1. «Внутренняя баллистика. Выстрел и его периоды. Причины износа ствола»
УЧЕБНЫЕМАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЯ
Рис.Устройство нарезного ствола
Патронник- предназначен для размещения патрона,соответствует форме и размерам гильзы.
Пульныйвход — соединяет патронник и нарезнуючасть, служит для плавного врезанияпули в нарезы.
Нарезнаячасть- имеет нарезы полного профиля и служитдля придания пуле вращательного движения.
Направлениенарезов может быть правое или левое (вотечественном оружие принято правое).Длина хода (шага) нарезов обеспечиваетскорость вращательного движения пули.Длина нарезной части выбирается изусловий получения необходимой начальнойскорости пули. Количество нарезовзависит от калибра ствола и выбираетсяиз условий давления оболочки пули набоевую грань нарезов.
Например,в стволах стрелкового оружия калибра5,45 — 9 мм может быть 4 или 6 нарезов, воружии калибра 12,7-14,5 мм — 8 нарезов, в30-мм и 40-мм противопехотных гранатометах,как правило, — 12 нарезов.
Баллистика
Баллистика-наука о движении снарядов.
Каки всякая другая наука баллистика вырослана основе практической деятельностичеловека. Был накоплен большой опыт пометанию камней, копьев, дротиков. Основноеразвитие получила баллистика как наукас появлением огнестрельного оружия,опираясь на достижения других наук -физику, химию, математику, аэродинамику.
Баллистикуразделяют на две части — внутреннюю ивнешнюю.
Внутренняябаллистика -изучает явления, происходящие в каналествола оружия во время выстрела, движениеснаряда по каналу ствола и характернарастания скорости снаряда как внутриканала ствола, так и в период последствиягазов.
Выстрел и его периоды
Выстреломназывается выбрасывание пули из каналаствола оружия энергией газов, образующихсяпри сгорании порохового заряда.Существенной особенностью выстрелаявляется то, что основная работа пороховыхгазов по выталкиванию снаряда происходитв переменном объеме.
Выстрелпроисходит в короткий промежуток времени(0,001-0,06 сек).
Привыстреле из стрелкового оружия происходятследующие явления.От удара бойка по капсюлю боевогопатрона, досланного в патронник,взрывается ударный состав капсюля иобразуется пламя, которое череззатравочные отверстия в дне гильзыпроникает к пороховому заряду ивоспламеняет его.
При сгорании порохового(боевого) заряда образуется большоеколичество сильно нагретых газов,создающих в канале ствола высокоедавление на дно пули, дно и стенки гильзы,а также на стенки ствола и затвора,которое называют давлением форсирования(Ро),необходимое для того, чтобы сдвинутьпулю с места и преодолеть сопротивлениеее оболочки врезанию в нарезы ствола.
Наибольшейвеличины давление газов (Рмах)достигает, когда пуля находится в 4—6см от начала нарезной части ствола. Кэтому моменту давление пороховых газовдостигает 280—290 МПа. Скорость (V)движения пули вследствие этого возрастает.
Веськомплекс процессов, происходящих привыстреле, внутренняя баллистика разделяетна ряд отдельных вопросов, а само явлениевыстрела делитна 4 периода:
-предварительный;
-первый;
-второй;
-период последствия газов.
Делениеявления выстрела на периоды основываетсяна возможности для каждого отдельногопериода производить математическиерасчеты величин давления газов и скоростиснаряда.Рис.Периоды выстрела.
Предварительныйпериод длитсяот начала горения порохового заряда дополного врезания оболочки пули в нарезыствола.
Первый,илиосновной, период длитсяот начала движения пули до моментаполного сгорания порохового заряда. Вэтот период горение порохового зарядапроисходит в быстро изменяющемся объеме.
Второйпериод длитсяот момента полного сгорания пороховогозаряда до момента вылета пули из каналаствола. С началом этого периода притокпороховых газов прекращается, однакосильно сжатые и нагретые газы расширяютсяи, оказывая давление на пулю, увеличиваютскорость ее движения.
