Явление отдачи

Отдача это движение ствола и связанных с ним деталей в сторону, противоположную движению снаряда во время выстрела под действием давления пороховых газов. Движение в направлении противоположном направлению движения снаряда начинается одновременно с началом перемещения в ружье. По большому счету, с момента начала движения частей ударно спускового механизма.

фото: Антона Журавкова

фото: Антона Журавкова

Форма кривой изменения скорости отдачи без дульного тормоза повторяет форму кривой изменения скорости снаряда.

Степень воздействия отдачи на стрелка определяется скоростью отдачи.
Она состоит из двух составляющих, скорости отдачи на дульном срезе и приращения скорости отдачи за период последействия струи истекающих пороховых газов на ствол.

Скорость отдачи на дульном срезе определяется по закону сохранения количества движения (импульса).
Приращение скорости отдачи за период последействия рассчитывается по законам газодинамики и зависит от скорости звука в газовой среде на дульном срезе.

В науке внутренней баллистике отдача рассматривается в Теории свободного отката ствола без дульного тормоза.

Максимальной скорости отдача достигает в конце периода последействия. Который для ствола, в отличие от снаряда, заканчивается при падении давления на дно каморы до 2 бар.

 

Формула для определения максимальной скорости отдачи отличается от формулы для определения дульной скорости отдачи тем, что вместо величины ½ стоит коэффициент последействия газов на откатные части - β. Он представляет собой отношение скорости звука в газовой среде на дульном срезе к скорости снаряда на дульном срезе.

Дульная скорость звука в газовой среде рассчитывается по формуле с использованием коэффициентов из таблиц Главного артиллерийского управления, ГАУ.

Таблицы ГАУ создавались для значительно больших давлений в столах пушек и стрелкового оружия, чем в гладкоствольном охотничьем оружии.

Для начальных скоростей снарядов vаД более 700 м/с значение коэффициента последействия с достаточной точностью можно вычислить по эмпирической формуле:

β = 0,15 + 1400/vаД

Определим максимальную скорость отдачи на карабина СКС весом 3,9 кг, вес пули 7,9 г, вес заряда пороха 0,8 г, дульная скорость пули 740 м/с.

β = 0,15 + 1400/740 = 2,04

Vд = 7,9/3900 ( 1 + ½ х 0,8/7,9) х 740 = 1,57 м/с

Vmax = 7,9/3900 ( 1 + 2,04 х 0,8/7,9) х 740 = 1,8 м/с

Дульная энергия отдачи 3,9 х 1,572//2 = 4,8 кгм

Максимальная энергия отдачи 3,9 х 1,82/2 = 6,318 кгм

Приращение энергии отдачи за период последействия составляет (6,318 – 4,8)/6,318 = 0,24 = 24%

Эмпирической формулы для вычисления коэффициента последействия истекающих газов на гладкоствольное ружье со скоростью снаряда 370 – 550 м/с найти не удалось, как и соответствующих давлениям и скоростям коэффициентов в таблицах ГАУ.

Но можно с большой степенью вероятности предположить, что и в гладкоствольном ружье приращение энергии отдачи тоже будет в пределах 20 -30%.

 

Согласно формуле, скорость звука в газовой среде на дульном срезе и соответственно максимальная скорость отдачи прямо пропорциональна:

  • ускорению свободного падения
  • дульному давлению
  • относительной длине пути снаряда, равного отношения длины ствола без патронника к длине патронника
  • обратнопропорциональна плотности заряжания - отношению веса заряда пороха к объему в котором горит порох до момента начала движения всего снаряда, для дробового снаряда - центра масс или верхней границы столбика дроби.

Отсюда следует, что при прочих равных, весе ружья, весе снаряда и заряда, начальной скорости снаряда при снаряжении на порохе с бОльшим дульным давлением скорость отдачи увеличится.

У ружья с более длинным стволом скорость отдачи за счет длины больше, но в тоже время мы знаем, что у ружей с короткими с дульное давление значительно выше чем при нормальной длине. Какой из этих двух противоположно действующий факторов будет иметь большее влияние на скорость отдачи сказать сложно.

Снаряжение с прогрессивными порохами требует более высокой плотности заряжания, чем со средне- и быстрогорящими. При этом при снаряжении на прогрессивных порохах патронов с весом снаряда меньше номинала пороха дульное давление увеличивается.

Опять имеем два взаимосвязанный фактора, дульное давление и плотность заряжания, влияния которых на скорость отдачи противоположны.

При прочих равных, весе заряда/снаряда, начальной скорости снаряда и в том же ружье, при замене марки пороха или способа снаряжения ощутимо меняется отдача.

Так как в формуле определения максимальной скорости отдачи участвует дульная скорость снаряда, то имеет смысл рассмотреть, от чего она зависит.

