Автоматическое гладкоствольное оружие

L.M.> Вы мне с такими заявлениями... Ээээ... Сильно не нравитесь, в общем. Я не являюсь чьим-либо клоном, тем более какого-то неведомого и непонятно к чему приплетенного Ладягина. На форуме имеются люди знающие меня лично, и могущие (в случае необходимости) мою личность подтвердить (но не Вам).
L.M.> Без уважения, Кротт.


Да как пожелаете.

P.S. Сорри, если чем обидел.

L.M.> Зазор между электродами нельзя уменьшать ниже двух критических диаметров горения... А они, в общем-то, не так уж чтобы и малы (для пропановоздушной смеси). Если считать приведенные в Кривая Пашена — Википедия данные по воздуху верными
Э, не. Данные-то верные, только считать так не имеет смысла: формула для плоских электродов. Для пробоя принципиальна напряженность поля (особенно, вблизи отрицательного электрода), а она сильно зависит от формы этого электрода. Это одна из причин, по которыи данная формула практически плохо применима: даже шероховатости на реальных поверхностях мешают, а уж насколько реальные формы разрядников далеки от плоскостей...).
Для автомобильных свеч не любят играть формой потому, что там и так напряжение более, чем достаточно (скорее, избыточно), снижать же его (масимальное, ибо берётся с катушки) резона нет. Опять же, электроды изнашиваются, для острых это означает большее изменение параметров искры. А у нас число тактов меньше, можно себе и острые-вольфрамовые позволить.
Ещё один фактор (которого формула не учитывает) - температура. После разогрева пробой будет происходить легче, причём там влияние сложное, не побоюсь сказать, многофакторное.

В общем, несколько десятков кВ нужно, но я действительно не вижу каких-то катастрофических проблем. Опыт есть с эксимерами, там нормальное давление - выше атмосферы, а зона накачки... Ну, большая она.

L.M.> А Вы ИМХО, ошибочно считаете, что вся подводимая мощность высаживается на разрядном промежутке
Нет, я так не считаю. Но единицы ом на дуге даже в пике будут. Аппроксимацию для нормального давления я помню, но засада вся в том, что диффсопротивление дуги - отрицательно, и сложно зависит от тока, интеграла тока и давления (которое в канале меняется с сложной динамикой)...
В общем, с математикой не покажу, но основная мощность будет падать на искре, это просто к бабке не ходи.
А сопротивление проводов/массы меньше, пьезоэлектрик же в первом приближении можно считать за конденсатор.

iodaruk> Собсно вопрос к топикстартеру-детальное описание системы-параметры цикла, объём каморы, фиксация снаряда в стволе -в студию.
Так мне сказать пока нечего: идея-то на самом деле пока абстрактная и сырая - топик заведён именно покрутить её со всех сторон.

КОнкретной конструкции нет. Есть варианты, есть разные ограничения. Есть желаемое.
И хочется посмотреть, не закывают ли ограничения желаемое.

AleX413> И тут мне подумалось, а нахрена тогда вообще этот пропан? Алюминий/магний в воздухе при 100 атм вполне себе горит белым пламенем. Рабочего тела (азота) аж 80%...
О. Только успеет ли фольга прогореть за нужное время? Или, по-другому тот же вопрос: хватит ли энергии на достаточно эффективный поджиг фольги?

L.M.> Известно, что при горении газовых смесей в длиных трубах происходит т.наз. поджатие смеси (т.е. давление не сгоревшей смеси у конца трубы, противоположного месту поджига сильно растет).
Да, об этом говорилось чуть выше (правда, неявно) в ответе Майклу: что детонировать будут невыгоревшие остатки смеси, в момент, когда давление дорастёт до требуемого.