Унекоторых видов стрелкового оружия,особенно короткоствольных (напримерпистолет Макарова), второй периодотсутствует, так как полного сгоранияпорохового заряда к моменту вылета пулииз канала ствола фактически не происходит.
Третийпериод, илипериодпоследствия газов, длитсяот момента вылета пули из канала стволадо момента прекращения действия пороховыхгазов на пулю.
Раскаленныепороховые газы, истекающие из стволаза снарядом, при встрече с воздухомвызывают ударную волну, которая являетсяисточником звука выстрела. Смешиваниераскаленных газов (среди которых естьокись углерода и водорода) с кислородомвоздуха вызывает вспышку, наблюдаемоекак пламя выстрела.
Основнаяработа пороховых газов затрачиваетсяс одной стороны, на придание снарядупоступательного и вращательногодвижения, а с другой стороны — на отдачуоружия.
Работа,затрачиваемая на сообщение снарядупоступательного и вращательногодвижения, составляет примерно 20-35% отполной энергии пороховых газов (этавеличина является коэффициентомполезного действия оружия, 10-25%затрачивается на совершение второстепенныхработ, а 40-50% энергии выбрасывается итеряется после вылета снаряда из ствола.
Изучениеявления выстрела позволяет делать ивыводы чисто прикладного характера пообоснованию правил эксплуатации,хранения и осмотра оружия, вывод опрочности и живучести ствола.
Источник: //StudFiles.net/preview/4294366/
Баллистика дробового выстрела
Дробовое ружьё
Современные охотники предъявляют достаточно высокие требования к конструкции и к бою дробовых ружей, к качеству боеприпасов и к выработке оптимальных условий снаряжения патронов. И, это не удивительно, всё это в комплексе влияет на меткость вашего выстрела и успех охоты.
Именно поэтому, в нашей сегодняшней публикации мы решили рассмотреть параметры и характеристики внутренней баллистики дробового выстрела.
Наверняка, эта информация будет полезна нашим охотникам, особенно тем, кто использует дробовые ружья на охоте (подробнее о видах охотничьих ружей)…
Главные требования к выстрелам из дробового оружия
Как известно, к выстрелу из дробового оружия предъявляются следующие требования:
- Возможно большая скорость полета дроби при встрече с целью,
- Соответствующая кучность дробовой осыпи для надежного поражения цели,
- Равномерность дробовой осыпи,
- Стабильность и однообразие от выстрела к выстрелу,
- Небольшая и легко переносимая стрелком отдача при выстреле.
Однако, полное удовлетворение этих требований зависит как от конструктивного выполнения оружия, так и от качества боеприпасов и от условий снаряжения патрона. Но, больше всего внимания хочется уделить вопросам внутренней баллистики дробового выстрела.
↑
Внутренняя баллистика дробового выстрела
Явление выстрела представляет собой достаточно сложный процесс.
Экспериментальное изучение его затрудняется тем, что все процессы при выстреле от обычных физико-химических процессов отличаются большой величиной давления газов в канале ствола, высокой температурой пороховых газов и малой продолжительностью явления выстрела. Несмотря на эти особенности процесс выстрела закономерен, управляем, и может быть стабильным.
В основе закономерности и стабильности выстрела лежит главное и весьма ценное свойство современных бездымных порохов – гореть параллельными слоями и с определенной скоростью.
Используя эти свойства можно решить вопрос о рациональном использовании энергии пороха во время выстрела, управлять явлением выстрела, то есть непосредственно регулировать приток газов при горении пороха в канале ствола.Это необходимо для того, чтобы получить нужный закон развития давления газа в канале ствола и требуемую начальную скорость движения снаряда.
Во время выстрела всегда существует взаимозависимость одних факторов от других.
