Расчёт газового двигателя

Загорелся я было идеей перествола скс в 458соком. Калибр очень понравился, интересный стоппер для пеших прогулок в лес из него может получается. Перестволил, отстрелял в режиме ручной подачи патронов в ствол - всё работает. А дальше начались проблемы от которых оружейник малёхо скис.

Первая проблема - подача патронов из обоймы. Эту проблему частично решили (без проблем подаёт патроны с острым носиком пули но покусывает/клинит патроны с полу-оболочной пулей). В принципе проблема с подачей из обоймы решаема но возится я с ней планирую только если удастся правильно рассчитать газовый двигатель.

Проблема два - выбор типа и расчёт места установки газового двигателя. Тут для меня оказался информационный тупик. Очевидно что возможности измерять кривую давления у меня нету, но имеется Квика позволяющая как-то приблизительно эту кривую рассчитать. И вот теперь собственно вопрос - как выбирать тип двигателя , его место положения на стволе и как считать его размеры?
Замечу что, по возможности, хочется сохранить максимум оригинальных деталей газовой системы. Также приходится считаться с фактом что ствол стал в два раза толще оригинального!
Конечно очень заманчивой кажется идея замены всей газовой системы на такую как на vz-52 (кольцевой поршень вокруг ствола). Такая система очень компактна но .. . очень неудобна в чистке.
Оружейник было взялся за решение вопроса с газовым двигателем но такого "наумничал" что вырвало поршень (хорошо что пробный отстрел проводился в резиновом колесе, привязав верёвочку к УСМ). Теперь оружейник готов решать только проблему с подачей патронов а "газификацию" скса оставил полностью на мне.

Буду признателен за информацию, советы или конструктивную критику.

ПС. Вот с чего всё начиналось:
Wiki СКС

как считать его размеры?

так вроде на арифметику задачка:

подсчитать среднее давление на поршень скс для 7.62 (или взять интеграл под кривой давления в стволе от газоотвода до дульного среза);
посчитать площадь поршня скс для 7.62 - узнать среднюю силу давления;
узнать время действие этой силы - получить импульс затворной группы для 7.62;

исходя из этого же импульса (если масса затворной группы не изменилась) и времени выстрела для .458 Socom - узнать необходимую среднюю силу давления;
зная эту силу и среднее давление для .458 Socom - вычислить площадь поршня для .458 Socom.

зы: раз ствол для .458 Socom значительно толще, чем для 7.62, имхо оптимальное место под поршень - под стволом.

Originally posted by El pulpo:

подсчитать среднее давление на поршень скс для 7.62 (или взять интеграл под кривой давления в стволе от газоотвода до дульного среза)

Именно здесь самая большая загвоздка!
Как узнать под какую кривую давления считали сксовский двигатель. Там ведь как-то так посчитает дабы система надёжно работала на патронах с разными кримым весом/типом пули и соответственно с очень разными кривыми давления.

Originally posted by El pulpo:

раз ствол для .458 Socom значительно толще, чем для 7.62, имхо оптимальное место под поршень - под стволом

Так то оно конечно да, только как его туда передвинуть? Там ведь ствольная коробка уже "заточена" под установку над стволом.

Судя по характеристикам патрона .458 socom я бы первым делом врезал в газоотводное отверстие регулировочный винт, наподобие того, что у БАР-2, закрутил до упора и отстреливал постепенно увеличивая подачу газа , пока бы не получил стаб. работу автоматики.

Originally posted by El pulpo:

1) так вроде на арифметику задачка:

Не совсем на арифметику: два профессора чесали репы, и получалась у них разница примерно в 10-12% процентов, при одинаковых исходных данных. Расчеты по каждой методике занимают примерно 2 листа А4 мелким почерком.

Originally posted by Alexander Pyndos:
Судя по характеристикам патрона .458 socom я бы первым делом врезал в газоотводное отверстие регулировочный винт, наподобие того, что у БАР-2, закрутил до упора и отстреливал постепенно увеличивая подачу газа , пока бы не получил стаб. работу автоматики.

