...откуда у легкого снаряда начальная скорость меньше, чем у штатного? ...
Функция не только нелинейна, но и немонотонна? За счет какого физического явления?
Начну с шаблонной фразой - выстрел - весьма сложный процесс;)
Краткое описание выстрела с замечаниями, что надо учитывать при замене снаряда:
1. Предварительный период
Средство воспламенения срабатывает. В крупных зарядах при этом начинают гореть воспламенители (чаще из дымного пороха
* - как раз он даeт б
ольшая часть дыма). В патронах и в малокалиберных арт. выстрелах
** отсутствует воспламенитель - обходятся капсюлем.
Период характеризуется горением заряда в замкнутом начальном объеме. Заканчивается началом движения снаряда в канале ствола.
Что влияет на предварительный период? Все;)
Но больше всего - усилие, при котором снаряд "поедет". Конструктивно обеспечивается допусками на ведущие элементы снаряда и устройством снарядного входа
***. В случае малых калибров существенное влияние оказывает усилие извлечения снаряда/пули из дульца гильзы - в чертежах - усилие распатронирования;) В процессе производства и испытании боеприпасов контролируется, и весьма жестко.
Еще большое влияние оказывают воспламенитель, конфигурация заряда и сам порох. Есть пороха трудно и легко воспламеняемые, и это может потребовать изменение навески воспламенителя иногда и в разы.
Давление продуктов горения в этом периоде достигает 20...50 MPa, обычно - 35.
Весьма важный период: если снаряд сдвинется раньше времени, пороховые элементы заряда не смогут воспламениться по всей поверхности. Будет "размазывание" пика давления по длине ствола, его смещение к дульному срезу и весьма заметный разброс между Р и V выстрелов в сериях.
Если сдвинется позже - лишняя нагрузка на снарядный вход и на ведущие элементы, вплоть до срезания ведущих поясков. У гладкоствольных танковых пушек тоже имеет место - именно поэтому так просто менять 125 mm снаряды на 120 нельзя.
Из современных систем только минометы имеют гарантированный зазор снаряд - ствол (и большой - иначе мина не опустится или опустится медленно и капсюль не сработает). Но это другая песня - недаром конструкция заряда у них резко отличается. Так вот, чтобы обеспечить стрельба снарядами меньших калибров из танковых гладкостволках, придется сделать что-то наподобие. Но слава Перуну, все конструкторы пока в здравом уме;)
2. Первый, или главный период
Снаряд движется в канале, заснарядный объем увеличивается. Но заряд горит и компенсирует своим газоприходом увеличение объема - давление в начале периода растет. Потом снаряд разгоняется и увеличение заснарядного объема
весит больше, чем газоприход - давление начинает уменьшаться. А потом порох просто сгорает, чем и кончается главный период.
Линейная скорость горения гомогенного пороха при давляниях выше 30...50 MPa описывается функцией u=a+bP. Т.е. чем больше давление, тем быстрее горит порох и тем больше газоприход. Тут еще один момент - пороха типа ВТ - флегматизированные. Другими словами, поверхность зерна (цилиндр с каналом) пропитывается веществом, замедляющим горение. Делается это для смещения пика давления к дульной части, для того, чтобы обеспечить выделение газов в большем объеме, при давлениях, меньше допустимых.
Другой способ достижения такого эффекта - использование многоканального зерна - обычно семиканальные. Они гомогенны, но горят с увеличением поверхности, а значит и с увеличением газоприхода. Такие пороха называют прогрессивными.
А третий подход - комбинация между двух - имеет место в малокалиберных артвыстрелах. Вершина - порох 6/7 П-5 БП фл для 30 mm пушек 2А42 и 2A38. И останется вершиной, если пороховики из НИИХП не придумали что-то другое. imho больше некому.
Так вот - подбор пороха к выстрелу состоит в том, чтобы загнать пик давления в определенный участок ствола и сделать его не большим, чем заданное для орудия P
max, достигая при этом заданную скорость.
При этом мы можем использовать более толстые/тонкие пороха, с различной прогрессивности (или по-разному флегматизированными). Более легкие снаряды требуют более тонкие пороха, более тяжелые - более толстые.