Так, к примеру, ускорение движения снаряда дроби в канале ствола зависит от темпа нарастания давления пороховых газов по времени, но само давление, в свою очередь, зависит от интенсивности горения пороха, ускоряющегося с повышением давления и от изменения объёма заснарядного пространства (с увеличением последнего – давление падает), зависящего в свою очередь от скорости движения снаряда.
↑
Основные периоды дробового выстрела
Физически в явлении выстрела можно различить несколько основных периодов: воспламенение, горение пороха и образование газов с высоким давлением и температурой, преобразование энергии давления газов в кинетическую энергию движения снаряда дроби и пыжей по каналу ствола.
Все периоды тесно взаимосвязаны между собою, и оказывают большое влияние друг на друга. Приводимая здесь схема (смотрите ниже) дает наглядное представление об этих периодах, а в таблице №1 указаны данные о балансе энергии порохового заряда.
Если всю энергию, заключенную в заряде пороха, принять за 100%, и проследить на какие цели она затрачивается в процессе выстрела, то можно увидеть, что только часть всей энергии, содержащейся в заряде пороха, к тому же меньшая часть, идёт на увеличение скорости снаряда. Основная часть (большая) энергии пороха не участвует в ускорении движения снаряда дроби и, следовательно, её можно приравнять к потере. Вообще, стоит отметить, что потери энергии при её преобразовании из одного вида в другой – неизбежны.
Таблица №1
Химическая энергия, заключенная в заряде пороха, в процессе его горения превращается в давление газов – это первый период. В этом периоде часть энергии пороха теряется.
В результате теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что за счёт неполного сгорания пороха в канале ствола и в результате порыва газа из камеры сгорания через пыжи теряется от 10-ти до 40-ка % всей энергии, заключенной в заряде пороха. Как видим, эти потери составляют весьма значительную часть всей энергии, содержащейся в заряде пороха. Если бы удалось каким-то способом уменьшить эти потери, то большая часть энергии заряда пошла бы на увеличение скорости движения снаряда.
За счёт высокого давления газа в канале ствола снаряд приобретает ускоренное движение, и, следовательно, энергия давления газа преобразуется в энергию движения снаряда – в кинетическую энергию (второй период). В этом периоде так же происходят потери энергии пороха.
Эти потери получаются за счет того, что часть энергии затрачивается на трение снаряда дроби и пыжей о стенки канала ствола, и на потерю тепла с выходящими из канала ствола газами, в виду того, что при выходе из канала стволов температура газа достаточно высокая, следовательно, значительная часть тепла уносится газами в атмосферу и просто не используется для увеличения скорости снаряда.
Различные потери во втором периоде выстрела в общей сложности составляют 25-45% всей энергии, заключенной в заряде пороха.Таким образом, суммарные потери в первом и во втором периодах достигают от 65 до 85% всей энергии, заключенной в заряде пороха и на увеличение скорости снаряда расходуется только от 15 до 35%.
↑
Оценка эффективности использования энергии пороха
Схема баланса энергии
Для оценки эффективности использования энергии пороха при выстреле можно ввести коэффициент полезного действия выстрела 7/8, и он будет представлять собой отношение полезной работы пороховых газов, идущей на увеличение кинетической энергии снаряда Ln, к полному запасу энергии в данном заряде пороха L3, то есть (смотрите формулу):
Формула
Из всех этих предварительных рассуждений можно сделать следующие выводы: на увеличение скорости снаряда идёт слишком малая доля энергии порохового снаряда, при одинаковых боеприпасах и оружии слишком велика разница энергии, идущей на увеличение скорости снаряда – 15-35% в сравнении с потерями.
Это положение приводит к тому, что при одном и том же заряде показатели выстрела (давление газа и начальная скорость снаряда) колеблются в очень широких пределах. Эта разница зависит от оружия, качества боеприпасов и существенным образом от снаряжения патронов.
Тогда, возникает вопрос, каким же образом можно получить более полное использование энергии пороха и однообразие выстрела, и от каких факторов всё это зависит?
