0,4 мм; 5/7 – 7 канальный 2е1=0,5 мм, где 2е1– наименьшее расстояние между каналами, или толщина трубки).

Пороха трубчатые – Тр (22/1 Тр - 2е1=2,2 мм)

Порох кольцевой – К (К 32/65-14 – толщина 2е1=0,14 мм, наружный диаметр – 65 мм, внутренний – 32 мм).

Порох спиральный – Сп (Сп14-47, толщина 2е1=0,14мм, ширина спирали 2b=47 мм).

Зернения пороха под пулю имеют …….. обозначение ВТ, ВЛ, ВУ – под тяжелую винтовочную пулю, легкую винтовочную пулю и укороченный винтовочный патрон соответственно.

П – пористый порох. П85 выведено 85 частей селитры на 100 частей пироксилина.

Состав и природа пироксилиновых порохов обозначаются следующими индексами:

"св" – из свежего пироксилина на хлопковой и древесной целлюлозе.

"ца" – древесная целлюлоза в форме жгутиков.

"цг" – древесная целлюлоза в форме гранул

Пер – порох, полученный переделкой старых порохов

ФЛ – порох, подвергнутый флегматизации с поверхностных слоёв.

Гр – порох графитованный

Состав и природа баллиститных порохов.

Н или НГВ – нитроглицериновый порох

НБ – с высокой калорийностью

НДТ – содержащий в качестве охлаждающей добавки динитротолуол и дибутилфтолат.

ДГ – содержащий в качестве добавки центролит.

НДТ-2 – цифра указывает на определённую калорийность пороха (2-770 кал/кг;

3-675 кал/кг).

Полная маркировка пороха обычно имеет вид:

НБПл 12-10 4/42 М – нитроглицериновый пластинчатый порох, толщина пластинки 2е1=0,12 мм, ширина кв. пластинки 2b=2с=1 мм;

4 – номер партии; 44 – год изготовления 1944;

М – шифр завода-изготовителя;

12/7 св 5/41 с – пироксилиновый порох из свежего пироксилина 7-иканальный с

2е1=1,2 мм, 5 партия 1941 г. изготовления, шифр завода изготовителя – с.

Зернение пороха для морской артиллерии обозначается также как для сухопутной артиллерии. Трубчатые пороха для морской артиллерии имеют другое обозначение. Например 180/60, где 180 – калибр орудия; 60 – длина ствола в калибрах.

В охотничьих патронах бездымный порох имеет другую маркировку: "Сокол", "Барс", "Сунар", "ВУСД", "Супербарс" и т.д.

Порох сферической формы как правило используется в зарядах спортивного оружия, в карабинах, пистолетах. Он имеет наибольшую гравиметрическую плотность, больше, чем гравиметрическая плотность зерна или пластинки. В таблице 4 приведены геометрические размеры некоторых марок порохов.

Таблица 4.

Марки пороха размеры,мм марки пороха размеры,мм
2е1 2b 2c 2e1 dKH 2c
НБПл 10-10   НПл 10-12   "Сокол"   "Х" 0,07- -0,12 0,08 0,16 0,13 0,15 0,09 0,11 0,8- 1,1 1,2- 1,4 1,7 1,8 0,97 0,12 0,8- 1,1 1,2 1,9 1,7 1,8 0,97 0,12 ВУФл   5/7 св   5/1 св   12/1 Tp   НДТ-З-14/1   75/50 0,19- -0,24 -0,50 0,56 0,55- -0,60 1,0- -1,2 1,4- 1,53 1,4 0,10- 0,11 0,15- 0,25 0,25- 0,35 2,4- 2,8 1,9- 2,2 2,9 0,85- 1,25 2,5- 3,5 2,7- 3,3 590- 365-

 

Физико – химические характеристики пороха.

1. Удельный вес пороха - d.

Удельный вес пороха зависит от состава пороха и условий технологии изготовления и колеблется от 1,56 до 1,64. Среднее значение для пиксилиновых порохов d»1,6 кг/дм3, для баллиститов и кардитов d»1,58 кг/дм3,пористые пироксилиновые пороха (пистолетный) d=1,3¸1,4 кг/дм3.

2. Гравиметрическая плотность пороха - Dг.

Зависит от формы порохового зерна и представляет отношение веса пороха, свободно насыпанного в сосуд определённого объёма и формы, к весу воды при 4°С (плотность равна 1 кг/дм3), заполняющей сосуд того же объёма. Форма и объём сосуда оказывают также влияние на значение гравиметрической плотности, поэтому оговариваются особо. Гравиметрическая плотность – весьма важная характеристика для снаряжения патрона стрелкового оружия, где порох засыпается в гильзу.