L.M.> Известно, что при затекании ударной/детонационной волны в газовой среде в конический сужающийся канал параметры на фронте оной РЕЗКО (в пределе ЕМНИП, не ограничено) нарастают...
Да.
Но тут всё портит тот факт, что шарик в начале очень, очень медленый. То есть, какое-то очень большое давление на краткий миг ему дать можно, но вот потом всё в КС равно всё сто раз успеет устаканиться и релаксировать. При скорости детонации в единицы км/с и характерных размерах КС порядка единиц-десятков см, время устанавливания давления порядка сотен мкс (ну, какое-то время в камере волна погуляет, но не шибко-то много раз).
То есть, даже при наидичайшем давлении интеграл энергии будет очень небольшим, основная доля энергии будет получена снарядом в (квази-)равновесных условиях.

Fakir> И обрати внимание на частоту импульсов - хватит ли тебе? Это к тому вопросу о скорости наполнения и "опорожнения камеры" (тут еще и сопло "широкое", а не замочная скважина)
40-80Гц? То, что надо.

L.M.> Известно, что при затекании ударной/детонационной волны в газовой среде в конический сужающийся канал параметры на фронте оной РЕЗКО (в пределе ЕМНИП, не ограничено) нарастают...

Таки ограничено При превышении определённой температуры (ЕМНИМС порядка 4000K для смесей на основе воздуха) энергия начнёт уходить в пиролиз и ионизацию, так что процесс станет эндотермическим.

Татарин> КОнкретной конструкции нет. Есть варианты, есть разные ограничения. Есть желаемое.
Татарин> И хочется посмотреть, не закывают ли ограничения желаемое.

Так дайте черновик чтоб был предмет дисскуссии-а то пока даже с давлениями не разобрались.

Циклограма давления, способ её обеспечения, тем стрельбы, принцип работы автоматики.


А если для вс всё это непонятные ругательства-ну так для тем про кнопку есть чёрная дыра...

---

L.M.>А я, вроде, так и писал?

Так при таком соотношении и детонация не нужна-обычой отто/искровый двс и изобара на 50атм-нехай горит... Если в конце где бабахнет-да получим пик давления и адиабату-практически пороховой выстрел.
Но даже если устраниться от всех проблем-50атм в цикле-это духовшка/гранатомёт низкого давления.

L.M.>Именно с пробоем и перекрытием изоляторов по стороне низкого давления.

Да там размер не ограничен.

L.M.>Почему нет? или в чок...

Если в чок запихнуть шарик от подшипника-будет раздутие ствола. Со свинцом будет свинцевание. С медью-омеднение.

L.M.>Энто опять совершенно отдельная проблема.

Это грандиозная проблема.

AXT> Таки ограничено При превышении определённой температуры (ЕМНИМС порядка 4000K для смесей на основе воздуха) энергия начнёт уходить в пиролиз и ионизацию, так что процесс станет эндотермическим.
Для конкретного случая это неважно: вложеная туда энергия при первой же возможности вернётся. Для образования сажи времени слишком мало, а это единственный плохообратимый процесс.

Татарин>> КОнкретной конструкции нет. Есть варианты, есть разные ограничения. Есть желаемое.
Татарин>> И хочется посмотреть, не закывают ли ограничения желаемое.
iodaruk> Так дайте черновик чтоб был предмет дисскуссии-а то пока даже с давлениями не разобрались.
Я же сказал: есть хотелки, определенности нет. Иначе придётся показывать кучу "черновиков", особенно насчёт автоматики.

Желаемое (ограничения по "хочу"):
- энергия цикла 50-300Дж;
- масса снаряда 0.2 - 1.2г;
- частота повторения циклов (оно же темп стрельбы) 30-120 Гц;
- полная механическая мощность (энергия секундного залпа) 3-15кВт (кДж);

- давления до 5000атм (чем меньше - тем, очевидно, лучше; вот какой реален минимум - это, в частности, и есть предмет обсуждения);
- ствол гладкий, без нарезов;
- длина ствола менее 1.5м;
- диаметр ствола около 6мм (6мм для определённости);
- топливо общеупотребимое, максимально доступное или по меньшей мере из общедоступных компонент;
- стоимость снаряда менее 1 евроцента за выстрел.

