Расчет внутренней баллистики артиллерийского снаряда 53-ОФ-412 полевой пушки БC-3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Исходные данные

2. Расчёт приведенной площади поперечного сечения канала ствола

3. Расчёт объёма зарядной каморы

4. Расчёт коэффициентов скорости горения пороха

5. Расчёт энергетических характеристик пороха

6. Расчёт приведенных ширин поясков

6.1 Ведущий поясок

6.2 Обтюрирующий поясок

7. Расчёт характеристик врезания и давления форсирования

7.1 Расчёт характеристик врезания

7.2 Расчёт давления форсирования

8. Расчёт внутренней баллистики системы

9. Исследование зависимости баллистических характеристик от величины давления форсирования

10. Вывод

1. Исходные данные

ствол порох баллистический пушка

Артиллерийская система: пушка БС-3 + снаряд 53-ОФ-412

Калибр d, [мм]: 100

Масса снаряда q, [кг]: 15,6

Масса метательного заряда щ, [кг]: 5,5

Начальная скорость полёта снаряда V0, [м/с]: 900

Максимальное давление в канале ствола Pmax, [МПа]: 323,73

Длина зарядной каморы lкм, [мм]: 595,55

Объём зарядной каморы W0, [дм3]: 7,9

Полный путь снаряда по каналу ствола lд, [мм]: 4754,45

Длина канала ствола Lкн, [мм]: 5345

Длина нарезной части lн, [мм]: 4625

Число нарезов n: 40

Длина хода нарезов з=l/d, [клб]: 30

Глубина нарезов t, [мм]: 1,5

Ширина поля нарезов a, [мм]: 2,55

Ширина дна нарезов b, [мм]: 5,3

2. Расчёт приведенной площади поперечного сечения канала ствола

Поперечное сечение канала ствола представлено в приложении №1.

Площадь сечения канала ствола:

, где - коэффициент учёта нарезов.

;

.

3. Расчёт объёма зарядной каморы

Сечение канала ствола представлено в приложении №1.

Начальным объёмом зарядной каморы считается объём, равный разности объёма зарядной каморы орудия и объёма запоясковой части снаряда.

- объём усеченного конуса.

- объём цилиндра.

,

где - объём зарядной каморы, - объём запоясковой части каморы.

;

;

;

;

;.

.

.

Рисунок 1 - Объём зарядной каморы, смоделированной в SolidWorks

Значение объёма каморы, рассчитанное вручную и спроектированное в SolidWorks, отличаются от табличного значения в среднем на . Если учесть объём гильзы (значение которой не учитывалось в расчётах) то объём зарядной каморы будет близок к эталонному значению в пределах погрешности равной 5%.

4. Расчёт коэффициентов скорости горения пороха

В состав выстрела к пушке БС-3осколочно-фугасным снарядом 53-ОФ-412 входитполный метательный заряд, массой состоящий из нитроглицеринового пороха формы одноканальной трубки марки .

Расчёт параметров пороха

;

;

;

.

;

;

;

;

.

5. Расчёт энергетических характеристик пороха

, - теплота взрывчатого превращения для нитроглицеринового пороха.

Сила пороха:

;

Уравнение для скорости горения где

;

Коволюм пороховых газов:

;

Параметр расширения:

;

Температура горения:

;

Конечный импульс пороха:

.

6. Расчёт приведенной ширины ведущего пояска

Чертёж поясков представлен в приложении №2.

6.1 Ведущий поясок

, - приведенный диаметр;

, - коэффициент учёта нарезов;

;

;

;

;

.

Коэффициент учёта нарезов и форсирования пояска ():

,

гдеt - глубина нарезов; а - ширина поля нарезов; b - ширина нарезов;

;

;

.Коэффициент учёта буртика ():

,

где - ширина буртика; - высота буртика;

;

.

Коэффициент учёта канавок ():

,

где - число канавок; - ширина канавки; - глубина канавки, - диаметр по дну канавки;

;

.

Коэффициент учёта прогиба оболочки снаряда():

,

где - прогиб корпуса снаряда;

,

где - коэффициент учёта снаряжения; ,5 - коэффициент влияния первого пояска; и - коэффициенты, зависящие от толщины стенок и механических свойств материала.

;

.

Приведенная ширина ВП:

.

6.2 Обтюрирующий поясок

, - приведенный диаметр;

, - коэффициент учёта нарезов;

;

;

;

;

.

Коэффициент учёта нарезов и форсирования пояска ():

,

гдеt - глубина нарезов; а - ширина поля нарезов; b - ширина нарезов;

;

;

.

Коэффициент учёта буртика ():

, т.к буртик на пояске отсутствует.

Коэффициент учёта канавок ():

, т.к. канавки на пояске отсутствуют.

Коэффициент учёта прогиба оболочки снаряда():

,

где - прогиб корпуса снаряда;

,

где - коэффициент учёта снаряжения; ,5 - коэффициент влияния первого пояска; и - коэффициенты, зависящие от толщины стенок и механических свойств материала.

;

.

Приведенная ширина ВП:

.

