О нагреве артиллерийских (и не только) стволов

varban> Большая часть энергии уходит с расширяющимися продуктами сгорания. В виде тепла - доли процента.

да-да-да

varban> Большая часть энергии уходит с расширяющимися продуктами сгорания. В виде тепла - доли процента.
Уважаемый varban, вопрос несколько не в тему, но для меня важный. В книге Е.В.Чурбанов "Внутреняя баллистика артиллерийского орудия" 1973 г. написано, что в стенку ствола при выстреле идет 3% тепловой энергии пороха, на сайте Энергия выстрела что 22%, в книге об артиллерии для комсомольцев 1938 г., рисунок из к-рой приведен ув.TEvg опять 22%. На самом деле, сколько процентов энергии заряда уходит в стенку ствола, зависит ли эта величина от калибра орудия или стрелковой системы и от мощности орудия?
Заранее благодарен.
С уважением, Donkey

Может и чушь спорол
Попробую оценить, и напишу.

Donkey20> На самом деле, сколько процентов энергии заряда уходит в стенку ствола, зависит ли эта величина от калибра орудия или стрелковой системы и от мощности орудия?

Зависит даже от устройства канала ствола и ведущих поясков. И от калибра, давления, заряда, объема каморы. И от пороха

varban> Может и чушь спорол
varban> Попробую оценить, и напишу.

А чо тут оценивать? Пусть энергия пули 2000Дж (33%) тогда "в стенку" согласно "мурзилке" должно уйти 22% или 1333Дж с выстрела. При скорострельности 10 в/сек = 13330Дж/сек. До tпл ствол весом два кило нагреется ((0,46кДж/(кг*К)*2*1500)/13,3) в течении 103 секунд Удельная теплота плавления стали - ~280кДж/кг, коею тот же ствол получит через 280/13,3 = 21 секунду.
Через 124 секунды стрельбы (без учета теплоотдачи, которую при воздушном охлаждении можно и опустить) мы должны иметь лужицу... С учетом того, что уже при 500C⁰ ствол начнет опадать, как член у члена политбюро - 22% - явная мурзилка

Wyvern-2> А чо тут оценивать? С учетом того, что уже при 500C⁰ ствол начнет опадать, как член у члена политбюро - 22% - явная мурзилка
Убедительно, нечего сказать. Способ от "абсурдного".
Так долго ждать не придется. Уже гораздо раньше пушка начнет, как говорят, плеваться снарядами из-за перегрева ствола и износа нарезов. Поэтому столь трагического конца не будет.

Donkey20>> На самом деле, сколько процентов энергии заряда уходит в стенку ствола, зависит ли эта величина от калибра орудия или стрелковой системы и от мощности орудия?
varban> Зависит даже от устройства канала ствола и ведущих поясков. И от калибра, давления, заряда, объема каморы. И от пороха
Уважаемый varban, спасибо, я уже сам кое-что нашел

Donkey20> Уважаемый varban, вопрос несколько не в тему, но для меня важный. В книге Е.В.Чурбанов "Внутреняя баллистика артиллерийского орудия" 1973 г. написано, что в стенку ствола при выстреле идет 3% тепловой энергии пороха, на сайте Энергия выстрела что 22%, в книге об артиллерии для комсомольцев 1938 г., рисунок из к-рой приведен ув.TEvg опять 22%.

22% в стенку уходить не может однозначно - это совершенно чудовищная величина. Время контакта газов со стенкой крайне мало, процесс-то вполне справедливо рассматривается как почти адиабатический.

Видимо, имелся в виду не нагрев в стенку, а остаточная теплота именно самих газов после того, как пуля покидает ствол. Т.е. тогда картинку следует читать так: 22% энергии пороха остаётся в виде теплоты продуктов сгорания, а 40% - в виде кинетической энергии этих продуктов. Тут цифры уже правдоподобны, хотя первая, наоборот, выглядит чуть заниженной, а вторая - завышенной. Впрочем, смотря какую температуру вспышки брать

Собственно, на такие мысли должна наталкивать и правая часть картинки - с поршневым мотором, где написано, что с газами выбрасывается до 58%.

Вот для сравнения цифирь по ЖРД - порядки величин вполне совпадают.

Fakir> Вот для сравнения цифирь по ЖРД - порядки величин вполне совпадают.