Собссно, предметом обсуждения является возможность создать нечто в этих пределах. Остальное - методы достижения. И интересных идей тут накинули уже много.

Во первых-сама идея круглых пулек из гладкого ствола порочна.
Даже стальная картечь-при 12 калибре в одном патроне 6мм будет 21-35 шт. При нормальных для полуавтомата 2в/сек искомые 40-70гц получены. Как есть. БЕЗ гемороя.
Ленточное питание под патроны 12 калибра не проюблема.

Без ленты-сайга 12к-вам придётся конкурировать с ней, по цене и надёжности.


Вы всё ещё хотите продолжать?

Про бесконечные патроны и поток дробин в тысячи штук-не надо. Нет такой задачи-при таких объёмах очередь из ак плюс граната из подствольника эффктивнее. Либо очередь стальной картечью из тогоже usas-12 нормальная очередь нормальной стальной картечью, пробивающей несколько дюймовых сосновых досок на 150м

Вы всё ещё хотите?

Тогда для начала обоснуйте тактическую нишу. Внятно. Без внятного обоснования это песочница для людей с лишними хромососами.


Татарин> - энергия цикла 50-300Дж;
Татарин> - масса снаряда 0.2 - 1.2г;

50 дж делается на отто. 300 в разумных габаритах-нет. 300 делается на солярке.
Либо детонация и адиабата.

С детонацией-не ко мне.


Татарин> - частота повторения циклов (оно же темп стрельбы) 30-120 Гц;

См кукушку.

Татарин> - топливо общеупотребимое, максимально доступное или по меньшей мере из общедоступных компонент;
± 50, ранцевый огнемёт за спиной, превращающий человека в факел и прочие радости?

Татарин> Да, об этом говорилось чуть выше (правда, неявно) в ответе Майклу: что детонировать будут невыгоревшие остатки смеси, в момент, когда давление дорастёт до требуемого.
Речь, собс-но не о том. Вот ситуация (из головы и с оценками на пальцАх плюс/минус лапоть, но довольно-таки близко к реальности). Имеем трубу с закрытыми торцами (к примеру трубопровод с кранами по концам), заполненную пропановоздушной смесью с давлением Р. Возле одного из торцев возникает очаг горения. Стенки трубы гладкие, поэтому фронт не турбулизуется и смесь горит довольно медленно. В середине трубы имеем участок с развитой шероховатостью (соединяли, к примеру, два куска трубы и в зазоре торчит резьба муфты). По достижении этого участка фронт горения турбулизуется и горение переходит в детонацию. Чего имеем: После подхода фронта горения к середине, не сгоревшая часть смеси оказывается поджатой до давления в 4-4,5Р (давление при сгорании стехиометрической пропановоздушной смеси подрастает примерно в 9 раз). Итого в детонационной волне, подошедшей к второму торцу трубы имеем давление в 81Р. Если бы вместо очага горения мы бы изначально инициировали детонацию, то к второму торцу подошла бы волна с давлением всего 18Р. Вот как-то так.

Татарин> Но тут всё портит тот факт, что шарик в начале очень, очень медленый. То есть, какое-то очень большое давление на краткий миг ему дать можно, но вот потом всё в КС равно всё сто раз успеет устаканиться и релаксировать. При скорости детонации в единицы км/с и характерных размерах КС порядка единиц-десятков см, время устанавливания давления порядка сотен мкс (ну, какое-то время в камере волна погуляет, но не шибко-то много раз).
Татарин> То есть, даже при наидичайшем давлении интеграл энергии будет очень небольшим, основная доля энергии будет получена снарядом в (квази-)равновесных условиях.
А Вы прикиньте скорость, полученную 0,6 гр. стальной дробиной калибра 6 мм при действии на нее 400МПа в течении 100 мкс... У меня почему-то упорно выходит под два км (но, возможно, я где-то в арихметике ошибся).

iodaruk> Но даже если устраниться от всех проблем-50атм в цикле-это духовшка/гранатомёт низкого давления.
Да чего Вы все время эти 50 атм упоминаете? И Отто с Дизелем? Нэ пАнЫмаю...

iodaruk> Во первых-сама идея круглых пулек из гладкого ствола порочна.
iodaruk> Даже стальная картечь-при 12 калибре в одном патроне 6мм будет 21-35 шт.
При начальной энергии дробины около назначеного мною минимума.