Уважаемый Alexander Pyndos, Вы, наверное, генинальный (или очень талантливый). Это не лесть модератору, а искреннее восклицание!
Читая тему, я как раз собирался передложить ув.tetan-у свою добровольную помощь (посредством методички Мамонтова и Бравина), и тут прочел Ваш пост.

Прсверлил, резьбу нарезал, ввинтил и потом отворачиаешь на пол-витка. И все!

Не надо микромекром измерять диаметры и считать зазоры, подгонять под кривую давления и пр., и пр...
И счтать ничего не надо.
До чего просто, и как это я не додумался? (такой вопрос часто возникал у меня, когда я заглядывал в ответ изобретательских задач Альтшуллера)

Вобщем, мое почтение (респект и уважуха, выражаясь современным языком)

Спасибо Вам за добрые слова, но это всего лишь опыт настройки газовых двигателей баров вторых и пр. под различные патроны, а так я предпочитаю из чисто мазохистских побуждений помучаться с кривыми давления и пр. вкусностями, как это вкратце описал ув. El Pulpo.

Originally posted by Alexander Pyndos:

я бы первым делом врезал в газоотводное отверстие регулировочный винт

Именно так я себе просесс и представлял. Но вот вопрос - как правильно выбрать на стволе место для отверстия газоотвода?

как правильно выбрать на стволе место для отверстия газоотвода?

Честно говоря, мне не приходилось в своей практике ни разу выбирать это место, но я бы начал с анализа кривых давления для некоего усредненного штатного патрона и для предполагаемого к использованию .458.

Для начала - огромное спасибо ув. Alexander и Donkey что помогаете советом и делитесь опытом! Самому мне немного сложновато разобраться, а сообща может чего и получится.

ИМХО пытаюсь сложную задачу разбить на несколько простых.
С размером газоотвода мы все согласились - делаем газоотвод с винтом и не паримся. Осталось понять - исходя из каких критериев выбирают место положение газоотвода на стволе.

Для начала поделюсь одним наблюдением. На многих образцах оружия я обратил внимание что канал газоотвод направлен прямо на рабочую поверхность поршня. Получается что газы в таком двигателе не просто нагнетают давление в объёме а создают реактивное давление на поршень. Как правило такой тип газоотвода применяют в военных системах (АК, СКС ... итд). Поправьте если я не прав. Как считать такую систему я пока вообще не представляю!

Другой тип газового двигателя - с нагнетанием газа. Как правило это именно такие двигатели на которых стоит регулирующий винт. Там реактивная струя газа из газоотвода никак не может напрямую/реактивно повлиять на поршень.

Газоотвод разделяет общую длину ствола на две составляющее - расстояние до газоотвода и длину после газоотвода. Получается что точка положения газоотвода на стволе определит максимальную величину реактивной струи газа (важно для реактивных газовых систем) а длинна ствола после газоотвода определяет максимальное количество газа которое будет накачано в газовую систему (важно для газовых двигателей работающих по принципу нагнетания газа). Очевидно что как для первой так и для другой системы будет существовать понятие минимальной длинны ствола. Минимальная длинна ствола для разных газовых двигателей будет разная.

Конечно можно поступить просто - придвинуть газоотвод поближе к патроннику и отрегулировать винтом. Но таким образом из ствола стравится много рабочего газа и получится огнемёт с надёжно работающей автоматикой.

Я уже было подумал насверлить ствол дырками через каждые 10мм, законтрить их всех и передвигать газоотвод по стволу. Но потом понял - даже это ничего не даст если планируется применить регулируемый газоотвод. ИМХО получится что для хорошей половины отверстий можно будет отрегулировать винт газоотвода и добится более-менее надёжной работы.