Формула для скорости снаряда в любой точке ствола:

 

Анализируя формулу дульной скорости видим, что при прочих равных, дульная скорость прямо зависит от корня квадратного от интеграла, площади под кривой на графике изменения давления по длине ствола.

Величина интеграла зависит от природы, силы пороха и веса заряда. За счет изменения плотности заряжания, материала пыжей и мощности капсюля при неизменном весе заряда пороха в том же гладкоствольном ружье дульная скорость может меняться в пределах 3%.

Дульная скорость зависит от площади сечения канала ствола. Чем сечение больше, тем больше дульная скорость. Самую большую скорость обеспечивает цилиндро конусная сверловка по типу Трибор от Фабарма.

Этот способ повышения дульной скорости применялся в немецких противотанковых ружьях и пушках, что позволило увеличить дульную скорость снаряда с 1250м/с до 1400 м/с.

По максимальной скорости отдачи вычисляется кинетическая энергия отдачи, которая прямо пропорциональна квадрату скорости и массе ружья, W=MV2/2.

Эта энергия преобразуется в работу по перемещению ружья и 'присоединенной массы' - стрелка. Работа это произведение силы на расстояние перемещения стрелка и деформация мягких тканей тела, одежды. Чтобы уменьшить силу отдачи нужно увеличить расстояние перемещения. Для этого применяют амортизаторы и специальные устройства в ложе. Расстояние перемещения зависит от одежды, вкладки и стойки стрелка.

Скорость отдачи уменьшают также дульными тормозами - компенсаторами.

На этом внутренняя баллистика заканчивается и начинается психология и медицина. Стрельба с упором спины в дерево или стену из мощного ружья может привести к серьезным травмам.

Величина энергии отдачи и ощущение отдачи не могут быть критериями для оценки величины максимального давления. Так как в одном и том же ружье зависит от начальной скорости снаряда и дульного давления и плотности заряжания.

Применяя разные пороха можно получить туже начальную скорость снаряда, но при разных максимальных давлениях.

При изменении плотности заряжания при неизменном весе заряда пороха смещается пика давления относительно казенного среза, меняется величина максимального давления. При этом, теоретически при бесконечно длинном стволе начальная скорость не меняется, площадь под кривой изменения давления (работа пороховых газов) остается неизменной.

В реальном стволе нормальной длины изменением плотности заряжания можно наиболее точно регулировать начальную скорость снаряда и величину максимального давления.

Повышение плотности заряжания смещает пик давления к казенному срезу увеличивает максимальное давление, порох сгорит быстрее, увеличится начальная скорость снаряда и при этом уменьшится дульное давление, в какой-то мере компенсируя увеличение скорости отдачи вызванное увеличение начальной скорости снаряда.

Применив быстрогорящий спортивный порох и значительно увеличив вес снаряда, по сравнения с номиналом, можно получить раздутие или даже разрыв ствола при низкой начальной скорости, низком дульном давлении и, как следствие, не большой скорости отдачи.

Более подробно можно ознакомиться с Теорией свободного отката в учебнике Серебрякова "Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет" со стр. 369 - 386. Книга доступна свободному, бесплатному скачиванию в сети интернет.

Михаил Багдашкин 24 июня 2013 в 00:00






Оставьте ваш комментарий

Оставлять свои отзывы и комментировать могут только зарегистрированные пользователи.
Вы можете авторизоваться используя свой аккаунт на нашем сайте, а так же войти с помощью вашего аккаунта во "Вконтакте" или на "Facebook".

  • -2
    Aleks Jarkovoj офлайн
    #1  17 июня 2013 в 15:55

    Интересно, на какую аудиторию автор рассчитывал?

    Ответить
  • 0
    Борис Соколов офлайн
    #2  17 июня 2013 в 16:25
    Aleks Jarkovoj
    Интересно, на какую аудиторию автор рассчитывал?

    Либо на ту, которая рискует стрелять из мощного ружья с упором спины в ствол дерева или в стену, либо на работающую над тематическими исследованиями.

    Ответить
  • -3
    Михаил Багдашкин офлайн
    #3  17 июня 2013 в 18:33
    Aleks Jarkovoj
    Интересно, на какую аудиторию автор рассчитывал?

    Странно, я считал, что Вам будет интересно вновь проанализировать причины худшей резкости у узкоканального ИЖ12 и ширококанального Браунинга А5 по сравнению с ружьями с «нормальными» диаметрами 18,4 -18,5 мм рассмотрев формулу скорости.
    ИМХО. Отстрел проводился на патронах Рекорд, с большой вероятностью, классического снаряжения на стандартной картонной пороховой прокладке. ИЖ 12 показал худшую резкость именно из-за малого диаметра канала ствола, Браунинг А5 – из-за потерей от некачественной обтюрации. Специально для Вас включил формулу скорости в статью.