Но главное...
iodaruk> Ленточное питание под патроны 12 калибра не проюблема.
Ещё какая! Весь этот боезапас нужно таскать на себе. Барабан на 20 патронов - это та ещё дура! А там боеприпасов на 10 секунд огня.
Про прицельную стрельбу из дробовика с темпом 2 выстрела в секунду и на расстояние более 20м анекдотов травить не надо. Стрелял. Плавали, знаем. Раз в полсекунду на полуавтомате можно нажимать на курок. Даже здоровым мужикам по сто кило требуется несколько секунд чтобы восстановить прицел.

Что принципиально отличается от высокометпной очереди малоиспульсными снарядами. Она позволяет коррекцию наведения прямо во время.

iodaruk> Без ленты-сайга 12к-вам придётся конкурировать с ней, по цене и надёжности.
Сайга с её ёмкостью магазина - вообще иная ниша.

iodaruk> Про бесконечные патроны и поток дробин в тысячи штук-не надо. Нет такой задачи-при таких объёмах очередь из ак плюс граната из подствольника эффктивнее.
Есть, есть такая задача. Называется "подавление огнём".
Это когда противник вжался в землю за укрытием и голову высунуть не может (не то, чтобы ему даже страшно, а он просто НЕ МОЖЕТ). Это когда окно простреливается непрерывно в течении нескольких секунд, пока товарищ делает перебежку. На сколько таких длинных очередей хватит тебе носимого боекомплекта? если свой магазин АК выстреливает полностью за 3 секунды?

Подавление огнём подствольников - это даже не смешно.

Профессиональные вояки, не вылезающие с учений, воевавшие в Афгане, за трёхчасовой бой -соревнование в эйрсофте расходовали по 4-5 бункеров для АК (2000-2500 патронов), уничтожая при этом по 10-15 врагов каждый. Почему? Да потому что могли! С обычным огнестрелом это не реально, а вот имея неограниченый боезапас....

iodaruk> 50 дж делается на отто. 300 в разумных габаритах-нет. 300 делается на солярке.
Ну я таких ИМХО могу по сто штук в день выдавать. Зачем это тут без каких-либо обоснований?

iodaruk> С детонацией-не ко мне.
Ну да. Собссно, не к тебе, да.

iodaruk> ± 50, ранцевый огнемёт за спиной, превращающий человека в факел и прочие радости?
Энергоёмкость углеводородов - 30-40МДж/кг. 100мл на 3000 выстрелов. Вот как-то нет ощущения, что 100мл ёмкость с углеводородами много опаснее других игрушек на современном солдате. С обычного патрона начиная. Единственного патрона.

L.M.> А Вы прикиньте скорость, полученную 0,6 гр. стальной дробиной калибра 6 мм при действии на нее 400МПа в течении 100 мкс... У меня почему-то упорно выходит под два км (но, возможно, я где-то в арихметике ошибся).
Нет, 100мкс - это время релаксации системы. Давление фронта волны действует на шарик куда меньшее время. Грубо его можно оценить как радиус шарика/скорость фронта ~= 3mm/1.5km/s ~= единицы мкс. Дальше уже идёт разряжение, давления со звуковой скоростью (~того же километра+ при тех температурах/молярных массах) уравниваются (тоже порядка сотен мкс), и происходят всякие такие процессы, которые к давлению детонации уже отношения не имеют.