7. Расчёт характеристик врезания и давления форсирования

7.1 Расчёт характеристик врезания

Диаметр ведущего пояска, [мм]3,5

Диаметр по дну нарезов, [мм] 103

Диаметр по полю нарезов, [мм]: 100

Диаметр корпуса снаряда, [мм]: 99

Угол гладкого конуса, [градусы]: 2,65

Угол нарезного конуса, [градусы]: 14

Предел текучести пояска, [МПа]: 90

Расстояние от донного среда до ведущего пояска, [мм]:85,87

Расстояние от донного среда до обтюрирующего пояска, [мм]:55,7

Ширина ведущего пояска, [мм]: 16

Ширина обтюрирующего пояска, [мм]:

Результаты расчёта представлены в виде графиков на рисунках 2 и 3.

- максимальная суммарная сила врезания, которая достигается на длине ;

- максимальная суммарная площадь контакта на длине .



Рисунок 2 - Зависимость суммарной силы врезания от пути

Рисунок 3 - Зависимость суммарной площади контакта от пути

7.2 Расчёт давления форсирования

Расчёт производится по упрощённой схеме профессора Слухоцкого:

Коэффициент могущества:

.

Давление форсирования:

,

где - коэффициент, характеризующий тип орудия; - коэффициент, характеризующий тип снаряда; - коэффициент, характеризующий материал пояска.

.

8. Расчёт внутренней баллистики системы (InteriorBallistiks)

Исходные данные:

Масса снаряд q, [кг]: 15,6

Калибр, [м]: 100

Коэффициент учёта нарезов: 0,8172

Коэффициент теплового напряжения: 0,8

Коэффициент Слухоцкого: 1,03

Объём зарядной каморы, [дм3]: 8,815

Температура метательного заряда, [градусы]:15

Длина зарядной каморы, [м]: 595,55

Давление форсирования, [МПа]: 40,58725

Коэффициент проскальзывания твёрдой фазы:2

Путь снаряда, [м]: 4754,45

Результаты расчёта программы InteriorBallistiks представлены в виде графиков зависимостей на рисунках 4 - 6.

Некоторые полученные значения:

· Максимальное среднебаллистическое давление:;

· Максимальное давление на дно снаряда:;

· Максимальное давление на дно канала:;

· Максимальная скорость:;

· Время прохождения полного пути снарядом: ;

· Время полного сгорания пороха: ;

· Координата окончания горения пороха по стволу: .



Рисунок 4 - Зависимость скорости от координаты по стволу

Рисунок 5 - Относительная масса сгоревшего пороха



Рисунок 6 - Давление на дно снаряда; Среднебаллистическое давление; Давление на дно канала ствола

9. Исследование баллистических характеристик от величины плотности заряжания

Плотность заряжания равняется:

,

т.к. сложно меняемое значение, то.

Таблица 1 - Зависимость баллистических характеристик от величины плотности заряжания

	Плотность заряжания,[кг/дм3]:
	[-20%] 0,4992 ()	[-10%] 0,5616 ()	[0%] 0,624 ()	[+10%] 0,6864 ()	[+20%] 0,7488 ()
Среднебаллистическое давление, [МПа]:	197,205	258,485	341,783	459,288	634,366
Давление на дно снаряда, [МПа]:	183,352	237,543	310,858	413,946	567,267
Давление на дно каналаствола, [МПа]:	204,287	269,087	357,345	482,006	667,916
Скорость снаряда V0на дульном срезе, [м/с]:	785,971	867,319	948,117	1030.007	1114,324



Рисунок 7 - Зависимость скорости снаряда от давления форсирования

Рисунок 8 - Зависимость среднебаллистического давления, давления на дно снаряда и давления на дно канала ствола от давления форсирования

При увеличении значения плотности заряжания:

· среднебаллистическое давление, давление на дно снаряда и давление на дно канала ствола увеличиваются;

· скорость снаряда увеличивается;

· время прохождения снаряда по каналу ствола уменьшается;

· расстояние, пройденное снарядом по каналу ствола, в момент полного сгорания порохового заряда уменьшается.

· увеличение плотности заряжания до 10%-20% - сложно реализуемо, вдобавок давления принимают недопустимые значения, при которых ствол с такой геометрией будет выведен из строя.

10. Вывод

В ходе работы были произведены расчёты характеристик артиллерийского орудия, пороха, снаряда и расчёт внутренней баллистики системы. В результате работы были выявлены конечные значения, характеризующие систему, такие как начальная скорость, среднебаллистическое давление, давление форсирования. Расчётные характеристики пороха не сильно отличаются от табличных значений и лежат в пределах допустимой погрешности. Давление форсирования равно 40,58725МПа, что является характерным значение для пушек при использовании снарядов с двумя ведущими поясками. При расчёте внутренней баллистики давления [среднебаллистическое -341,8МПа,на дно канала ствола -354,4МПа, на дно снаряда - 310,9МПа] и скорость [948 м/с] принимают завышенные значения, что отрицательно сказывается на системе снаряд-ствол.

Размещено на Allbest.ru