Так что вот такая вот невесёлая музыка получается - непонятно откуда отталкиваться в своих расчётах.

Хотя имеется маленькая зацепка - у нас тут существует юридическое понятие минимальной длинны ствола охотничьего нарезного оружия. Ствол не может быть короче чем 460мм. Вот и получается задача - выбор оптимального типа газового двигателя и местоположения газоотвода на стволе длинной 460мм в калибре .458socom установленном на стандартном скс. ИМХО с моей колокольни - задача совсем нетривиальна

Originally posted by tetan:

Именно так я себе просесс и представлял. Но вот вопрос - как правильно выбрать на стволе место для отверстия газоотвода?

А в том месте, где было у СКС, почему нельзя?

Со времени выпуска методички проф. Мамонтова и проф. Бравина со всеми таблицами прошло много лет, она, кажется, 1947 года (возможно, это даже переиздание более ранней).

Может быть, в наше время уже есть компьютерная программа, которая позволяет моделировать газоотвод, задавая параметры газовового двигателя и массу подвижных частей и получая на выходе скорость затворной рамы?

Originally posted by Donkey:

... помощь (посредством методички Мамонтова и Бравина)...

Если не затруднит то подскажите где можно почитать эту методичку. Поиск гуглом ничего не даёт.

Originally posted by Donkey:

Может быть, в наше время уже есть компьютерная программа, которая позволяет моделировать газоотвод, задавая параметры газовового двигателя и массу подвижных частей и получая на выходе скорость затворной рамы?

Возможно что такие программные продукты существуют, но в доступных мне источниках никогда ни с чем подобным не встречался

Originally posted by Donkey:

А в том месте, где было у СКС, почему нельзя?

Ну не то чтобы прямо нельзя, но Квика показывает что у сокома давления почти в два раза ниже.

Уважаемый tetan, посмотрел сейчас, что такое .458socom http://en.wikipedia.org/wiki/.458_SOCOM
Эта штука сильнее, чем.... 7,62 х 39!
Вообще, ИМХО, свелить дырки в стволе через 10мм не надо. Даже на дульном срезе оружия с мощным патроном вполне хватает напора газа, чтобы благополучно привести автоматику в действие world.guns.ru
Если Вы располжите газоотвод в не далее трети длины ствола от дульного среза, как на большинстве образцов оружия с газовым двигателем, то вполне можно приступать к опытам с винтом.

Про реактивное (динамическое) воздействие струи из газоотводного отверстия на поршень, признаться, впервые слышу. Возможно, я что-то пропустил, как говорят в американских фильмах? ИМХО, инерция массивной подвижной системы (напр., у ШКАСа масса подвижных частей 0,895 кг)и динамический напор газа из отверстия диаметром 2-4 мм ---величины несравнимые по своему порядку, и динамическим напором вполне можно принебречь. Наклон газзотводного отверстия в сторону поршня

объясняется, ИМХО, скорее технологическими причинами или желанием предохранить край газоотводного отверстия от зацепления за пульную оболчку. Но, возможно, я ошибаюсь.

Originally posted by tetan:

Если не затруднит то подскажите где можно почитать эту методичку. Поиск гуглом ничего не даёт.

Гуглом я тоже ее не нашел. Если получится, завтра постараюсь сканировать.

Квика показывает что у сокома давления почти в два раза ниже.

Зато время действия этого давления даже при равной длине ствола будет поболее. Если бы Вы любезно предоставили расчетную кривую давления, то разговор был бы более предметным.

На многих образцах оружия я обратил внимание что канал газоотвод направлен прямо на рабочую поверхность поршня. Получается что газы в таком двигателе не просто нагнетают давление в объёме а создают реактивное давление на поршень.

Так-точно, это называется скоростным напором или динамическим давлением и его влияние на динамику подвижных частей действительно бывает весьма существенно.
Регулировочный винт "душит" и эту составляющую.