Уважаемый Fakir, к сожалению, с английским у меня слабо. Что от 40 до 70% энергии идет на разгон ЛА, вроде, догадался, а сколько в стенку камеры сгорания (или систему охлаждения)---не понял
Посмотрите пост #04.11.2011 19:14, там табличка из М.С.Горохова "Внутренняя баллистика ствольных систем", сегодня нашел. Там же приведен пример расчета для 7,62мм винтовки и получено 17% теплоперехода в стенку ствола, и еще написано, что в опытах Кранца и Роте экспериментально получено для калибра 7,92мм---22,4% от энергии заряда. Только не ясно, что это за 7,92мм калибр такой---обычная винтовка Маузера или ПТР Pz.B.39?

Donkey20> Уважаемый Fakir, к сожалению, с английским у меня слабо.

Ну вот из русского издания, более старого. Впрочем, ничего не изменилось.

Donkey20> на разгон ЛА, вроде, догадался, а сколько в стенку камеры сгорания (или систему охлаждения)---не понял

Единицы процентов.

Donkey20> Там же приведен пример расчета для 7,62мм винтовки и получено 17% теплоперехода в стенку ствола,

Хочу методику расчёта. Честный счёт теплоотдачи от жидкостей/газов в стенку - ооочень нехалява.

Donkey20> и еще написано, что в опытах Кранца и Роте экспериментально получено для калибра 7,92мм---22,4% от энергии заряда.

Ну фигня это какая-то. Совершенно слоновьи цифры, не успеет оно.

Fakir> Ну вот из русского издания, более старого. Впрочем, ничего не изменилось.

Не прицепилось, повтор.

Fakir> Хочу методику расчёта. Честный счёт теплоотдачи от жидкостей/газов в стенку - ооочень нехалява.

Из моего опыта - три человека, полгода. Не считая полигонцев. Точность прогнозирования начальной скорости от предыстории - порядка точности измерения скорости снаряда - 1 m/s.

Правда, там не только теплопередача учитывалась.

Donkey20>> и еще написано, что в опытах Кранца и Роте экспериментально получено для калибра 7,92мм---22,4% от энергии заряда.

Я не помню постановку именно этого эксперимента. Но читал статью о калориметрических измерениях количества тепла, поглощаемое стволом. В качестве калориметра использовали доработанный пулемет Максима. Статья - в Mémorial des poudres. Авторов не помню

Fakir>> Хочу методику расчёта. Честный счёт теплоотдачи от жидкостей/газов в стенку - ооочень нехалява.
varban> Из моего опыта - три человека, полгода. Не считая полигонцев. Точность ....

А нафейхоа нам точность то? Делим газ в стволе на два слоя: центральный цилиндр и слой вдоль стенки ствола толщиной, скажем, в 1мм. Теперь принимаем газ в стволе за чистый СО2 и зная его теплопроводность (считая 1 Вт за 1 Дж*секунду) при, скажем, t 1000К считаем прикидываем успеет ли тепло передаться К СТЕНКЕ ствола через 1 мм слой И ФСЁ

Wyvern-2> А нафейхоа нам точность то? Делим газ в стволе на два слоя: центральный цилиндр и слой вдоль стенки ствола толщиной, скажем, в 1мм. Теперь принимаем газ в стволе за чистый СО2...

Уважаемый Wyvern-2, ИМХО, все н так просто. Для 122мм пушки пристеночный слой в 1мм будет составлять 3,25% объема газов, а для 7,62мм винтовки---45,6% (для 5,45мм---60%)
Кстати, не совсем чистый углекислый газ---большинство газов там двухатомные.

А не создать ли новую тему про нагрев и охлаждение ствола в "Общевоенном"? Или была уже?

Wyvern-2> прикидываем успеет ли тепло передаться К СТЕНКЕ ствола через 1 мм слой И ФСЁ

Да ствол греется не столько от теплоотдачи пороховых газов, сколько за счет ТРЕНИЯ снарядов!!! А считается, что все потери энергии пороха уходят и в это тепло, но кривым путем.

Wyvern-2> А нафейхоа нам точность то? Делим газ в стволе на два слоя: центральный цилиндр и слой вдоль стенки ствола толщиной, скажем, в 1мм. Теперь принимаем газ в стволе за чистый СО2 и зная его теплопроводность (считая 1 Вт за 1 Дж*секунду) при, скажем, t 1000К считаем прикидываем успеет ли тепло передаться К СТЕНКЕ ствола через 1 мм слой И ФСЁ

Это вообще никакая оценка получится. Теплопроводность-то эта "диффузионная", статическая - для совершенно неподвижного воздуха. А при наличии любого движения, любой конвекции жидкости или газа транспортные процессы всегда существенно ускоряются^*. Иногда - очень-очень существенно , не то что в разы, а на порядки ^**. В стволе же газ именно что движется, причём хрен его знает как - тут даже рейнольдсы с прочими нуссельтами и прандтлями (ну, которые в критериальные уравнения подставлять) на глаз ИМХО хрен прикинешь толком для вычисления, поэтому что-то честно считать - да почти анриал. Разве что численными экспериментами.

