4.2 Основні залежності піростатики

Явище пострілу

Рух снаряду по каналу ствола гармати супроводжується числен­ними процесами: механічними, фізичними, хімічними, термодинаміч­ними і газодинамічними. Сукупність процесів, що відбуваються в га­рматі з моменту запалення порохового заряду до моменту закінчення витікання газів з каналу ствола після вильоту снаряда, називається явищем пострілу.

Явище пострілу містить в собі наступні процеси:

- запалення пороху;

- горіння пороху;

- утворення порохових газів;

- зміна складу порохових газів;

- розширення порохових газів;

- поступальний рух снаряда;

- обертальний рух снаряда;

- рух порохових газів;

- рух елементів порохового заряду;

- рух відкотних частин гармати;

- врізання ведучих пасків снаряда в нарізи;

- тертя ведучих частин снаряда об поверхню каналу ствола;

- знос і розпал каналу ствола;

- теплопередача від порохових газів до стінок ствола;

- пружні і пластичні деформації ствола;

- пружні і пластичні деформації снаряда;

- витиснення повітря з каналу ствола;

- витікання порохових газів з каналу ствола;

- утворення дулової хвилі і полум'я.

З перерахованих процесів до основних у внутрішній балістиці відносяться:

- горіння пороху;

- утворення порохових газів;

- розширення порохових газів;

- поступальний рух снаряда;

- витікання порохових газів з каналу ствола.

Ці процеси вивчаються докладно. Інші процеси хоча і мають велике самостійне значення, при вивченні руху снаряду відіграють підлеглу роль. Вони називаються другорядними процесами і розгля­даються у внутрішній балістиці лише в тій мірі, у який це сприяє роз­криттю характеру руху снаряда.

Явище пострілу характеризується короткочасністю, високими тисками і високими температурами. Тривалість явища пострілу визна­чається десятими і навіть сотими частками секунди.

У внутрішній балістиці при вивченні явища пострілу розгляда­ють п'ять періодів.

Попередній, або піростатичний, від моменту початку запален­ня заряду до моменту початку руху снаряда.

Період від моменту початку руху снаряда до моменту закінчен­ня врізання ведучих пасків снаряда в нарізи.

Перший, або піродинамічний, від моменту закінчення врізання ведучих пасків снаряда в нарізи до моменту закінчення горіння поро­ху.

Другий, або термодинамічний, від моменту закінчення горіння пороху до моменту вильоту снаряда.

Період від моменту вильоту снаряда до моменту закінчення витікання порохових газів з каналу ствола.

В артилерійських гарматах звичайно мають місце всі перерахо­вані періоди. В мінометах, як правило, відсутній період форсування.

В піродинамічному періоді одночасно відбувається більшість процесів явища пострілу, тому піродинамічний період є найбільш складним. Відзначимо, що горіння пороху в гарматі відбувається спо­чатку в постійному обсязі, а з моменту початку руху снаряда — у пе­ремінному обсязі. У внутрішній балістиці вивчаються залежності шля­ху снаряда і, швидкості снаряда щодо ствола V і тиску порохових газів р від часу ї. За початок відліку часу приймається момент початку руху снаряда.

Графіки цих залежностей називаються піродинамічними кри­вими, а величини ї, V ,Р, І— піродинамічними елементами.

Становлять інтерес також піродинамічні криві в функції від шляху, показані на рисунку 4.1. Як бачимо, криві шляхЕ, швидкості

часу є монотонними, а крива тиску має максимум, при якому тиск на­зивається найбільшим тиском порохових газів (Рмах)-

 

Піродинамічні криві мають чотири опорні крапки, що відпові­дають моментам початку руху снаряда, досягнення максимуму тиску, закінчення горіння пороху і вильоту снаряда. Піродинамічні елементи в опорних крапках будемо позначати відповідно індексами «о», «т», «к», «д», наприклад, ро, рт, ґю ¥д і т.п.

Може виявитися, що отримана з цієї умови величина 1т буде більше величини 1к, що відповідає моменту закінчення горіння поро­ху, тобто в гарматі порох згорить раніш, ніж снаряд пройде шлях Іт. Тоді найбільшим тиском порохових газів буде тиск у момент закін­чення горіння пороху, а аналітичний максимум тиску стає нереаль­ним. Цей випадок будемо називати випадком неаналітичного мак­симуму. Подібного роду криві тиски часто зустрічаються в мінометах.

Криві у функції від часу дозволяють простежити, як змінюються тиск порохових газів, швидкість і шлях снаряда від моменту початку руху до моменту вильоту. Тиск порохових газів вже існує в момент початку руху, оскільки повинна бути сила, здатна зрушити снаряд; далі тиск спочатку росте, поки процес розширення порохових газів відіграє незначну роль, а потім починає падати. Максимум тиску до­сягається приблизно в середині повного часу ґд руху снаряда по кана­лу ствола гармати. Швид­кість снаряда безупинно росте від нуля спочатку більш стрімко, а потом з убутним приростом; при ґ=ґт графік швидкості має крапку перегину. Шлях сна­ряда теж росте безупинно від нуля спочатку повільно, а потім усе швидше. Криві в функції від шляху показу­ють, якими будуть тиск по­рохових газів, швидкість снаряда, час його руху, коли снаряд виявиться на деякій відстані від первісного по­ложення, тобто в заданому перетині каналу ствола. Це особливо треба знати при розрахунку товщини стінки ствола, для якої тиск порохових газів є внутрішнім навантаженням, що прагне зруйнувати ствол. Піродинамі-чні криві в функції від шляху йдуть інакше, ніж криві в функції від часу. Крива тиску показує, що найбільший тиск досягається на почат­ковій ділянці руху снаряда, що не перевищує однієї третини повного шляху снаряда в каналі ствола гармати ґд. Тому саме тут ствол має найбільший діаметр, що убуває потім до дулового зрізу. Криві швид­кості і часу звернені ввігнутістю вниз.