Попробую немного расширить эту тему, добавив к статическим испытаниям (см. РОГ №10) испытания динамические. Для этой цели было изготовлено устройство, изображённое на рисунке
Испытания проводились следующим образом. Во втулку 3 вставлялись два пыжа-контейнера донцами, направленными навстречу друг другу. Промежуток между пыжами заполнялся жидкостью. В контейнеры вставлялись штоки 6 и 7, а на оба конца втулки 3 надевались разрезные втулки 1 и 5 так, чтобы их края находились вровень со штоками.
При испытании устройство ставилось вертикально на жёсткую поверхность, а сверху на шток падал груз. Измеряя расстояние между втулками до удара и после можно было определить степень деформации «амортизирующей» части пыжей. А измеряя расстояние между концами штоков до и после удара можно было найти степень остаточной деформации пыжей.
Так как капсюль «Жевело» по данным А.Можарова способен создавать давление в гильзе до 42 кгс/см.кв. (41 бар), а площадь внутреннего диаметра гильзы и канала ствола 12 калибра равна 2,96 см.кв., то сила давления составляет 1210 Н (124 кгс).
Под действием такой силы «амортизирующая» часть пыжа сминается до 7 мм, а при 75 барах пыж сминается еще на 1 мм, после чего дальнейшей деформации не происходит. Чтобы сжать пыж на 7 мм, необходима энергия равная 8,5 Дж, а на два пыжа 17 Дж. Поскольку я использовал груз массой 9 кг, то высота падения составила.19 см.
Испытания показали, что при многократных измерениях деформации двух пыжей находились в пределах от 9,5 до 10,5 мм, то есть в среднем 10 мм. Таким образом, эти испытания дают возможность представить, как пыж-контейнер ведёт себя при выстреле.
Итак, при снаряжении патрона порохом «Сокол», завод-изготовитель пороха рекомендует сдавливать порох усилием 10 кгс, что составляет 8% от статической деформации пыжа. При взрыве капсюля «Жевело» деформация составляет 5 мм или 71% от статической деформации, что в сумме даёт 79%.
Начавшееся горение пороха продолжает увеличивать давление в гильзе, продолжая сминать пыж, и к моменту достижения максимума давления 600-650 бар (!), пыж ПОЛНОСТЬЮ СМЯТ. А именно при максимуме давления имеет место и наибольшее ускорение, и наибольшая деформация дроби.
Таким образом, получается, что «амортизирующая» часть пыжа-контейнера не только не полезна, но даже вредна, поскольку, деформируясь, уменьшает плотность заряжания и начальное давление («давление форсирования»). А в то время, когда, действительно, была бы нужна амортизация, то её нет и быть не может, поскольку эта часть пыжа уже сплющена. Так что кроме ПРУЖИНКИ «амортизирующая» часть пыжа-контейнера никакой другой роли играть не может.
Может быть мои эксперименты поставлены неправильно, или выводы не соответствуют опытным данным? Тогда любой желающий может поставить свой эксперимент и доказать правильность своих выводов.
Комментарии (14)
Михаил Багдашкин
Итак, при снаряжении патрона порохом «Сокол», завод-изготовитель пороха рекомендует сдавливать порох усилием 10 кгс, что составляет 8% от статической деформации пыжа. При взрыве капсюля «Жевело» деформация составляет 5 мм или 71% от статической деформации, что в сумме даёт 79%.
Начавшееся горение пороха продолжает увеличивать давление в гильзе, продолжая сминать пыж, и к моменту достижения максимума давления 600-650 бар (!), пыж ПОЛНОСТЬЮ СМЯТ. А именно при максимуме давления имеет место и наибольшее ускорение, и наибольшая деформация дроби.
Таким образом, получается, что «амортизирующая» часть пыжа-контейнера не только не полезна, но даже вредна, поскольку, деформируясь, уменьшает плотность заряжания и начальное давление («давление форсирования»). А в то время, когда, действительно, была бы нужна амортизация, то её нет и быть не может, поскольку эта часть пыжа уже сплющена. Так что кроме ПРУЖИНКИ «амортизирующая» часть пыжа-контейнера никакой другой роли играть не может.
Может быть мои эксперименты поставлены неправильно, или выводы не соответствуют опытным данным? Тогда любой желающий может поставить свой эксперимент и доказать правильность своих выводов.
Извините, но эта заметка скорее всего провокация. Не может человек с таким уровнем образования и в своей работе Дробовой выстрел http://piterhunt.ru/category/avtory/arbuzov_i ссылавшийся на учебник под редакцией Серебрякова Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет написать такое.