    Ответить
  • -2
    Борис Лапутько офлайн
    #4  17 июня 2013 в 21:57

    Из представленной формулы для скорости,полагаю, при желании можно вывести практически любое,какое хочется, заключение. Подынтегральное выражение даёт широкий простор для фантазии.Но,кроме того, из анализа размерностей не получается правильной размерности для скорости - м/с.Поскольку под знаком корня получается : "метр в кубе" делённое на "секунду в квадрате".Но главное ,на мой взгляд, другое.Как говорили известные учёные : "Эта формула не настолько красива, чтобы быть правильной".И в заключение: в книге А.А.Зернова "Стрельба дробью"приведена таблица ,показывающая влияние различных факторов на величину скорости дроби.Из неё можно увидеть,что только разница в сортах капсюлей и в упругости применяемых пыжей,не рассматривая другие факторы,может привести к изменению скорости на 40м/с.Что никак не вяжется с 3%,указываемыми уважаемым автором.Что же из этого следует. А следует,по - моему, очевидное :формулы - формулами,а практика - практикой.

    Ответить
  • -2
    Зуек офлайн
    #5  17 июня 2013 в 22:00

    Все как всегда-либо умозрительно,либо на коленке.А еще ганзу тут критикуют.Там хоть народ тензодатчики калиброванные использует, обработку на компьютере-развите выстрела по долям миллисекунды видно при разных снаряжениях и стволах,хронографы и т.д. И М.Е.Серебрякова,Я.М.Шапиро читают.

    Ответить
  • -2
    Юрий Александров офлайн
    #6  17 июня 2013 в 22:15
    Борис Лапутько
    Из представленной формулы для скорости,полагаю, при желании можно вывести практически любое,какое хочется, заключение. Подынтегральное выражение даёт широкий простор для фантазии.Но,кроме того, из анализа размерностей не получается правильной размерности для скорости - м/с.Поскольку под знаком корня получается : "метр в кубе" делённое на "секунду в квадрате".Но главное ,на мой взгляд, другое.Как говорили известные учёные : "Эта формула не настолько красива, чтобы быть правильной".И в заключение: в книге А.А.Зернова "Стрельба дробью"приведена таблица ,показывающая влияние различных факторов на величину скорости дроби.Из неё можно увидеть,что только разница в сортах капсюлей и в упругости применяемых пыжей,не рассматривая другие факторы,может привести к изменению скорости на 40м/с.Что никак не вяжется с 3%,указываемыми уважаемым автором.Что же из этого следует. А следует,по - моему, очевидное :формулы - формулами,а практика - практикой.

    Между прочим, упомянутый М.Б. браунинг А5, был рекомендован под патроны "Легия Стар" и сравнение боя с патроном КХЗ не очень корректно. Для каждой сверловки и профиля ствола свои комплектующие патрона, что давно не новость, и думаю, ружейные мастера об этом прекрасно знали и знают, во всяком случае, значительно больше, чем присутствующие на сайте «специалисты-теоретики» с «оригинальными» формулами.

    Ответить
  • -2
    Михаил Багдашкин офлайн
    #7  18 июня 2013 в 00:47

    Уважаемый Борис, с формулой скорости снаряда и размерностями все в полном порядке. Если хотите удостовериться, посмотрите вывод формулы на стр. 314-315 у Серебрякова.
    Интеграл это кинетическая энергия. Если порох не сорвался в аномальный режим горения, то величина интеграла в основном зависит от массы заряда пороха. Меняя характеристики условий заряжания, мы меняем его величину в относительно небольших приделах. Чем раньше закончит порох гореть, тем ближе будет ниспадающая ветвь графика к адиабате, тем больше будет интеграл в стволе той же длины.
    Книга Серебрякова учебник для военных ВТУЗ, Зернов это популярное чтиво, недавно перечитывал Зернова в соавторстве с Толстопятом – улыбнуло. Мы с Вами технари и знаем разницу между литературой и беллетристикой.

    Уважаемый Зуек, я имею честь состоять в переписке с Александром Эдуардовичем и имел возможность ознакомится с пулями Ленинградками, компьютерными продувками и его баллистическим комплексом до их презентации на Ганзе и Питерханте. Он собирается открыть на Ганзе тему по динамическим испытаниям пулевых и дробовых патронов. Очень жду этого момента, результаты с баллистического комплекса подтвердят или опровергнут мои теоретические выкладки. Книги мы с ним читаем одни и те же.
    Рекомендую коллегам почитать тему об этих пулях на Ганзе
    http://forum.guns.ru/forummessage/277/750867-64.html

    Уважаемый Юрий Александров, эта тема действительно чисто теоретическая и приведенные мною формулы действительно оригинальные, в том смысле, что это формулы классической внутренней баллистики.
    Данная статья последняя чисто теоретическая в задуманном мною цикле. После этого планирую опубликовать здесь статью прикладного характера для релодырей о влиянии характеристик условий заряжания на параметры выстрела. Она уже опубликована на Ганзе, но требуется под формат этого сайта, который идеально подходит для такого рода публикаций.
    Повторюсь, ремесленник знает как, мастер знает почему. Мои статьи на этом сайте первая попытка с точки зрения внутренней баллистики ответить на вопросы ПОЧЕМУ, ответов на которые в известной мне популярной литературе нет. Смею Вас заверить, я перечитал все мне доступное.

