Într-o anumită aproximație, comportamentul gazelor pulverulente poate fi descris utilizând ecuația lui Mendeleev de la Clapeyron. Acest lucru permite o analiză calitativă a fenomenului împușcat și complotarea presiunii gazului față de viteza v a glonțului v din calea l traversată de acesta în canalul canalului (vezi Fig.).
Să luăm în considerare modul în care are loc procesul de filmare. Durata sa poate fi împărțită condițional în astfel de perioade consecutive: preliminare ¾ de la începutul arderii încărcăturii pulverulentului până la inserarea completă a cochiliei glonțului în ghemuirea trunchiului; primele ¾ de la începutul mișcării glonțului de-a lungul trunchiului până când încărcătura de pulbere este complet arsă; a doua ¾ de momentul arderii totale a încărcăturii de pulbere până la momentul de plecare a glonțului din trunchi; a treia ¾ de momentul plecării glonțului până la încetarea vitezei de creștere.
Să ne gândim cum se schimbă presiunea gazului pulverizat în timpul unei lovituri (curba I din Fig.).
Perioada preliminară. În timpul arderii încărcăturii se formează un gaz pulverulent. Presiunea sa poate fi exprimată prin formula:
unde T, V și m 2 sunt respectiv temperatura, volumul și masa gazului de propulsor, M2 este masa molară și R este constanta gazului universal. Deoarece volumul de gaz nu se schimbă și temperatura și masa cresc brusc, presiunea gazului va crește în conformitate cu legea:
,
unde C2 este o constantă. Presiunea gazelor propulsoare va crește până când gloanțele se vor deplasa.
Prima perioadă. Se poate împărți condiționat în trei jumătăți de perioade. Să le considerăm unul câte unul.
1. Masa gazului pulverulent m crește mai repede decât volumul V al spațiului gol (volumul cuprins între fundul gloantei și fundul carcasei cartușului). Având în vedere acest lucru
(Zona S ¾ în secțiune a găurii, l ¾ cale glonț în butoi), o modificare a presiunii gazului în prima perioadă sub poate fi reprezentată grafic ca o secțiune 1-2 curbă I.
2. Rata de creștere a masei de gaz pulbere devine apropiată de viteza gloantei sau, care este aceeași, cu rata de schimbare a volumului V. Apoi formula (1) ia forma
,
unde C1 ¾ este o constantă. Din punct de vedere grafic, schimbarea presiunii în această subperioadă poate fi reprezentată ca o secțiune 3-4 a curbei I.
3. Volumul V al spațiului gol datorat creșterii rapide a vitezei glonțului crește mult mai repede decât masa m a influxului de gaz pulbere, iar modificarea masei poate fi neglijată. Apoi formula (1) ia forma:
,
unde C2 este o constantă. Modificarea presiunii gazului în această subperioadă poate fi reprezentată sub forma secțiunii 5-6 a curbei I.
Procesele intermediare între subperioade pot fi aproximate aproximativ prin secțiunile corespunzătoare 2-3 și 4-5 ale curbei I.
A doua perioadă. Întrucât întreaga încărcătură de pulbere a ars deja, masa gazului nu se schimbă. Apoi formula (1) ia forma
,
unde C3 2 este o constantă. Schimbarea presiunii poate fi reprezentată de secțiunea 6-7 a curbei I.
A treia perioadă. O parte din gaz scapă din gaura cilindrului după glonț, când întâlnește aerul, formează o flacără și un val de șoc. În consecință, masa gazului m scade. Pe măsură ce crește volumul de gaz, atunci, conform formulei (1), există o scădere bruscă a presiunii gazului (secțiunea 7-8 a curbei I). Această scădere se produce atâta timp cât presiunea gazului pulverulent de la baza gloantei nu este echilibrată de rezistența la aer.
Graficul grafic al modificării vitezei glonțului în canalul canalului (curba II din figura) Poate fi construit dacă se presupune că forța care acționează asupra gloanței din direcția gazelor pulverulente este mult mai mare decât forța de rezistență, forța de frecare,
În perioada preliminară, viteza glonțului nu se schimbă. În perioadele rămase, accelerarea gloanței este proporțională cu presiunea. Într-adevăr, forța acționează asupra glonțului:
,
unde p2 este presiunea gazului pulverulent, S2 este aria secțiunii transversale a găurii tubului. Deci, dacă masa bulletului este m, atunci accelerarea lui
.
Deoarece presiunea gazului în canalul de canal este mult mai mare decât atmosfericul în toate perioadele, accelerarea glonțului va fi mai mare decât zero, adică se va mișca cu o viteză accelerată.
În prima accelerare subperioadă crește, prin urmare, viteza glonțului va crește brusc. Din punct de vedere grafic, această schimbare a vitezei poate fi reprezentată sub forma secțiunii 1-2 a curbei II. În a doua subperioadă, accelerația rămâne aproape neschimbată, astfel încât mișcarea glonțului va fi aproape de accelerația egală (secțiunea 3-4 a curbei II). În cea de-a treia subperioadă, accelerarea glonțului scade, dar rămâne pozitivă, prin urmare, creșterea vitezei glonțului scade (graficul 5-6 al curbei II). În perioadele a doua și a treia există o scădere suplimentară a accelerației, ceea ce corespunde unei scăderi a ratei de creștere (secțiunea 7-8 a curbei II).
Este posibil să se investigheze viteza inițială a glonțului folosind legile de conservare. Viteza inițială a glonțului este viteza cu care părăsește canalul canalului. Legea conservării energiei pentru fenomenul unei fotografii poate fi scrisă după cum urmează:
Aici E1 ¾ energia eliberată în timpul arderii prafului de pușcă, E2 ¾ energia cinetică a gloanțe în momentul de plecare al butoiului, E3 ¾ energia cinetică a armelor de calibru mic, E4 ¾ energie transportate gaze pulbere aruncate, care merge la căldură baril, și așa mai departe. D.
(q ¾ căldură de ardere a prafului de pușcă, m1 ¾ masa lui);
(m2 ¾ greutate a glonțului, V ¾ viteza sa în momentul plecării de pe portbagaj);
(m3 ¾ masă de arme, u ¾ viteză de recul la împușcare) și, în condițiile legii conservării impulsului,
,
expresia (5) poate fi scrisă sub forma:
Energia E4 depinde în primul rând de lungimea trunchiului l. Dacă lungimea este scurtă, multă energie va fi scoasă din afară, cu prea multă pierdere de energie pentru a încălzi cilindrul și pentru a depăși forțele de rezistență care acționează asupra glonțului în canalul său. Prin urmare, este important să alegeți o lungime optimă a cilindrului la care energia E4 este minimă.
Luând în considerare (3) - (6) și argumentele de mai sus, expresia (2) poate fi rescrisă ca:
.
De unde se află energia cinetică inițială a glonțului:
.
Folosind această formulă, este ușor să demonstrați următoarele afirmații:
· Viteza inițială a glonțului depinde de lungimea cilindrului, de masa glonțului, de masa încărcăturii pulverulente și de alți factori;
· Cu cât cilindrul este mai lung (până la anumite limite), cu atât mai mult gazul pulverulent acționează asupra glonțului și viteza inițială este mai mare;
· La o lungime constantă a butoiului și masa încărcăturii de pulbere, viteza inițială a glonțului este cea mai mare, cu atât este mai mică masa.
Putem spune că viteza glonțului depinde de masa de arme de calibru mic.
Informații despre lucrarea "Bazele fizice ale fenomenului împușcat"
Secțiunea: Fizica
Numărul de caractere cu spații: 6240
Număr de mese: 0
Număr de imagini: 1