4.1 Основна задача внутрішньої балістики

Постріл з гармати — складний термодинамічний і газодинаміч­ний процес дуже швидкого, майже миттєвого, перетворення хімічної енергії пороху спочатку в теплову, а потім у кінетичну енергію поро­хових газів, що приводять до руху снаряд, ствол і лафет. Цей процес дуже високої напруженості: найбільший тиск газів у деяких гарматах досягає 3000-4500 кг/см2, температура газів 2500—3500°К; максима­льна швидкість снаряда при вильоті з каналу ствола 700-1800 м/сек.

В явищі пострілу з гармати розрізняють такі основні процеси: горіння пороху й утворення газів, нагрітих до дуже високої темпера­тури й володіючих великим запасом внутрішньої енергії. У цьому процесі швидкість горіння залежить в основному від природи і темпе­ратури пороху, і від тиску газів;

- перетворення теплової енергії порохових газів у кінетичну енергію прямування системи: гази заряд-снаряд-ствол-лафет.

Всі ці процеси взаємно пов'язані, протікають одночасно, зако­номірні, у визначених межах керовані і при зберіганні тих самих умов заряджання (щільність заряджання, форма і розміри порохових елементів, вага заряду, вага снаряда і т.п.) до деякої міри стабільні від пострілу до пострілу.

Особливості процесів пострілу можна пояснити, виходячи з геометричного закону горіння нітроцелюлозних порохів. Для цього закону прийняті такі припущення:

- запалення пороху в замкнутому обсязі відбувається миттєво;

- горіння пороху здійснюється рівнобіжними прошарками з од­наковою з усіх боків швидкістю;

- маса пороху однорідна і порохові елементи однакові за своїми розмірами.

Знання закономірностей процесів пострілу дозволяє управляти явищем пострілу, тобто регулювати притокою газів при горінні поро­ху, отже, домагатися необхідних тисків в каналі ствола і швидкості снаряда.

З'ясовування і визначення закономірностей процесу горіння по­роху складає одну з задач внутрішньої балістики.

Основна задача внутрішньої балістики складається в рішенні системи рівнянь, що виражають закономірності процесів, що протіка­ють при пострілі. Тим самим установлюється зв'язок між конструкти­вними даними каналу ствола, умовами заряджання і балістичних еле­ментів пострілу.

При цьому визначаються дві найважливіші балістичні характе­ристики гармати: найбільший тиск порохових газів у каналі ствола Ртах і дулова швидкість снаряда уд (або у0).

При заданих конструктивних характеристиках гармати й умовах заряджання ця задача має єдине вирішення - єдину суворо визначену криву тиску, її максимум Ртах і єдину криву наростання швидкості снаряду і дулової швидкості уд.

Обернена задача внутрішньої балістики складається у визна­ченні конструктивних даних каналу ствола й умов заряджання, при яких снаряд даного калібру й і ваги д одержить при вильоті з каналу ствола визначену задану дулову (початкову) швидкість уд. Ця задача може мати нескінченне число рішень.

Вирішальну роль у явищі пострілу грають закономірності про­цесу горіння пороху й утворення газів. Ці закономірності залежать від фізико-хімічних і балістичних характеристик порохів.

Внутрішня балістика вивчає рух снаряда від моменту початку руху до моменту вильоту, коли дно снаряда проходить через дуловий зріз ствола. Після вильоту снаряда відбувається витікання газів з кана­лу ствола і вплив їх на снаряд протягом деякого періоду, названого періодом післядії. Витікання газів з каналу ствола мінометів і безвід­катних гармат протікає під час руху снаряда.

Горіння пороху в постійному обсязі вивчається в розділі внут­рішньої балістики, яка має назву піростатика. Горіння пороху в пе­ремінному обсязі при русі снаряда вивчається в розділі внутрішньої балістики, яка має назву піродинаміка.

Розробка методів розрахунку елементів руху снаряда складає зміст основної задачі внутрішньої балістики.