Расчет внутрибаллистических параметров выстрела 53-ВГ-536

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание:

1. Расчет свободного объема каморы

1.1 Аналитический расчет

1.2 Расчет в программе Solid Works 2012

2. Расчет приведенной ширины ведущего пояска

3. Расчет геометрических параметров и баллистических характеристик порохового зерна

4. Расчет параметров по программе «Врезание»

5. Расчет параметров по программе «Vnutr-BALL»

6. Исследовательская часть

Список литературы



1. Расчет свободного объема каморы

1.1 Аналитический расчет

Расчет свободного объема каморы производится следующим путем: из объема каморы вычитается объем корпуса запоясковой части снаряда. Для упрощения расчета, данные элементы представляются в виде суммы объемов простейших фигур, таких как, усеченные конуса и цилиндры. Формулы, для которых представлены ниже:

Формула для объема цилиндра:

(1.1.1)

где r - радиус цилиндра, h - высота цилиндра.

Формула для объема конуса:

(1.1.2)

где h - высота конуса, R - больший радиус конуса, r - меньший радиус конуса.

Размеры каморы см. Приложение №3.

По формулам (1.1.1) и (1.1.2) рассчитаем объем каморы:



По формулам (1.1.1) и (1.1.2) рассчитаем объем запоясковой части снаряда:

Свободный объем каморы:

(1.1.3)

1.2 Расчет в программе SolidWorks 2012

Для расчета свободного объема каморы в программе SolidWorks 2012 была построена 3D модель полости каморы с, находящейся в ней, запоясковой частью снаряда:

Рисунок 1 - 3D модель полости каморы

Результат расчета SolidWorks 2012:



Рисунок 2 - Результаты расчета SolidWorks 2012

баллистический пороховой камора геометрический

V= 13,939*10⁶ мм³=13,939 дм³.

Результаты расчетов сведены в таблицу (1.1)

Таблица 1.1 - результаты расчетов

Метод расчета	Значения, дм3	Погрешность в %
Таблицы стрельбы	12,6	0
Аналитический расчет	13,959	10,78
SolidWorks 2012	13,939	10,62

Вывод: Из таблицы видно, что погрешность расчетов обоих методов лежит в пределах 11,5%. Различия с данными из таблицы стрельбы объясняются тем, что в наших расчетах не был учтен объем материала самой гильзы. Если его учесть, то наши расчеты попадут в диапазон 5%, а значит, оба метода приемлемы для расчета.



2. Расчет приведенной ширины ведущего пояска

Диаметр канала ствола по дну нарезов:

(2.1)

где d - диаметр по полю нарезов канала ствола (d=152,4 мм), t - глубина нарезки (t=1,5).

Форсирование пояска снаряда:

(2.2)

где - диаметр ведущего пояска (.

Глубина канавки за пояском:

(2.3)

где - диаметр канавки за пояском.

Коэффициент учета нарезов и форсирования пояска:

(2.4)

где - ширина поля нареза (a=3,0 мм), - ширина дна нареза (=6,97 мм).



Поясок не имеет буртика, поэтому:

(2.5)

где - диаметр буртика.

Коэффициент учета буртика:

(2.6)

где - ширина буртика, - ширина ведущего пояска.

Глубина канавки:

(2.7)

где - диаметр по дну канавки

Т.к ведущий поясок не имеет канавок, то

Коэффициент учета канавок:

(2.8)

где - ширина канавки, - количество канавок.

Максимальный прогиб корпуса снаряда:

(2.9)

Где n₅=0,65- коэффициент учета снаряжения;

n₆=1,5 - коэффициент учета пояска;

n₇=-2,2*10^-3и n₈=30*10^-3- коэффициенты для тонких стальных оболочек;

В=22,9 мм - ширина пояска.

Коэффициент учета прогиба оболочки снаряда:

(2.10)

Площадь поперечного сечения канала ствола:

(2.11)

где - число нарезов (48).

Приведенный диаметр канала ствола:

(2.12)

Приведенная ширина пояска до форсирования:

(2.13)

где: (2.14)

где - диаметр первого скоса (верхнего), - угол скоса

(2.15)

где - диаметр второго скоса (нижнего), - угол скоса

Приведенная ширина пояска после форсирования:

(2.16)



3. Расчет геометрических параметров и баллистических характеристик порохового зерна

Геометрические параметры:

Для метания снаряда Г-530Ш используется порох марки 12/7 и 4/1. Эти виды пороха относятся к пироксилиновым порохам. Зерна имеют вид трубки, с толщиной горящего свода 2е1=1,2 и 2е1=0,4 соответственно. 12/7 - семиканальный порох, 4/1 - одноканальный порох.

Для одноканального пороха 4/1 (горит в одну стадию):

Диаметр порохового зерна:

(3.1)

где d - диаметр отверстия в пороховом зерне (d=е1).