    Ответить
  • -3
    Борис Лапутько офлайн
    #8  18 июня 2013 в 09:04
    Михаил Багдашкин
    Уважаемый Борис, с формулой скорости снаряда и размерностями все в полном порядке. Если хотите удостовериться, посмотрите вывод формулы на стр. 314-315 у Серебрякова.
    Интеграл это кинетическая энергия. Если порох не сорвался в аномальный режим горения, то величина интеграла в основном зависит от массы заряда пороха. Меняя характеристики условий заряжания, мы меняем его величину в относительно небольших приделах. Чем раньше закончит порох гореть, тем ближе будет ниспадающая ветвь графика к адиабате, тем больше будет интеграл в стволе той же длины.
    Книга Серебрякова учебник для военных ВТУЗ, Зернов это популярное чтиво, недавно перечитывал Зернова в соавторстве с Толстопятом – улыбнуло. Мы с Вами технари и знаем разницу между литературой и беллетристикой.

    Уважаемый Зуек, я имею честь состоять в переписке с Александром Эдуардовичем и имел возможность ознакомится с пулями Ленинградками, компьютерными продувками и его баллистическим комплексом до их презентации на Ганзе и Питерханте. Он собирается открыть на Ганзе тему по динамическим испытаниям пулевых и дробовых патронов. Очень жду этого момента, результаты с баллистического комплекса подтвердят или опровергнут мои теоретические выкладки. Книги мы с ним читаем одни и те же.
    Рекомендую коллегам почитать тему об этих пулях на Ганзе
    http://forum.guns.ru/forummessage/277/750867-64.html

    Уважаемый Юрий Александров, эта тема действительно чисто теоретическая и приведенные мною формулы действительно оригинальные, в том смысле, что это формулы классической внутренней баллистики.
    Данная статья последняя чисто теоретическая в задуманном мною цикле. После этого планирую опубликовать здесь статью прикладного характера для релодырей о влиянии характеристик условий заряжания на параметры выстрела. Она уже опубликована на Ганзе, но требуется под формат этого сайта, который идеально подходит для такого рода публикаций.
    Повторюсь, ремесленник знает как, мастер знает почему. Мои статьи на этом сайте первая попытка с точки зрения внутренней баллистики ответить на вопросы ПОЧЕМУ, ответов на которые в известной мне популярной литературе нет. Смею Вас заверить, я перечитал все мне доступное.

    Уважаемый Михаил,интеграл - это ПОЛНАЯ РАБОТА ,совершаемая пороховыми газами,в том числе,затрачиваемая и на преодоление сил трения.А кинетическая энергия - только часть этого интеграла;а вот какая часть - зависит от многих факторов.Отсюда и широкое поле для фантазий.О формуле я сказал и добавить нЕчего.Что касается работ Зернова,то все выводы основаны у него на многочисленных практических отстрелах.Надо просто более внимательно к ним отнестись.И будет очень хорошо,если некоторые из предложенных формул,хотя бы качественно,смогут объяснить получаемые результаты.До прогнозируемых же заранее результатов,предстоит,на мой взгляд,ещё - "долгая дорога в дюнах".

    Ответить
  • -1
    Михаил Багдашкин офлайн
    #9  18 июня 2013 в 09:24

    Уважаемый Борис, Вы правы, интеграл это полная работа пороховых газов по приданию фиктивной массе снаряда скорости, кинетической энергии.
    Понятие фиктивной массы введено профессором Забудскими в конце девятнадцатого века. Фиктивная масса это произведение коэффициента учета второстепенных работ фи на массу снаряда.
    Это один из подходов к анализу формулы скорости поступательного движения снаряда.
    Копать глубже в комментариях даже под этой статьей не вижу смысла.

    Ответить
  • -1
    Максим Безсонов офлайн
    #10  18 июня 2013 в 13:20

    А я вот вообще ничего не понял.
    Знаю только одно, что мои ружья стреляли, попадали и добывали.
    Хотя наверно для военной академии это подойдет...

    Ответить
Ещё 10 комментариев...
все

Спасибо за Ваше мнение!

Архив голосований










наверх ↑