Для ответа на этот вопрос необходимо выяснить причины, которые вызывают эти изменения, и наметить меры по их устранению.
↑
Как улучшить баллистические характеристики дробового выстрела
Вполне очевидно, что улучшение баллистических характеристик дробового выстрела стоит искать в улучшении элементов конструкции оружия, в улучшении физико-химических и баллистических свойствах боеприпасов, в разработке самых выгодных способов и условий снаряжения патронов.
В большинстве случаев охотники сами снаряжают патроны, используя при этом имеющиеся в продаже боеприпасы. Поэтому, успех стрельбы во многом зависит от правильного снаряжения патронов (подробнее о снаряжении патронов разрезанными пыжами).
Так как, в явлении выстрела именно порох играет решающую роль, то изучение выстрела в целом стоит начинать с изучения качеств пороха.
↑
Основные качества и характеристики пороха
Порох является источником тепловой энергии и газообразования, за счёт чего возрастает давление газа в канале ствола. Под действием этого давления и происходит выталкивание снаряда с определенной скоростью.
По способу изготовления и физико-химическим свойствам современные охотничьи пороха классифицируют следующим образом:
- Механические смеси – дымные пороха,
- Коллоидальные составы – пироксилиновый (порох марки Сокол, Фазан, Беркут и др.) и нитроглицериновый порох (баллистит и кордит).
Основными физико-химическими характеристиками пороха являются:
- Количество тепла, измеряемое в килокалориях на килограмм, выделяемое при сгорании 1 килограмма пороха и при охлаждении газов до температуры, равной 15 градусам Цельсия. Эта величина является основной характеристикой пороха – её называют Q. Она даёт представление о выделении тепла при выстреле и о способности газов совершать ту или иную работу. Чем больше Q, тем большую работу способен совершить один и тот же заряд пороха при прочих равных условиях.
- Температура горения пороха – Т градусов Цельсия. Это та температура, которая образуется при горении пороха газа в момент его образования. Чем выше эта температура, тем большую работу способны совершить газы при выталкивании из ствола дробового снаряда.
Сравнительные характеристики физико-химических свойств пороха вы можете просмотреть в таблице №2.
Таблица №2
Из этой таблицы нам становится видно, что по двум основным характеристикам лучшими свойствами обладают нитроглицериновые пороха.
Сегодня мы с вами рассмотрели основные баллистические характеристики и параметры дробового выстрела, узнали, от чего зависит сила выстрела и какой порох лучше использовать и почему. Надеемся, что наши советы и рекомендации вам пригодятся, и ваши дробовые выстрелы всегда будут точными и меткими.
А, каким видом охотничьего оружия пользуетесь вы? Как вы можете объяснить свой выбор? Влияют ли на него баллистические характеристики? Поделитесь с нами своими историями, опытом, ждём ваших комментариев.Статья подготовлена по материалам А. Можарова, инженера и мастера спорта, взятым из свободных источников.
Источник: //bighunting.ru/archives/6618
Выстрел
Материал из CrimLib.info
Выстрел представляет собой сложный комплекс физических и химических явлений. Событие выстрела можно условно разделить на две стадии — движение снаряда в канале ствола орудия и комплекс явлений, происходящих после вылета снаряда из ствола.
Выстрелом называется выбрасывание пули из канала ствола под действием пороховых газов, образующихся при сгорании порохового заряда. От удара бойка по капсюлю патрона возникает пламя, воспламеняющее пороховой заряд. При этом образуется большое количество сильно нагретых газов, которые создают высокое давление, действующее во все стороны с одинаковой силой.
При давлении газов 250–500 кг/см2 пуля сдвигается с места и врезается в нарезы канала ствола, получая вращательное движение. Порох продолжает гореть, следовательно, количество газов увеличивается. Затем вследствие быстрого повышения скорости движения пули объем запульного пространства увеличивается быстрее притока новых газов, и давление начинает падать.