Еще ни разу не встречал варианта снаряжения с плотностью заряжания равной гравиметрической, разве что в безоткатных орудиях. Даже при полном отсутствии пыжа «амортизатора» плотность заряжания будет ниже за счет частичной деформации дроби и перестроения и деформации гильзы.
Давайте представим, что мы минимизируем «вред» от увеличения объема каморы.
При условии, что Рмах не превысит уровня среднего максимального эксплуатационного , мы получим плевок вместо выстрела, т.к. придется снизить вес заряда. Если Рмах оставить на том же уровне за счет уменьшения веса снаряда то тоже ничего хорошего не получится нитропорох просто прекратит горение, из-за срыва в аномальный режим горения т.к. давление упадет ниже критического.
Посмотрите, как реагирует Рмах и интеграл на изменение плотности заряжания при неизменном весе заряда пороха в манометрической бомбе.
Плотность заряжания один из параметров условий заряжания. Чем прогрессивнее порох, тем она должна быть выше. Поэтому ход сжатия в спортивных ПК больше чем у ПК под охотничьи снаряды. Для каждой весовой категории снаряда свой порох, для каждого пороха при номинальном весе снаряда своя плотность заряжания.
Почему вдруг при увеличении плотности заряжания должно уменьшиться давления форсирования? Центр масс дробового снаряда в начале пиростатического периода остается на месте за счет силы инерции, по мере завершения процессов перестроения ( внутренних перемещений) сила инерции уменьшается, а сила давления пороховых газов уравновешивается возросшей силой трения из-за увеличения площади пятна контакта за счет расклинивания дроби, силы деформации в зоне дробового заряда.
И когда сила давления пороховых газов превысит сопротивление силы трения, центр масс дробового снаряда начнет движение.
Меня и раньше удивляли опыты автора по давлению форсирования, в которых он не предавал никакого значения силе инерции снаряда дроби.
Никто не задумывался, откуда в инструкции по снаряжению на Соколе требование о 8-10 килограммовом усилии сжатия? ИМХО, это нонсенс. Зерна Сокола начинают разрушаться при силе давления порядка 200 кгс. После снятия нагрузки с пороха он полностью восстановит объем пороховой камеры. Все рекомендации при снаряжении на ПК и Биор содержат предостережение о недопустимости сжатия «амортизатора» завальцовкой.
Законы горения нитропорохов хорошо известны и изучены. По Беляеву- Зельдовичу нитроцеллюлозный порох начинает гореть не сразу при срабатывании КВ. Горению предшествует т.н. газодымный период на прогрев зерна и образование горючих газов. Горение происходит на не поверхности зерна, а на некотором расстоянии от неё. За это время под действием силы давления сжимается традиционный пыж или «амортизатор» ПК, Биор. И дальнейший ход сжатия их уже под действием давления пороховых газов до уровня давления форсирования минимален. Именно этот объем будет участвовать в определении плотности заряжания в дробовом выстреле. Напомню, плотность заряжения это параметр пиростатического периода и с началом движения центра масс дальнейшее сжатие пыжей уже ни на что не влияет. Эта величина плотности заряжания участвует в расчетах максимальной скорости отдачи и максимальной скорости снаряда в периоде последействия.
Уважаемый автор, изложите, пожалуйста, Ваше видение явления дробового выстрела с точки зрения науки внутренней баллистики.
1 ответ
Игорь Арбузов
Михаил, пожалуйста, прочтите внимательно и на спеша все мои 4 абзаца. После чего, продолжим рассуждения. С уважением. Игорь.
Юрий Александров
К пороху Сокол в более ранних инструкциях, пороховой пыж досылался без сжатия заряда, сегодня с усилием 10 кгс. Что произошло? И так ли это необходимо, ведь в конструкции многих современных гильз, сжатие заряда практически невозможно, двойная стенка в пороховой камере гильзы.
Михаил Багдашкин
Уважаемый Игорь. Мне не понятна сама потребность проводить динамические испытания «амортизаторов». Вполне достаточно иметь характеристики хода сжатия под действием силы соответствующей давлению в диапазоне от 40 до 130 бар. ИМХО, давление соответствующее началу движения центра масс в дробовом патроне 120 -130 бар, о чем свидетельствуют реальные протоколы с графиками предоставленными технологом патронного производства Главпатрона. http://forum.guns.ru/forummessage/11/626957-15.html
Изменение хода сжатия при больших давлениях рассматривать не имеет смысла т.к. оно уже не влияет на параметры выстрела.
Повторюсь, плотность заряжания это параметр пиростатического периода.
Внутренняя баллистика дробового выстрела описывается теми же законами и критериями, что и классическая внутренняя баллистика ствольных систем.