Длина порохового зерна:

Геометрические характеристики:

(3.2)

где а - ширина порохового зерна, для одноканального пороха ее нет.

(3.3)

(3.4)

(3.5)

(3.6)

Конечный импульс:

Для семиканального пороха 12/7 (горит в две стадии):

Стадия №1. До распада:

d - диаметр отверстия в пороховом зерне (d=е1 для семиканального зерна).

Длина порохового зерна: 2*с=20e1=20*0.6=12;

(3.7)

(3.8)

(3.9)

(3.10)

(3.11)

Стадия №2. После распада:

(3.12)

(3.13)

(3.14)

(3.15)

(3.16)

(3.17)

(3.18)

(3.19)

Баллистические характеристики пороха:

Теплота взрывчатого превращения пироксилинового пороха Qw=3245(кДж/кг)=775 ккал/кг.

Скорость горения пороха:

(3.20)

Сила пороха:

(3.21)

Коволюм:

(3.22)

Параметр расширения пороховых газов:

(3.23)

Температура горения:

(3.24)

Конечный импульс:

(3.25)

Результаты расчета сведены в таблицу (3.1).

Таблица 3.1 - баллистические характеристики

Параметр	Значение
Т1, К	2808
f, Дж/кг	989968,89
, м3*10-3/кг	1,02
	0,229
u1	7,89*10-10
Ik, кПа*c	760 (12/7) 254 (4/1)



4. Расчет параметров по программе «Врезание»

Данные для программы:

Рисунок 3 - Исходные данные

Результаты программы:



Рисунок 4 - Суммарная площадь контакта пояска

Рисунок 5 - Суммарная сила врезания пояска

5. Расчет параметров по программе «Vnutr_BALL»

Предварительные расчеты:

Давление форсирования вычисляется по формуле:

(5.1)

где - ширина эквивалентного пояска прямоугольного профиля после его обжатия; коэффициенты - учитывают зависимость давления форсирования от дополнительных факторов: (для 1 ведущего пояска) - зависит от конструкции поясков; =35 МПа (для меди при технологическом наклепе)- зависит от механических свойств материала и покрытия пояска; =4 (зависит от относительной массы метательного заряда: выбирается из таблицы); =25 - зависит от способа заряжания орудия; - величина давления пороховых газов в момент начала движения снаряда; d=0,1524м - калибр изделия.

В случае раздельного заряжания орудия, когда усилие извлечения снаряда неизвестно, воспользуемся эмпирической формулой:

(3.2)

Данные для ввода в программу:



Рисунок 6 - Исходные данные

Результаты расчета программы:



Рисунок 7 - График скорости

Рисунок 8 - График относительной массы сгоревшего пороха



Рисунок 9 - График давления на дно снаряда, среднебаллистического давления, давления на дно канала ствола

Рисунок 10 - График давления на дно снаряда, среднебаллистического давления, давления на дно канала ствола в зависимости от времени



6. Исследовательская часть

В этой части курсового проекта будет исследоваться влияние конечного импульса заряда 12/7 на максимальное давление на дно снаряда и начальную скорость снаряда (при помощи программы «Vnutr_BALL»).

Таблица 6.1 - результаты исследования

Ik,кПА*с	304	456	608	760	912	1064	1216
Pmax, МПа	243,819	192,179	137,128	105,173	89,931	81,145	75,527
V0, м/с	510.412	500,498	485,524	463.333	434,951	402,222	375,393

Графическое представление результатов:

Рисунок 11 - График зависимости P_max от I_k



Рисунок 12 - График зависимости V₀ от I_k

Вывод: Проведено исследование зависимости максимального давления на дно снаряда P_max и его начальной скорости V₀ от изменения конечного импульса пороха 12/7. С увеличением импульса от его минимального значения в 304 кПА*с параметры P_max и V₀ непрерывно убывают. Изменение этих характеристик довольно ощутимые, поэтому это необходимо учитывать. Ближе всего к штатным характеристикам является метательный заряд с порохом 12/7 с конечным импульсом в 304 кПа*с, хотя для этого пороха штатным является значение в 810 кПа*с. Это является результатом погрешностей при расчетах. В целом же уменьшение конечного импульса пороха положительно сказывается на увеличении начальной скорости снаряда и давления.



Список литературы

1. Внутренняя баллистика периода формирования: Учебное пособие. 2-е издание, доп./ Е. В. Чербанов; Балтийский государственные технический университет. СПб., 1997. 192 с. ISBN 5-85546-117-3.

2. Внутренняя баллистика и автоматизация проектирования артиллерийских орудий: учебник / В.Ф. Захаренков; Балтийский государственные технический университет. СПб., 2010.- 276 с. ISBN 978-5-85546-580-8.

Размещено на Allbest.ru