Однако скорость пули в канале ствола продолжает расти, так как газы, хотя и в меньшей степени, но по-прежнему давят на нее. Пуля продвигается по каналу ствола с непрерывно возрастающей скоростью и выбрасывается наружу по направлению оси канала ствола. Весь процесс выстрела происходит за очень короткий промежуток времени (0,001–0,06 с).
Далее полет пули в воздухе продолжается по инерции и в значительной степени зависит от ее начальной скорости.
Начальной скоростью пули называется скорость, с которой пуля покидает канал ствола. Величина начальной скорости пули зависит от длины ствола, массы пули, массы порохового заряда и других факторов.
Возрастание начальной скорости увеличиваете дальность полета пули, ее пробивное и убойное действие, уменьшает влияние внешних условий на ее полет. Движение оружия назад во время выстрела называется отдачей. Давление пороховых газов в канале ствола действует во все стороны с одинаковой силой.
Давление газов на дно пули заставляет ее двигаться вперед, а давление на дно гильзы передается на затвор и вызывает движение оружия назад. При отдаче образуется пара сил, под действием которой дульная часть оружия отклоняется кверху.
Сила отдачи действует вдоль оси канала ствола, а упор приклада в плечо и центр тяжести оружия расположены ниже направления этой силы, поэтому при стрельбе дульная часть оружия отклоняется кверху.
Отдача стрелкового оружия ощущается в виде толчка в плечо, руку или в грунт. Действие отдачи оружия характеризуется величиной скорости и энергии, которой оно обладает при движении назад. Скорость отдачи оружия примерно во столько раз меньше начальной скорости пули, во сколько раз пуля легче оружия.
Энергия отдачи у автомата Калашникова невелика и воспринимается стреляющим безболезненно. Правильное и однообразное удержание оружия уменьшает влияние отдачи и повышает результативность стрельбы.
Наличие дульных тормозов-компенсаторов ил компенсаторов у оружия улучшает результаты стрельбы очередями и уменьшает отдачу.
В момент выстрела ствол оружия в зависимости от угла возвышения занимает определенное положение. Полет пули в воздухе начинается по прямой линии, представляющей продолжение оси канала ствола в момент вылета пули. Эта линия называется линией бросания.
При полете в воздухе на пулю действуют две силы: сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Сила тяжести все больше отклоняет пулю вниз от линии бросания, а сила сопротивления воздуха замедляет движение пули. Под действием этих двух сил пуля продолжает полет по кривой, расположенной ниже линии бросания.
Форма траектории зависит от величины угла возвышения и начальной скорости пули, она влияет на величину дальности прямого выстрела, прикрытого, поражаемого и мертвого пространства. С увеличением угла возвышения высота траектории и полная горизонтальная дальность полета пули увеличиваются, но это происходит до известного предела.
За этим пределом высота траектории продолжает увеличиваться, а полная горизонтальная дальность уменьшаться.
Угол возвышения, при котором полная горизонтальная дальность полета пули становится наибольшей, называется углом наибольшей дальности. Величина угла наибольшей дальности для пуль различных видов оружия составляет около 35 °.Траектории, получаемые при углах возвышения, меньших угла наибольшей дальности, называются настильными.Прямым выстрелом называется выстрел, при котором траектория полета пули не поднимается над линией прицеливания выше цели на всем своем протяжении.
Дальность прямого выстрела зависит от высоты цели и настильности траектории.
Чем выше цель и настильнее траектория, тем больше дальность прямого выстрела и, следовательно, расстояние, на котором цель может быть поражена с одной установкой прицела.
Практическое значение прямого выстрела заключается в том, что в напряженные моменты боя стрельба может вестись без перестановки прицела, при этом точка прицеливания по высоте будет выбираться по нижнему обрезу цели.
Пространство за укрытием, не пробиваемым пулей, от его гребня до точки встречи называется прикрытым пространством.
