Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Июнь » 3 » Классификация и особенности пороховых зарядов
12:21
Классификация и особенности пороховых зарядов

    Ранее мы неоднократно упоминали метательные взрывчатые вещества, сейчас познакомимся подробнее с разновидностями, и особенностями применения порохов в ствольной артиллерии.

      Назначение порохового заряда (далее будем называть пороха более общим и кратким термином метательные взрывчатые вещества, МВВ) состоит в выделении энергии для совершения полезной работы артиллерийской системы (ускорение снаряда) и вспомогательной работы (перезарядка, охлаждение, смазка и другое), обеспечивающие функционирование системы. То есть, порох – это источник энергии для термодинамической машины под названием артиллерийская система (в более общем случае – огнестрельное оружие).

    Заряд МВВ содержит энергию в виде энергии химических связей, при инициировании (воспламенении) процесса перестроения молекул МВВ в молекулы продуктов сгорания происходит выделение энергии. Эта энергия повышает температуру газообразных продуктов процесса, что обуславливает их высокое давление. Расширяясь, пороховые газы совершают работу. Часть энергии затрачивается на разгон снаряда посредством воздействия высокого давления на дно снаряда, часть энергии расходуется на деформацию ствола при давлении на стенки ствола (величина деформации ничтожно мала в виду прочности ствола, но, энергия на это затрачивается). Некоторая часть пороховых газов затрачивается на разгон орудия в направлении, противоположном направлению выстрела (отдача).

     Каждый вид МВВ характеризуется определенной калорийностью, то есть, количеством энергии, которую выделяет при сгорании один килограмм состава. Наименьшей теплотворной способностью отличаются дымные пороха и подобные им составы, их теплотворная способность находится в пределах 1,1-1,8 МДж/кг. Несколько большей теплотворной способностью обладают пироксилиновые пороха, их энергетические характеристики выше на 30-50%. Кардитные и сферические пороха содержат небольшое количество нитроглицерина, за счет чего их энергетика на 3-5% выше, чем у пироксилиновых порохов. Баллиститные пороха могут иметь в своем составе до 40% нитроглицерина, порошки металлов и даже индивидуальные БВВ. Поэтому баллиститы обладают еще большей энергетикой, до 6-8 МДж/кг.

     Наибольшими энергетическими характеристиками обладают смесевые МВВ, но, они не используются в качестве порохов, только ракетное топливо.

    Начальная скорость снаряда зависит не только от энергии, запасенной в пороховом заряде, но и от скорости сгорания заряда и КПД системы. Чем меньше твердых продуктов сгорания порохового заряда, тем выше КПД системы. Так, для средневекового гладкоствольного мушкета на дымном порохе КПД составлял около 15%. В то время как современная снайперская винтовка имеет КПД почти в 35%. Дело в том, что твердые продукты сгорания не способны расширяться при нагревании, а значит, совершать работу, при этом они уносят часть тепловой энергии за счет высокой теплоемкости. Кроме того, при перемещении по каналу ствола повышается сопротивление трения, что увеличивает нагревание стенок ствола и затраты энергии на эрозионный износ поверхности металла.

    Кроме зольности остальные показатели системы значительно меньше влияют на КПД. При увеличении ствола, например, происходит увеличение времени воздействия пороховых газов на снаряд, но и одновременно увеличиваются затраты на трение между снарядом и каналом ствола. Так же, увеличение площади соприкосновения металла стенки ствола с пороховыми газами увеличивает затраты энергии на нагрев стенок ствола. Другие аспекты работы и КПД пороховых газов мы рассмотрели в разделе, посвященном внутренней баллистике.

   Скорость сгорания пороховых элементов зависит от их удельной площади поверхности (м2/кг), природы пороха, давления при котором происходит сгорание и начальных параметров пороха (температуры). Чем быстрее сгорает пороховой заряд, тем выше КПД системы (до известных пределов) и выше начальная скорость снаряда, но, выше нагрузки на снаряд и выше давление в канале ствола.

    По форме пороховые элементы подразделяют на дегрессивные и прогрессивные. Первый тип пороховых элементов при сгорании снижает площадь горения, второй тип имеет практически наименьшую площадь горения в течение большей части времени выстрела. Классические дегрессивные формы пороховых элементов – сфера или куб. Чем более развита форма пороховых элементов, тем прогрессивнее их горение. Пластинка имеет уже менее ярко выраженную дигрессию горения. Лента еще менее выраженную дигрессию. Одноканальное зерно это уже прогрессивно сгорающий пороховой элемент, так как, при уменьшении внешнего диаметра в ходе горения происходит увеличение внутреннего диаметра. Уменьшение площади горения происходит в основном за счет торцевого горения, которое уменьшает длину элемента. Поэтому, длинный трубчатый порох сгорает более прогрессивно, чем короткие одноканальные зерна.

    При этом, длинный трубки не всегда удобны в снаряжении боеприпасов и испытывают значительные нагрузки при движению по каналу ствола. Поэтому используют многоканальные зерна, чаще всего семиканальные зерна длиной в 2-3 диаметра зерна. Можно было бы использовать одноканальные зерна со звездообразным или овальным каналом (в форме “ромашки”), это дало бы еще более прогрессивное горение. Но, такие пороховые элементы сложнее в производстве и менее прочны при движении по каналу ствола, кроме того, любые пороховые элементы в конце процесса горения разрушаются на несколько мелких обломков, которые догорают дегрессивно. Поэтому, в каждом конкретном случае выбирают свой оптимальный вариант рецептуры, формы и размеров пороховых элементов.

Категория: Энергонасыщенные соединения | Просмотров: 2203 | Добавил: Chemadm | Теги: пороховые заряды, боеприпасы, пороха | Рейтинг: 4.6/9
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]