Может быть, в наше время уже есть компьютерная программа, которая позволяет моделировать газоотвод, задавая параметры газовового двигателя и массу подвижных частей и получая на выходе скорость затворной рамы?

Однозначно. Но это программы физ. моделирования общего назначения и лепить в них огнестрел(впихивать туда формулы горения, трения и пр.) приходится самому.

и получится огнемёт с надёжно работающей автоматикой.

Не получится, т.к. поршень с затв. рамой не успевает пройти сколь-либо существенное расстояние пока пуля в стволе.

Originally posted by Alexander Pyndos:

Если бы Вы любезно предоставили расчетную кривую давления, то разговор был бы более предметным

Квикак показывает так:

Как видно из расчётов - оптимальный вес пули находится в пределах 300-350грейн (энергия пули на выходе со ствола приблизительно 3000 фут/паундов). СКС проверялся и прекрасно работал вплоть до 55000. Дальше было просто страшно так как выше 50000 начало плющить капсульное гнездо гильзы. А скс было всё нипочём и он даже не подклинивал гильзы в патроннике - зверь машина!
IMHO скс должен выдерживать даже 308win, если бы он туда мог поместится (не хватает около 5мм длинны ресивера).

Originally posted by Donkey:

завтра постараюсь сканировать

буду очень благодарен!

энергия пули на выходе со ствола приблизительно 3000 фут/паундов

А не перебор ли (3000 ft/lb=4060 Дж ) это? Рекомендованные режимы вроде не выходят за предел 3200 Дж (2400 ft/lb) при 300 грейновой (19 г) пуле, и 35 Kpsi (2400 бар). 4 тыщи джоулей с копейками уже и для .308-го кагбэ многовато. Проверьте нет ли ошибки с единицами измерения энергии.

Originally posted by Alexander Pyndos:

не перебор ли

Знают что много но всё так и есть. Посмотрите, 300грейновая пуля на выходе из ствола имеет скорость 650м/сек. Перегрузку по давлению СКС держит без проблем.
При использонии АR-платформы скорость 300грейновой пули на выгоде из ствола держат в пределах 1900 фт/сек

ar15.com

Стрельба из скса 600грейновыми пулями оставляет просто неизгладимые впечатления! И это при том что в ar-магазин такой патрон никак не влезает а скс-обойма как специально для него создана.

Положение газоотвода определяется из требуемого импульса отката затвора. А он определяется временем действия силы. m*v=F*t. Давление и скорость пули уже меняются мало - можете аппроксимировать прямыми и по среднему. Время действия из скорости пули и остаточной длины ствола - за сколько пуля ее проходит. В самом первом приближении можете считать, что давление в механизме развивается мгновенно и спадает в ноль в момент вылета пули. Это не так, но одно другое частично компенсирует...
Вообще, возьмите график для штатного патрона 7.62*39, из него определите этот "условно импульс" Потом возьмите кривую Вашего патрона и подставьте найденный импульс - найдете время. Потом из него найдете остаток ствола. А дальше регулировка винтиком

Уважаемый tetan, сканировал я методичку, 13 листов, но каждый лист получился весьма велик, в pdf 500-700кБ, в jpg более 1МБ, в gif тоже до 1МБ, в png доходит до 3,5МБ. Как их разместить?
pdf, похоже, в список размещаемых файлов не входит....

Положение газоотвода определяется из требуемого импульса отката затвора. А он определяется временем действия силы. m*v=F*t. Давление и скорость пули уже меняются мало - можете аппроксимировать прямыми и по среднему. Время действия из скорости пули и остаточной длины ствола - за сколько пуля ее проходит. В самом первом приближении можете считать, что давление в механизме развивается мгновенно и спадает в ноль в момент вылета пули. Это не так, но одно другое частично компенсирует...
Вообще, возьмите график для штатного патрона 7.62*39, из него определите этот "условно импульс" Потом возьмите кривую Вашего патрона и подставьте найденный импульс - найдете время. Потом из него найдете остаток ствола. А дальше регулировка винтиком