Прикрытое пространство тем больше, чем выше укрытие и настильнее траектория.
Часть прикрытого пространства, на котором цель не может быть поражена при данной траектории, называется мертвым (непоражаемым) пространством.
Оно тем больше, чем больше высота укрытия, меньше высота цели и настильнее траектория. Другую часть прикрытого пространства, на которой цель может быть поражена, составляет поражаемое пространство.
Периодизация выстрела
Выстрел происходит в очень короткий промежуток времени (0,001-0,06с.). При выстреле различают четыре последовательных периода:
- предварительный;
- первый, или основной;
- второй;
- третий, или период последних газов.
Предварительный период длится от начала горения порохового заряда до полного врезания оболочки пули в нарезы ствола. В течение этого периода в канале ствола создается давление газов, необходимое для того, чтобы сдвинуть пулю с места и преодолеть сопротивление ее оболочки врезанию в нарезы ствола.
Это давление называется давлением форсирования; оно достигает 250 — 500 кг/см2 в зависимости от устройства нарезов, веса пули и твердости ее оболочки (например, у стрелкового оружия под патрон образца 1943 г. давление форсирования равно около 300 кг/см2).
Принимают, что горение порохового заряда в этом периоде происходит в постоянном объеме, оболочка врезается в нарезы мгновенно, а движение пули начинается сразу же при достижении в канале ствола давления форсирования.
Первый, или основной, период длится от начала движения пули до момента полного сгорания порохового заряда. В этот период горение порохового заряда происходит в быстро изменяющемся объеме.
В начале периода, когда скорость движения пули по каналу ствола еще невелика, количество газов растет быстрее, чем объем запульного пространства (пространство между дном пули и дном гильзы), давление газов быстро повышается и достигает наибольшей величины (например, у стрелкового оружия под патрон образца 1943г.
— 2800 кг/см2, а под винтовочный патрон 2900 кг/см2). Это давление называется максимальным давлением. Оно создается у стрелкового оружия при прохождении пулей 4 — 6 см пути.
Затем вследствие быстрого скорости движение пули объем запульного пространства увеличивается быстрее притока новых газов, и давление начинает падать, к концу периода оно равно примерно 2/3 максимального давления. Скорость движения пули постоянно возрастает и к концу периода достигает примерно 3/4 начальной скорости. Пороховой заряд полностью сгорает незадолго до того, как пуля вылетит из канала ствола.Второй период длится до момента полного сгорания порохового заряда до момента вылета пули из канала ствола. С началом этого периода приток пороховых газов прекращается, однако сильно сжатые и нагретые газы расширяются и, оказывая давление на пулю, увеличивают скорость ее движения.
Спад давления во втором периоде происходит довольно быстро и у дульного среза дульное давление составляет у различных образцов оружия 300 — 900 кг/см2 (например, у самозарядного карабина Симонова — 390 кг/см2, у станкового пулемета Горюнова — 570 кг/см2).
Скорость пули в момент вылета ее из канала ствола (дульная скорость) несколько меньше начальной скорости.
У некоторых видов стрелкового оружия, особенно короткоствольных (например, пистолет Макарова), второй период отсутствует, так как полного сгорания порохового заряда к моменту вылета пули из канала ствола фактически не происходит.
Третий период, или период после действия газов длится от момента вылета пули из канала ствола до момента прекращения действия пороховых газов на пулю.
В течение этого периода пороховые газы, истекающие из канала ствола со скоростью 1200 — 2000 м/с, продолжают воздействовать на пулю и сообщают ей дополнительную скорость.
Наибольшей (максимальной) скорости пуля достигает в конце третьего периода на удалении нескольких десятков сантиметров от дульного среза ствола. Этот период заканчивается в тот момент, когда давление пороховых газов на дно пули будет уравновешено сопротивлением воздуха[1].
Смотри также
Источник: //crimlib.info/%D0%92%D1%8B%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BB