Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Июнь » 27 » Коэффициент полезного действия порохового заряда
22:56
Коэффициент полезного действия порохового заряда

    Коэффициент полезного действия газообразных продуктов сгорания порохового заряда показывает, какая доля энергии химических связей пороха передается снаряду в виде кинетической энергии движения. Этот показатель выжжен не только с точки зрения экономии пороха, но и с точки зрения облегчения системы в целом, снижения максимального давления в канале ствола при выстреле.

    Итак, в течение горения порохового заряда и перемещения снаряда по каналу ствола происходит постепенная передача стенкам ствола и снаряду тепловой энергии. С одной стороны, теплопроводность металлов высока, с другой стороны, время всего процесса выстрела занимает 0,001-0,050 секунды, что очень немного. Поэтому, энергия, затраченная на нагревание стенок ствола, для длинноствольных (более 40 калибров) нарезных систем составляет около 20-25%. Большая часть этого тепла передается стенкам ствола не столько в процессе прямой теплопередачи от пороховых газов, сколько из-за трения поверхности пули (снаряда) о стенки ствола и поля нарезов.

    Вторая важная преграда на пути к высокому КПД состоит в воздействии пороховых газов на дно гильзы (или затвор, для безгильзовых систем). Эта энергия превращается в импульс отдачи оружия (откат подвижной части артиллерийской системы). Для большинства систем эта доля составляет всего 0,7-1,5%, автоматические системы используют часть этой энергии для привода автоматики.

    Нарезные системы, так же, затрачивают часть энергии на придание снаряду вращательного движения. Эта доля невелика, обычно около 0,1-0,5%. Чем длиннее ствол и глубже нарезы, тем больше энергии затрачивается на придание вращения снаряду. Для гладкоствольных систем эти потери отсутствуют.

   Так же, существуют пункты потерь на вытеснение столба воздуха снарядом при выстреле, энергия деформации металла ведущих поясков (оболочки) снаряда, энергия перемещения пороховых элементов по стволу и пр. Но, все эти потери составляю в сумме не более 0,5% и вкладываются в тепловые потери. Последний и основной пункт потерь энергии пороховых газов состоит в остаточном тепле пороховых газов, которое затрачивается на нагревание воздуха вокруг дульного среза, образование акустической ударной волны (звука) и расширяются после выхода из канала ствола. В зависимости от максимального и среднего давления в канале ствола, а так же, от длины ствола, эти потери составляют около 40-48%.

    Для снижения потерь энергии пороховых газов при выстреле следует чистить оружие, следить за состоянием канала ствола и использовать подходящие по калибру и массе снаряды. Из конструкторских изысканий можно рекомендовать только увеличение длины ствола и использование материала с минимальным коэффициентом трения. При увеличении толщины стенки ствола можно несколько избежать эрозии поверхности из-за теплового расширения внутренних слоев металла, что делает величину сечения ствола более стабильной и повышает стабильность характеристик орудия. Но, эта мера не всегда приемлема, так как, влечет за собой повышение массы орудия в целом. Использование стволов с повышенной толщиной стенки используется для скорострельного оружия, мы разберем это подробнее в отдельных беседах, посвященных высокоэнергетическим порохам и методам защиты стволов от воздействия высоких температур.

   Таким образом, на полезную работу расходуется только 28-35% энергии порохового заряда. Интересны любые методы повышения КПД орудия, т.к., теряющаяся энергия не только непродуктивно изнашивает орудие, но и демаскирует его на поле боя (например, шумом или тепловым фоном).

     В технической документации встречаются термины, характеризующие КПД порохового заряда. Это полезная работа (А), которая определяется как дульная энергия, найденная через экспериментальную начальную скорость снаряда. И Работоспособность заряда, которую рассчитывают из экспериментальных данных, полученных в калориметрической бомбе:

A1tz,

  где: ω – вес заряда, t – теплота сгорания 1 кг пороха, z – работоспособность единицы тепла. Последнюю величину определяют экспериментально, как удельную эффективность единицы массы пороха в стандартном орудии (испытательный лабораторный стенд). Иначе, это возможность пороховых газов данного пороха к совершению работы при их расширении. Эта величина тем больше, чем меньше средняя молекулярная масса газообразных продуктов горения пороха. И ниже содержание твердых продуктов горения. Так же, учитываются обратимые реакции, приводящие к изменению объемы газообразных продуктов, протекающие при остывании продуктов сгорания пороха.

   Отношение реальной работоспособности пороховых газов к работоспособности заряда и является коэффициентом полезного действия заряда пороха:

K=A/A1=(qv02)/(2gωtz).

    Эта характеристика уникальна для каждого орудия или стрелкового оружия и меняется не только при модернизации системы или использовании других боеприпасов, но и при износе оружия в ходе эксплуатации.

Категория: Баллистика | Просмотров: 1620 | Добавил: Chemadm | Теги: энергия снаряда, работа пороховых газов, Порох | Рейтинг: 5.0/5
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]