Это и объясняет результаты нашего первого опыта - поскольку снаряд легче, и в два раза!, он быстрее
двигается(а не сдвинется, как было!) сначала, объем увеличится и горение пороха будет идти при существенно меньших давлениях, а следовательно и газоприход будет меньше. Порох - флегматизированный, скорее всего он просто не успеет догореть и вылетит вслед за снарядом из ствола. Да даже если и успеет догореть, не выделит всю свою энергию.
Наоборот, более тяжелая пуля вызовет горение пороха при больших давлениях, вся энергия выделится. Но поскольку масса снаряда в два раза выше, он разгонится до меньшей скорости - это понятно.
В подтверждение привожу факт, что патроны образца 43 и 30 года - с разным порохом - оригинальные марки ВУфл и ВТ, а лаковые (болгарские марки) - ССНф-50 и ССНф-55 соответственно. Цифры в обзначениях лаковых порохов - средняя толщина горящего свода, а в данним случае - диаметр сфер.
Перечитывая пункт 2, в который раз убеждаюсь, что попытка словами передать дифференциальное уравнение - неудачная (это только у хороших лекторов получается). Поэтому отсылаю интересующихся к любому курсу внутренней баллистики ствольных систем. Да и в инете это должно быть, с полгода назад смотрел, только не упомню где:(
Для полноты привожу остальные 2 периода.
3. Второй период
Ничего особо примечательного - снаряд разгоняется газами, давление монотонно (если нет газоотбора, как у АК) падает. Период кончается, когда ведущие части снаряда пройдут дульный срез.
4. Третий период, или период последействия
Снаряд еще немного разгоняется истекающими из ствола газами. Период кончается с вылетом снаряда в невозмущенную атмосферу. На этом кончается и внутренняя баллистика и начинается баллистика внешная;)
Если в узких границах варьируем массу снаряда, вступает в силу
первая инженерная аксиома
Результаты приведены выше. Кстати, на полигоне очень часто считают по простым пропорциям - более сложные расчеты - не для полевых условиях... хотя вру! таблица стрельбы
** меня уличает;)
А объяснить второй опыть вы и сами сможете - вследствие применения пистолетного пористого, быстросгорающего пороха в патрон обр. 43 года, скорее всего разрушится ствол, или во всяком случае, ствол будет сильно поврежден. Пистолетный патрон, снаряженный плотным, толстосводным, флегматизированным порохом ничего не дасть - пуля еле-еле вылетит из ствола, сопровождаемая облаком далеко не догоревшего пороха.
А объяснение стрельбы "Краснополем" из нештатной пушки может быть только одно - к нему на полигоне подобрали заряд. Не ламеры же стреляли!
И увеличение калибра советских танковых пушек imho не связано с утилизацией NATOвских боеприпассов. Просто пушка обладает большим потенциальным
могуществом, другое дело, реализовано ли оно на практике. Да и калибр - это всерьез и надолго. Несмотря на слухи (весьма достоверные, кстати) о появление новых калибров, танкисты еще долго будут в 125ом думать;)
Summary: каждый снаряд требует свой заряд, менять их не так просто. Не спорю, есть и разные снаряды с одинаковыми зарядами, но они или одинаковой массой, или компромисс. Не приводите мне в пример ОФ и БПС к Д-81 - у них заряды - разные. Состоят из единного заряда для ОФ и соотв. единный заряд + доп. заряд для БПС (доп. заряд вместе со снарядом, в одном корпусе).
* дымняк (сленг)
** наверное все знают, но артиллерийский выстрел - все элементы, необходимые для производства явления выстрел. Бывают унитарные, раздельно-гильзовые и раздельно-картузные.
*** снарядный вход - часть канала ствола. У гладкостволок имеет форму конуса, иногда - биконический, встречал и конус/цилиндр/конус (в патентах;). У нарезных систем по длине снарядного входа высота нарезов меняется от нуля до полной, обычно линейно.
** по сути табличное решение дифференциальных уравнении полета снаряда - к ним с пропорциями не подступиться;)
[Редактировалось varban (19-10-2000 в 20:28).]
[Редактировалось varban (19-10-2000 в 20:31).]