так я примерно то же самое аффтору еще в самом начале и предложил. только не про определение положения газоотвода, а по площади поршня. а он нипанимает

вот еще пример подробного расчета газоотвода по авс-36:
refsru.com
внизу страницы и дальше. необходимы точные размеры, данные по давлению итд, и некие табличные данные и коэффициенты (думаю, эти данные есть в методичке Donkey )

кстати, есть ли у кого-то возможность поделиться ссылкой на квику (желательно русскую и последней версии)? в инете так и не смог найти

сканировал я методичку, 13 листов, но каждый лист получился весьма велик, в pdf 500-700кБ, в jpg более 1МБ, в gif тоже до 1МБ, в png доходит до 3,5МБ. Как их разместить?
pdf, похоже, в список размещаемых файлов не входит

а вы могли бы выложить для всех? думаю, многим будет интересно. можно выложить на файлообменник (яндекс-диск рулит).

Перегрузку по давлению СКС держит без проблем.

Перегрузку по давлению держит не скс , а ствол, в то время как запирание
скс испытывает штатную нагрузку в калибре .458 соком уже при 2050 бар.
Стрельба давлениями ок. 2800 бар приравнивается к таковой патроном
7.62х39 с давлением под 5000 бар . Остается надеяться, что начавшееся разрушение системы будет обнаружено вовремя. Почему бы Вам не ограничиться
600-610 м/с, 300-ми грейнами с порошком Релодером седьмым?

Originally posted by El pulpo:

а вы могли бы выложить для всех? думаю, многим будет интересно. можно выложить на файлообменник (яндекс-диск рулит).

С яндекс-диском не получается (предупреждение сист. безопасности выдает)

ь поделиться ссылкой на квику

Она денех стоит. Я сам пока-что пользуюсь демкой, из-за своей жлобской жадности .
Поскоку у ТС-а квика вроде имеется халяльная, могу объяснить пошагово как реализовать методику господ El Pulpo и AleX413 именно применительно к ней, т.к. в методичке уж больно формулы страшшные и могут вызвать депрессию у неподготовленного исследователя.

Вроде пошло дело в gif-e:
forums/ic... :179:240:"click for enlarge 1552 X 2080 961.9 Kb

Что-то лишнее получилось...
Вот последние 3 стр.

Вроде готово. Методичка не с самого начала, но там вроде какая-то ерунда была. Гдавное, тут есть пример и алгоритм расчета по обеим методикам (если результат сходится в педелах 10-12%, то все в порядке, рсчет правильный).

Originally posted by Alexander Pyndos:

Она денех стоит. Я сам пока-что пользуюсь демкой, из-за своей жлобской жадности .
Поскоку у ТС-а квика вроде имеется халяльная, могу объяснить пошагово как реализовать методику господ El Pulpo и AleX413 именно применительно к ней, т.к. в методичке уж больно формулы страшшные и могут вызвать депрессию у неподготовленного исследователя.

Уважаемый Alexander Pyndos, если я правильно понял, квика---это пограмма, позволяющая строить кривую давления по каким-то заранее заданным параметрам? Она платная, а демо-версия бесплатная?

Формулы, кстати, не очень страшные. Весь процесс расчета (с микрокалькулятором) занимает около 2-х листов и 2-3 часа неторопливой работы (с питьем чая и т.п. в процессе расчета)

Вроде готово. Методичка не с самого начала, но там вроде какая-то ерунда была. Гдавное, тут есть пример и алгоритм расчета по обеим методикам (если результат сходится в педелах 10-12%, то все в порядке, рсчет правильный).

