Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к области обороны и может быть использовано для модернизации существующих запасов стрелково-артиллерийского оружия, а также для создания новых образцов стрелково-артиллерийского оружия.
Энтальпия порохового заряда расходуется на повышение температуры (T°K) и давления (P кг/см2) пороховых газов на увеличение кинетической энергии пули (снаряда) и части порохового заряда .
- дульная скорость пули (снаряда), пороховых газов на срезе канала ствола совпадают, в дальнейшем дульная скорость (Vд) пули (снаряда) уменьшается, а скорость пороховых газов (Vг) увеличивается.
Для дульного среза канала ствола, в момент выстрела, напишем, согласно закона сохранения и превращения энергии, уравнение:
, где:
w - вес порохового заряда (кг),
CP - удельная теплоемкость пороховых газов при температуре ,
Tд - абсолютная температура пороховых газов (°K),
W - объем камер сгорания пороха и нарезной части ствола (м3),
Pд - дульное давление пороховых газов ,
q - вес пули (снаряда) (кг)
g - ускорение силы земного притяжения ,
Vд - дульная скорость пули (снаряда) ,
KG - теплосодержание (энтальпия) пороховых газов ,
E - механический эквивалент тепла .
Потери энергии пороховых газов на нагрев ствола и патронника при выстреле принимаем как один процент от энтальпии пороховых газов.
В уравнении (1) имеют значение следующие выражения:
1) EwCPTд - работа, эквивалентная теплу пороховых газов при температуре, Tд°K;
2) WPд - работа, эквивалентная давлению пороховых газов в запульном (заснарядном) пространстве при давлении, ;
3) - работа пороховых газов по ускорению пули (снаряда) и половины веса порохового заряда от скорости «0» до скорости ;
4) 0,99wKGE - располагаемая работа порохового заряда весом w (кг) с учетом потерь, этой работы на один процент, расходуемых на нагрев ствола и патронника.
Основные данные автомата Калашникова (АКМ) и патрона образца 1943 года: заряд пороха w=1,6×10-3 кг; вес пули q=7,9×10-3 кг; дульная скорость пули диаметр канала ствола (калибр оружия) d=7,62×10-3 м; длина нарезной части ствола lд=0,369×10-3 м; плотность заряжения .
Рассчитываем: объем гильзы и КПД выстрела из уравнения (2)
. Принимаем .
.
Полезная работа пороховых газов определяется уравнением (3)
где Pср - среднее давление пороховых газов на длине нарезной части канала ствола lд.
; S - площадь канала ствола АКМ .
Уравнения (2) и (3) возможно уравнять: ηwKGE=PcpSlд, откуда .
;
Pд - дульное давление для АКМ при выстреле рассчитаем из уравнения (1).
Из основного уравнения газовой динамики PдW=wRTд; ; W=Wд+W0=(45,58+2)×10-6 м3.
.
;
.
Рассчитываем газовую постоянную пороховых газов
Состав пороховых газов при давлении ;
Tд - температура пороховых газов на дульном срезе ствола АКМ при выстреле
Пиродинамические параметры расчета выстрела из автомата Калашникова (АКМ)
Pср - среднее давление пороховых газов на длине нарезной части канала ствола
;
; при этом вес пули q=7,9×10-3 кг;
вес порохового заряда w=1,6×10-3 кг.
Объем запульного пространства составляет
W=Wд+W0=(45,58+2)×10-6=47,58×10-6 м3.
Pmax - максимальное давление пороховых газов ;
Pф - давление форсирования пороховых газов ;
При указанных параметрах выстрела ;
Vд - дульная скорость пули определяет кинетическую энергию пули
и дальность прямого выстрела .
С целью увеличения дульной скорости пули в изобретении предлагается увеличить величину порохового заряда w=w1+w2, где w1=1,6×10-3 кг, а величина порохового заряда w2 рассчитывается из условия сохранения максимального давления пороховых газов при выстреле.
Указанная в изобретении цель обеспечивается последовательным горением пороховых зарядов. Пороховой заряд w1=1,6×10-3 кг патрона образца 1943 года сгорает при выстреле стандартным образом, пороховой заряд w2 сгорает в расчетное время так, чтобы давление Pmax не превысило своего значения, при этом (Pmax>Pд>Pср) дульное давление пороховых газов должно быть больше (Pср) среднего давления пороховых газов, по каналу ствола, но меньше максимального давления пороховых газов в канале ствола (Pmax).
Как показывает термодинамический расчет выстрела применительно к пиродинамической кривой автомата Калашникова (АКМ), увеличив длину нарезной части ствола (lд=1,4 м) и среднее давление пороховых газов с использованием надульника в виде сопел Лаваля для поворота струи пороховых газов на угол 180-α, получаем ; w=11,26 гр.; q=9,7 гр.
; ; 180-α=180-58°20'=121°40'.
Дальность прямого выстрела такой снайперской винтовки увеличивается по сравнению с автоматом Калашникова (АКМ) в два раза, убойная сила пули увеличивается в четыре раза.
На фиг.1 изображено «Устройство и способ увеличения дульной скорости пули (снаряда) и ликвидации отдачи», где:
1 - ствол;
2 - стандартный патронник ствола (зарядная камора первая) w1=1,6×10-3 кг;
3 - зарядная камора (w2) вторая (увеличенный патронник);
4 - пороховой канал, соединяющий зарядную камору (w2) с нарезной частью канала ствола (1);
5 - газовые сопла Лаваля (надульник);
6 - пуля на выходе из канала ствола;
7 - концевая часть ствола;
lд - длина нарезной части канала ствола;
l2 - длина концевой части ствола;
l1 - длина нарезной части канала ствола;
α - угол истечения пороховых газов относительно оси канала ствола (1).
На фиг.2 изображена пиродинамическая кривая давления пороховых газов при последовательном сгорании пороховых зарядов w1 и w2 по длине (lдм) нарезной части ствола, где:
Ордината абсцисса lд (м) ордината давление, абсцисса длина.
Pф - давление форсирования ;
Pср - среднее расчетное давление пороховых газов , обеспечивающее дульную скорость пули снаряда.
Pд - дульное давление пороховых газов ;
Pmax - максимальное допустимое давление пороховых газов .
Пиродинамический расчет снайперской винтовки с увеличенной дульной скоростью пули и ликвидацией отдачи
Принимаем: калибр оружия d=7,62×10-3 м;
w1=1,6×10-3 кг величину порохового заряда патрона образца 1943 года;
lд=1,4 м - длина нарезной части ствола;
- среднее расчетное давление пороховых газов по длине lд=1,4 м;
w2 - дополнительный пороховой заряд находим, решая два уравнения (2) и (3) w2=w1-w
ηwKGE=PсрSlд
w2=11,26-1,6=9,66 г.
Из формулы (3) рассчитываем дульную скорость пули ;
Рассчитываем Pд из уравнения (1)
; ;
; принимаем Δ=0,8;
.
.
Расчет дульной температуры при выстреле из снайперской винтовки
.
Расчет дульной скорости пороховых газов при выстреле из снайперской винтовки
Qд - теплосодержание пороховых газов на дульном срезе
QH - теплосодержание пороховых газов после их расширения от давления Pд до давления PH;
.
Расчет погашения отдачи при выстреле из снайперской винтовки (Расчет угла α)
На основании закона сохранения количества движения составляем уравнение
Vгw×cosα=Vдq; ;
; α=58°20'.
Боевые свойства предложенной снайперской винтовки относительно боевых свойств автомата Калашникова (АКМ)
Дальность прямого выстрела увеличивается на 112,7% (более чем в два раза).