Есть нюансы. Это и изменяющаяся относительно в более широких пределах плотность заряжания, что связано с наличием в патроне сжимаемых элементов. Процессы в пиростатическом периоде в дробовом выстреле отличаются от классического артвыстрела или нарезного патрона ( кстати, и между ними есть различия). Так же, как отличаются факторы влияющие на изменения давление форсирования в орудийном и винтовочном стволе. С давлением соответствующим началу движения центра масс в дробовом выстреле очень много нюансов. Я склонен вообще не учитывать его при рассмотрении явления дробового выстрела. Не вижу потребности тулить во внутреннюю баллистику принцип Сабатэ.
Если и есть для меня смысл продолжать обсуждения, то только после изучения всего материала предшествующего этой заметке.
Если Вас не затруднит, дайте ссылку на эти материалы в сети.
С уважением, Михаил.
1 ответ
Игорь Арбузов
Здравствуй, Михаил! Итак, по порядку.
1. В книге «Дробовой выстрел» (Питерский охотник) формула 1.3 для плотности заряжания ПЗ выглядит так
ПЗ = m/U0 ,
где U0 = 1/ρ – 1/δ;
ρ – гранулометрическая (насыпная) плотность пороха;
δ – плотность пороха.
2. Я нигде не утверждал, что при увеличении плотности заряжания уменьшается давление форсирования. Везде говорилось, что при деформации пыжа, и увеличении объёма свободного воздуха уменьшается давление форсирования. Взгляните, пожалуйста, ещё раз.
3. Откуда следует, что я не придавал значению силе инерции снаряда дроби? Скорее, наоборот, за время взрыва капсюля-воспламенителя успевает деформировать только пыж, а снаряд дроби остаётся неподвижным. И лишь потом, даже без пороха, КВ способен и стронуть дробь с места, и раскрыть дульце гильзы, и загнать снаряд дроби на длину 200-250 мм. от казны.
4. На прошлой неделе купил на весну банку пороха «Сокол», где рекомендуется досылать пыжи до пороха усилием руки, не превышающим 10 кгс. Как видите, я ничего не придумываю, а 10 кгс – это ведро воды.
5. Извините, но последние 2 – 11 строки снизу я никак на могу понять: где пиростатический период, а где пиродинамический, и что чему предшествует. Не могли бы Вы изложить эти строки пояснее. Я был бы Вам весьма признателен.
6. Что же касается http://forum.guns.ru/forummessage/11/626957-15.html, то у меня немного другая точка зрения, которая отличается, но не настолько, чтобы её отвергать или возносить. Истину знает только Бог. Но если у Вас есть конкретные замечания по книге «Дробовой выстрел», то я готов обсуждать.
С уважением, Игорь.
Михаил Багдашкин
В классической внутренней баллистике ствольных систем принято иное определения для плотности заряжания, как характеристике условий заряжания:
Плотность заряжания представляет собой отношение веса заряда ω к объемуWo, в котором происходит ГОРЕНИЕ пороха.
Если заполнить весь объем поротом, то плотность заряжания обратится в гравиметрическую плотность. ( Стр. 118 Серебряков Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет, Оборонгиз. М 1962). Если у Вас нет этой книги, я могу ее выслать с программой читалкой, в придачу. Это предложение относится ко всем желающим. Мой адрес:
freehunt@rambler.ru
Считаю это определение универсальным для любого вида боеприпаса.
Я специально выделил прописными буквами слово ГОРЕНИЕ. Баллистика рассматривает три периода горения нитроцеллюлозных порохов: зажжение, воспламенение и собственно горение.
Горение пороха в дробовом выстреле начинается уже в объеме образовавшемся после срабатывания КВ и именно поэтому не важно с каким усилием был сжат порох при снаряжении и какое усилие от завальцовки на него действовало до срабатывания КВ. Значение имеет ход сжатия «амортизатора» под действием давления газов КВ. Поэтому приведенное Вами определение ПЗ для дробового выстрела не подходит. Для любого ВВ не имеет значение состав газовой среды к которой оно горит.
ИМХО, не имеет значение зависимость хода сжатия от силы давления, т.е. свойства материала традиционных пыжей и конструкция «амортизатора» ПК, Биор, если она исключает перекос и прорыв газов через обтюратор.
Есть некоторые сомнения по поводу влияния свойств сжатия модных сегодня пыжей из пробковой крошки на форму кривой давления и интеграл. Но этот вопрос заслуживает отдельного рассмотрения.
Я воздерживаюсь от обсуждения влияния величины давления форсирования на Рмах, место пика и Vo. У нас нет способа влиять на его величину. Исключение – влияние усилия на раскрытие завальцовки в патронах с легкими снарядами дроби и опять пробковые пыжи. Анализируя графики изменения давления, я не вижу изменений в скорости нарастания давления в момент начала движения центра масс.