спасибо

Перегрузку по давлению держит не скс , а ствол, в то время как запирание
скс испытывает штатную нагрузку в калибре .458 соком уже при 2050 бар.
Стрельба давлениями ок. 2800 бар приравнивается к таковой патроном
7.62х39 с давлением под 5000 бар . Остается надеяться, что начавшееся разрушение системы будет обнаружено вовремя. Почему бы Вам не ограничиться
600-610 м/с, 300-ми грейнами с порошком Релодером седьмым?

можно и запирание посчитать может, в скс запирание выбрано с запасом.

Поскоку у ТС-а квика вроде имеется халяльная, могу объяснить пошагово как реализовать методику господ El Pulpo и AleX413 именно применительно к ней, т.к. в методичке уж больно формулы страшшные и могут вызвать депрессию у неподготовленного исследователя.

а я и с методичкой могу помочь маленько разобрался. многие нужные для расчета коэффициенты там есть, но не все. а вот здесь все-же попроще:
refsru.com
только необходимы все перечисленные там исходные данные. половина определится по квику, остальное нужно знать точно.

а квика тоже нужна

Originally posted by El pulpo:

... он нипанимает

ТС посты внимательно читает и всё прекрасно понимает.
Только вот для начала надо правильно (правильно = обосновано) выбрать тип и место для газоотвода. Как только такой выбор сделан то дальше уже дело техники и математики.

Как уже писали выше - импульс отката создаваемый газоотводом зависит от типа газоотвода (динамический или накопительный). В скс использован динамический (с напором газовой струи) газовый двигатель. Непонятно только почему применили именно такой тип. ИМХО возможно потому что за ним легче ухаживать/чистить а возможно потому что динамическая система менее чувствительна к вариации давления газа и соответственно повышает надёжность оружия?

Идея расчёта положения газового порта базируясь на интеграле кривой давления после газоотвода мне и раньше приходила в голову. Но ведь, как я уже писал выше, скс оснащён динамическим газовым двигателем и ИМХО будет неправильно считать накопительный двигатель базируясь на кривой давления динамической системы.

Хочу добавить что я плотно переписывался по данному вопросу с автором патрона - Marty ter Weeme
От рекомендаций в выборе типа и местоположения газового двигателя для скса он .. . отстранился. Наверное для AR-системы эту часть работы выполнила отдельная фирма.
Кстати, мы с ним обсуждали идею ужатия шейки 458сомов гильзу до .308/.311 калибра дабы на скс просто доразворачивать патронник и даже не менять ствол. Он сделал расчёты и это вполне возможно. Но вот как подавать такое чудо-юдо из сксовской обоймы в ствол без подкусывания и заминания плечиков?

Donkey - ОГРОМНОЕ СПАСИБО за помощь и информацию!

Ещё раз хочу сказать слова благодарности всем кто делится информацией, мыслями и идеями. У меня просто нет слов!!!

только необходимы все перечисленные там исходные данные. половина определится по квику, остальное нужно знать точно.

Вах, все это слишком хлопотно, как по мне. Все эти сложности ни к чему, в данном конкретном случае т.к. мы имеем скс для которого уже известен опптимальный импульс газов.
Берется квика, строятся кривыя под 7.62х39 и под
.458 соком, на кривых находится точка где у скс-а дырка и определяются давления и дельта времени прохождения пулей дистанции от дюрки до дула.
Квика позволяет выводить на монитор графики в различных комбинациях и точно и быстро определять параметры в каждой точке кривой. Далее считаем импульсы
F*t по среднему давлению (в случае неизменного сечения поршня и дырки - тупо множим среднее давление на дельта времени), сравниваем и - вуаля. Если родное положение дюрки нас не устраивает, берем для сокома точку ближе или дальше от патронника и повторям процедуру. Весь поиск оптимального положения с помощью квики займет не более двадцати минут.
Грубо говоря, сверление ствола каждые 10 мм заменяем виртуальным, безо всякого рака мозга.

слово то какое!

Ну можно еще сказать "кошерная" .
Грубо говоря, сверление ствола каждые 10 мм заменяем виртуальным, безо всякого рака мозга.