Поэтому так получается, что шарик получает 81Р в течении единиц мкс и 4-5Р в течении десятков-сотен мкс. Это хорошо.
Но значимо мало что меняет. И высокое пиковое давление скорее проблема. Совсем идеально было бы сразу получить установившиеся высокие темпераутру/давление, а затем адиабатически расширять газ: это облегчает и работу конструктора и конструкцию в буквальном смысле.

Какое-то такое ИМХО.

Татарин> Нет, 100мкс - это время релаксации системы. Давление фронта волны действует на шарик куда меньшее время. Грубо его можно оценить как радиус шарика/скорость фронта ~= 3mm/1.5km/s ~= единицы мкс. Дальше уже идёт разряжение, давления со звуковой скоростью (~того же километра+ при тех температурах/молярных массах) уравниваются (тоже порядка сотен мкс), и происходят всякие такие процессы, которые к давлению детонации уже отношения не имеют.
Эээ нет... Не будет... Шарик у нас, по условиям задачи, находится в абсолютно жестком канале. Длительность действия давления на шарик будет определяться временем прихода волны разгрузки (либо от свободной поверхности шарика, либо со стороны продуктов детонации) И вот так сразу оценить эту длительность я не возьмусь. Плюс к тому, надо учитывать, что волна, падающая на поверхность шарика, будет претерпевать отражение с формированием отраженных ударных волн с давлениями большими,чем в волне падающей.
Татарин> Поэтому так получается, что шарик получает 81Р в течении единиц мкс и 4-5Р в течении десятков-сотен мкс. Это хорошо.
Там (в случае пропановоздушных смесей и отсутствия теплопотерь и заметного расширения каморы) будет 9Р после устаканивания вех волн...

L.M.> Длительность действия давления на шарик будет определяться временем прихода волны разгрузки (либо от свободной поверхности шарика, либо со стороны продуктов детонации) И вот так сразу оценить эту длительность я не возьмусь.
Давайте так, совсем попросту: верно ли, что характерная длина фронта много меньше размеров камеры сгорания?
Если верно, то характерные времена воздействия давления детонации

Что касается установившегося давления, то его превышение ~= отношению температур. Начальная температура 300-500К, конечная - 1500-3500К. 9 - это в предположении холодного топлива и очень хорошей адиабаты (минимального теплообмена со стенками_.

Татарин> Давайте так, совсем попросту: верно ли, что характерная длина фронта много меньше размеров камеры сгорания?
Татарин> Если верно, то характерные времена воздействия давления детонации
Да... Поэтому я за длинные камеры. И, к стати, оценка полученных шариком импульсов (особенно в схеме со сжатием потока в конусе) дело совсем не очевидное...
Татарин> Что касается установившегося давления, то его превышение ~= отношению температур. Начальная температура 300-500К, конечная - 1500-3500К. 9 - это в предположении холодного топлива и очень хорошей адиабаты (минимального теплообмена со стенками_.

9 - это из практики... Да и программы для пропановоздушных смесей в условиях умеренных давлений похожие результаты дают.

L.M.> Да... Поэтому я за длинные камеры. И, к стати, оценка полученных шариком импульсов (особенно в схеме со сжатием потока в конусе) дело совсем не очевидное...
Согласен. Но хоть как-то, хотя бы с точностью до порядка...
Что до длинной КС... Красиво было бы её сделать всю конусообразной, профилировав форму под требуемые давления/температуры. При вырезании из цельной цилиндрической заготовки это ещё и очень технологично: профиль толщины автоматически будет примерно соответсвовать требуемому.

L.M.> 9 - это из практики
Ну что ж, тем лучше.