Сейчас производители патронов используют для испытаний баллистические комплексы типа STAS, они не фиксируют момент начала движения, но фиксируют дульное время. Фиксация момента начала движения есть на баллистическом комплексе Тульского патронного завода, которым пользуется головное предприятие Главпатрона, но он не фиксирует дульное время. По моим сведениям, на филиалах и у остальных производителей STAS или простые балстволы без наворотов.
В данное время в Питере в стадии наладки находится приватный американский баллистический комплекс. С его запуском у релодырей будет полная ясность о влиянии условий заряжания на качество выстрела. Он фиксирует практически все.
Относительно термина пиростатический период, давайте будем пользоваться следующими названиями периодов выстрела: предварительный, первый, второй и период последействия.
Уважаемый Игорь.
Я очень высокого мнения о Ваше книге Дробовой выстрел. Она идеальна в части касающейся внешней баллистики и математического анализа дробовой осыпи. Именно благодаря этой публикации я пересмотрел свое отношение к разделу посвященному внутренней баллистике в книге Изметинского и Михайлова. Считаю, что мужики в ней здорово начудили. Не понятно, откуда данные в таблице.
В вашей книге на мой взгляд недостаточно освещены вопросы взаимозависимости Рмах, Vo, ПЗ, мощности КВ, прогрессивности пороха, степени деформации дроби, веса заряда/снаряда, отдача.
С превеликим удовольствие готов обсудить это с Вами. Но давайте соблюдать субординацию, Вы к.т.н., а я горный инженер – электрик. У Вас опыт публикаций, предлагайте тему и свое видение, я буду выложу свое.
Мы чудесно знаем, что единственно правильной есть только марксистско-ленинская теория. Уверен, что общими усилиями форума мы разберемся в вопросах внутренней баллистики применительно к дробовому выстрелу.
С уважением, Михаил.
1 ответ
Игорь Арбузов
Добрый день, Михаил! Спасибо за электронный адрес - мой получите см письмом С уважением, Игорь.
Віталій Кушнір
Я просто не вижу смысла в этой статье, для чего здесь выяснять что да и как зжимаеться. Абсурд.
НИК.ИВАНЫЧ
Здесь просто идёт конференция физиков-баллистиков...
Сергей Шахбазов
Эксперимент не корректный. Очередная ... от господина Арбузова. Нет здесь никакой динамики, господин Арбузов. Не вводите мужчин, особенно молодых с "неокрепшим" умом, в заблуждение. В Вашем эксперименте характерные времена действия на пару порядков, а то и поболее, медленнее, чем в реальности. Как говаривали в наше время, "учите матчасть", т.е. материаловедение.
Сергей Шахбазов
В дополнение. Как можно обсуждать внутреннюю баллистику без учета (знания) свойств материалов?
Напомню сообществу про патроны от Хубертуса. Порох болтался в свободном объеме, амортизатор из пробки, дробь твердая. Сплошные противоречия с современными "писателями", но в определенных кругах считаются отличными патронами.
1 ответ
Valery Fermer
...только вопрос. Какой был порох в немце.Сейчас Чехи применяют такую систему снаряжения...
Михаил Кузнецов
Игорь, соглашусь со всем, за исключением вреда "амортизирующей части пыжа". Вы не учитываете основного назначение амортизатора. Это исключение преждевременного страгивания снаряда, особенно лёгкого от давления газов капсюля в период начала воспламенения пороха. Давление капсюля вполне способно не только сдвинуть снаряд с места, но и вытолкнуть его из ствола. Поэтому, чтобы в большей степени сабилизировать процесс начала горения пороха и применяется амортизатор. Естественно, точно нельзя определить, на сколько сожмётся пыж при разной массе снаряда, пороха, жёсткости материала амортизатора и зачастую некоторая его часть дожимается позже, но это лучше, чем если бы его вообще не было. Ведь по Саббатэ "определённая часть горючего (в д.с пороха) должна сгорать при постоянном объёме...". В гладком стволе этот принцип и так реализуется не полностью, а наличие амортизатора его стабилизирует и КПД заряда увеличивается. Пожалуй, только при тяжёлых снарядах амортизатор в принципе не нужен. Но необходимая его длина
Михаил Кузнецов
В способе заряжания типа Хубертус удачно реализована попытка исключить присутствие сжимаемых элементов- амортизаторов. Там порох изначально горит в заданном увеличенном объёме, что как и в нарезном стволе одновременно защищает от преждевременного начала движения снаряда и позволяет без потерь на дожатие пыжа обеспечить постоянство объёма сгорания пороха до страгивания. Жаль, что такой способ заряжания не заслуженно забыт.