3. Теплота взрывчатого превращения или количество тепла Q, выделяемое при сгорании 1 кг пороха, является весьма важной характеристикой порохов как источник энергии. Обычно по условиям горения различают теплоту горения при постоянном объёме Qwи при постоянном давлении Qp. Связь между ними имеет вид

Qw=Qp+ mRT,

где m - число граммолей газообразных продуктов на 1 кг пороха

R – универсальная газовая востоянная

T – температура горения пороха

обычно Q определяют из опытов в калометрической бомбе, которая погружена в воду при температуре t=15°C. При этом влага из парообразного состояния превращается в жидкость. Фактически же при выстреле вода находится в парообразном состоянии

Qw(ж)=Qw(пар)+620n/100.

где: n – процентное содержание воды в продуктах разложения пороха по весу.

620 – количество больших калорий, выделяемое при конденсации 1 кг водяных паров и охлаждении их до температуры 15 ºС (≈ 539 + 100 – 15). Теплота горения Qwж может изменяться в пределах 600 – 1250 ккал/кг.

4. Потенциал пороха П = ЕQw. Если количество теплоты Qw перевести в механическую энергию, умножив на механический эквивалент тепла Е = 4270 кгдм/ккал, то получим П = (4270 · Qw) кгдм.

Для нитроцеллюлозных порохов П = 2560000 ÷ 5380000 кгдм = 256 ÷ 538 тм.

5. Температура горения при постоянном объеме Т1 К по известным из опыта составу продуктов горения и тепловому эффекту – Qw рассчитывается температура при постоянном объеме – Т1 К или тепловом эффекте Qр рассчитывается температура горения при постоянном давлении Т0 К. Для порохов ствольного оружия температуру горения рассчитывают по Qw и теплоемкости Сw. Для ракетных порохов по Qр и Ср при постоянном давлении, Т1 К для нитроцеллюлозных порохов изменяется в пределах 2400 – 3800 К, а Т0 = 1900 – 3000 К.

6. Удельный объем пороховых газов – ω1 эм3/кг – это объем газов, образовавшихся при сжигании пороха в калориметрической бомбе газы, можно выпустить в газометр и измерить их объем – W при атмосферном давлении и температуре 15 ºС, а потом привести к 0 ºС. При этом вода, которая была в парообразном состоянии сконденсируется, т.е. общий объем уменьшится. Для перехода к объему газов, где вода была паром, существует формула

;

где: n – процентное содержание водяных паров в газовой смеси;

1240 дм3 – объем, который занимал бы 1 кг водяных паров, при атмосферном давлении и 15 ºС дм3/кг.

7. Удельная теплоемкость газа Сw ккал/кг·град. – количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг газа на 1 ºС.

Теплоемкость зависит от состава пороховых газов и температуры газов. На участке изменения температур от температуры горения Т1 К до температуры пороховых газов в момент вылета снаряда Тд К (газ охлаждается до температуры 1800 – 2000 К). Зависимость теплоемкости от температуры можно принять линейной

Сw = А + вТ

Где А и в – константы.

Значения некоторых физико-химических характеристик порохов приведены в таблице 5.

Таблица 5

Характеристика Для пироксилиновых порохов Для нитроглицериновых порохов
Qw (вода – пар), ккал/кг 800 – 900 1100 – 1200
ω1 (вода – пар), дм3/кг 900 – 970 800 – 860
Т1 К 2800 – 2500 3000 – 3500
δ, кг/дм3 1,64 – 1,58 1,62 – 1,56

 

Для дымных порохов δ колеблется от 1,50 до 1,80 кг/ дм3 и в исключительных случаях до 1,90 кг/ дм3.

Значения Qw ω1 и Т1 К зависят от состава пороха и, прежде всего от содержания азота в пороховых газах.

Г.П. Кисмемский дал следующие эмпирические формулы:

ω1 = 1515 – 48,72 N Т1 = 273 +34,7 N5/3

Где N – содержание азота в процентах.

В.Г. Шеклин для наших порохов приводит зависимости:

Qw=730+[48,5(N-11,8)+9,4]·n-28,5c-24,3d-37,5v-13,6h-26,7h'-31,0s-32,5ф-42,0g

ω1 = 944-47,3(N-11,8)-2,45n+14c+12d+23v+3,4h+16,9h'+14,6s+17,4ф+10g

Т1 К = 1290º+375(N-11,8)+22n-71c-59d-100v-54h-82h'-88s-92ф-125g,

где N – содержание азота в пироксилине; содержание в порохе (в процентах) нитроглицерина – n; централита – c; дибутилфталата – d; вазелина – v; летучих удаляемых –h; неудаляемых – h'; дифиниламина – s; камфоры – ф; графита – g.

Порох с содержанием азота N = 11,8 % имеет:

Qw = 730 ккал/кг, ω1 = 944 дм3/кг, Т1 К = 2790 К





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-09-20; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 917 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Вы никогда не пересечете океан, если не наберетесь мужества потерять берег из виду. © Христофор Колумб
==> читать все изречения...

2307 - | 2123 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.01 с.