Татарин> Только успеет ли фольга прогореть за нужное время? Или, по-другому тот же вопрос: хватит ли энергии на достаточно эффективный поджиг фольги?
Ну, давайте прикидывать... Теплота сгорания алюминия 31.1 кДж/г. Изохорная теплоемкость азота и воздуха ~ 0.75 Дж/г/К. Предположим, у нас в начальный момент те же 5 кубиков воздуха при 100 атм и 300 К - 0.65 г. Ограничим т-ру газа на 3000 К, нагрев считаем изохорическим. Значит нужно сжечь порядка 0.055 грамма. Воздуха хватит с избытком в 2.5 раза. Давление получится ближе к 1000 атм - шоб аж повылазило
Теплоемкость алюминия 0.93 Дж/г/К. Температура самовоспламенения при НУ градусов 500 С, под давлением ИМХО заметно ниже. Тогда на разогрев всего алюминиевого элемента потребуется 25 Дж.
Но, на всякий случай, т-ра плавления 660 С, теплота плавления 398 Дж/г - расплавится за 55 Дж.
Все это надо приложить быстро, чтобы не греть воздух, что вряд ли получится. Но это и к лучшему. Сам сгорающий элемент можно сделать в виде тонкой спиральной проволочки с насечкой, чтобы он и грелся, и перегорал в нескольких местах, а остальное само сгорит, благо и избыток есть, и энергия хорошо так выделяется. Тогда и на инициирование понадобится меньше.

AleX413> Теплоемкость алюминия 0.93 Дж/г/К. Температура самовоспламенения при НУ градусов 500 С, под давлением ИМХО заметно ниже. Тогда на разогрев всего алюминиевого элемента потребуется 25 Дж.
Это уже за пределами реального "электрического" бюджета (если не ставить отдельную батарейку, да и с батарейкой не шибко разгуляешься - уже в магазин нужно ставить сменную)... 25Дж это уже половина от минимальной приемлимой энергии. Пьезогенератор можно представить на джоуль. Ну, на два от силы, если требуется энергия бОльшая, то электромагнитные уже механически проще (но тем не менее, громоздки).
Чтобы вкачать энергию в проволочку потребуется ещё и достаточно высоковольтный кондёр (а КПД его заряда разряда без применения сложной электроники уже сам по себе не более 50%). От батарейки напрямую его не зарядить, от линейного альтернатора через диод - так потребуется обмотка с очень большой индуктивностью, что зло. В общем, электрическая часть уже становится заметной сложностью.

И теплообмен горящего алюминия со средой. Он очень медленный: исходно - твёрдое тело, конечные продукты хоть и пыль, но опять же твёрдое тело.

В общем, потенциально, конечно, круто, но свои проблемы есть.

Татарин> Это уже за пределами реального "электрического" бюджета (если не ставить отдельную батарейку, да и с батарейкой не шибко разгуляешься - уже в магазин нужно ставить сменную)... 25Дж это уже половина от минимальной приемлимой энергии. Пьезогенератор можно представить на джоуль.
Зачем? У нас же транспортное средство. Там есть генератор, вполне способный обеспечить 500-700 Вт. Опять же, это оценка сверху. Если проволочка с насечкой, потребная энергия может быть и на порядок меньше.

Татарин> И теплообмен горящего алюминия со средой. Он очень медленный: исходно - твёрдое тело, конечные продукты хоть и пыль, но опять же твёрдое тело. Изохоры не выйдет, адиабаты тоже, один только лучистый перенос (к стволу, сквозь газ) будет многое портить: корундовая пыль имеет большую площадь,
Не вполне согласен. У нас не чистый кислород. У нас балласта 80%, которые естественным образом будут находиться непосредственно в зоне реакции и греться. Что горение гетерогенное, стало быть диффузионное, может подзатянуться - да. Излучение что-то отожрет - тоже факт.

Татарин> а W~Т⁴, при 3500К это дикая моща.
Не такая уж дикая. Это 8.5 МВт/м^2. А сколько там у нас этого разогретого материала... А ранее отвалившиеся пылинки будут поглощать излучение и перераспределять энергию

Татарин> В общем, потенциально, конечно, круто, но свои проблемы есть.
Эксперимент - наше фсе

Fakir> Несколько видео лабораторных детонационных движков.

Кстати, забыл обратить внимание, что эти лабораторные штуки нуждаются в водяном охлаждении.