^* фактически об этом теорема Татариновой про ускорение переносов при наличии турбулентности, и достаточно убедительные контрпримеры вроде еще не построены, хотя попытки были, но очень уж искусственные

^** Собственно, это и есть одна из главных проблем термояда - за счёт неустойчивостей (которые та же конвекция) времена удержания меньше классических диффузионных.

Wyvern-2>> прикидываем успеет ли тепло передаться К СТЕНКЕ ствола через 1 мм слой И ФСЁ
Garry_s> Да ствол греется не столько от теплоотдачи пороховых газов, сколько за счет ТРЕНИЯ снарядов!!!

Интуитивно кажется, и мурзилки подтверждают, что потери на трение - малы.
Расход энергии сгорающего пороха

	Нагрев гильзы	4%
	Кинетическая энергия пули	29%
	Кинетическая энергия газов	19%
	Нагрев ствола	22%
	Нагрев газов	19%
	Сила трения пули о канал ствола	7%
	Итого	100%

Fakir> ^** Собственно, это и есть одна из главных проблем термояда - за счёт неустойчивостей (которые та же конвекция) времена удержания меньше классических диффузионных.

Странно, но методика "прикидки" (вижу, что неверная) пришла мне в голову как раз из той же оперы..физика она такая физика

Garry_s> Да ствол греется не столько от теплоотдачи пороховых газов, сколько за счет ТРЕНИЯ снарядов!!! А считается, что все потери энергии пороха уходят и в это тепло, но кривым путем.

Шут его знает, конечно, какую-то роль играет и трение снаряда, но сдаётся мне, что всё-таки не доминирующую. Как минимум одного порядка по величине с нагревом непосредственно от газов. А скорее, существенно меньше.

Wyvern-2> Интуитивно кажется, и мурзилки подтверждают, что потери на трение - малы.

Ну, положим, конкретно эти мурзилки всё равном не аргУмент, поскольку там называются те же абсурдные цифры в 20% в ствол.

Собственно, я, кажется, догадываюсь, откуда могли взяться эти 20%. Возможно, кто-то, ничтоже сумняшеся, взял да тупо решил уравнение теплопроводности для металла, задав граничным условием (причём именно на металле) температуру газов, а временем воздействия - время выстрела. При такой постановке как раз нехилое количества тепла в металл бы и получилось, очень может быть, что и 20% от располагаемого - только постановка в корне неверна.

Fakir> ....В стволе же газ именно что движется, причём хрен его знает как - тут даже рейнольдсы с прочими нуссельтами и прандтлями (ну, которые в критериальные уравнения подставлять) на глаз ИМХО хрен прикинешь толком для вычисления, поэтому что-то честно считать - да почти анриал. Разве что численными экспериментами...
...
Fakir> ^** Собственно, это и есть одна из главных проблем термояда - за счёт неустойчивостей (которые та же конвекция) времена удержания меньше классических диффузионных.

А может мы все же путаем нефритовый стержень с гусиной шейкой? Тепло - средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул (газа). А в стволе мы имеем дело с направленым движением молекул со скоростями по порядку близкими или даже превосходящими скорость теплового движения - что просто линейное движение потока вдоль ствола, что вихревое. Может оказатся так, что молекулы просто не могут подлететь к стенке ствола и теплопередача там вообще мизерная. В термояде же совсем другая песТня - там температуры другие....

Потри, пока не видел никто, а я сделаю вид, что не заметил
По твоей логике, шаттл греться не должен

Fakir> Потри, пока не видел никто, а я сделаю вид, что не заметил
Fakir> По твоей логике, шаттл греться не должен

Не-а Шаттл НАТЫКАЕТСЯ на молекулы газа. А вообщеинтересная тема -даже (скорее всего) если я ошибаюсь. Помнишь споры о том, "как работает VASIMIR"?

В артиллерии есть аналог завесного охлаждения. Берется кусок бумаги, пропитывается церезином и калибруется по толщине. Полученный флегматизтор сворачивают в виде трубки и вкладывают в гильзу. Длина флегматизатора сравнима с длиной гильзы. В ходе горения заряда церезин газифицируется и формирует более холодный пристеночный слой. Таким образом можно увеличить ресурс ствола очень сильно - в два-три раза.
Такое решение почти что стандартно для калибров 85...152, стреляющих баллиститным порохом.