Guns.ru Talks
  Баллистика.
  Баллистика дробового выстрела. ( 1 )

вход | зарегистрироваться | поиск | реклама | картинки | календарь | поиск оружия, магазинов | фотоконкурсы | Аукцион
  всего страниц: 5 :  1  2  3  4  5 
  следующая тема | предыдущая тема
Автор Тема:   Баллистика дробового выстрела.
  версия для печати
vovgun
15-2-2005 02:13 vovgun    

Уважаемые коллеги!
На форуме периодически возникает обсуждение процессов, происходящих при дробовом выстреле. При этом большинство участников довольно хорошо представляют физику движения снаряда и развитие выстрела, но нередко приходится наблюдать домыслы. Примеры: http://forum.guns.ru/forummessage/1/44639.html http://forum.guns.ru/forummessage/1/2575.html

Чтобы расширить наш кругозор и кидаться друг в друга не только табуретками, но и ссылками, вывешиваю сюда главу из широко известной в узких (почему-то) кругах книги Н. Л. Изметинского и Л. Е. Михайлова 'Ижевские ружья'. Издательство Удмуртского Университета 1995г. В сети её не нашёл - сканировал. Почему сюда? Чтоб тема не сразу потонула

================================================

Баллистика дробового выстрела.


Баллистика - наука о движении снаряда (артиллерийского, реактивного, дробового, пули, мины, авиабомбы и т.п.) с момента трогания до достижения цели (точки падения), состоит из взаимосвязанных частей: внутренняя баллистика и внешняя баллистика.

Внутренняя баллистика - наука о законах движения артиллерийского снаряда (мины, пули, дроби и т.п.) в канале ствола и о процессах, сопровождающих выстрел из огнестрельного оружия.

Внешняя баллистика - наука о законах движения артиллерийских снарядов (мин, пуль, дроби и т.п.) в воздухе от момента окончания действия на них пороховых газов до момента достижения ими цели (точки падения).

Окончание внутрибаллистического и начало внешнебаллистического процессов происходит в период последействия - период от момента вылета пули (снаряда) из канала ствола до момента полного спада давления пороховых газов в канале ствола или до момента прекращения действия пороховых газов на пулю или снаряд. Период последействия оказывает значительное влияние на внешнебаллистические характеристики выстрела из гладкоствольного охотничьего ружья.

Начнем рассмотрение баллистики дробового выстрела с внутри баллистических процессов и, основываясь на знаниях, накопленном опыте и полученных в ходе проводившихся исследований результатов, проанализируем значение и величину изменений, происходящих во время выстрела с основным поражающим элементом - дробовым снарядом и их влияние на конечный результат выстрела.

При ударе бойка по капсюлю патрона происходит срабатывание инициирующего состава и воспламенение порохового зарядов, находящегося в патроне. Горение пороха сопровождается выделением большого количества раскаленных до 2000?С пороховых газов, стремящихся увеличить занимаемый ими объем. Давление пороховых газов растет особенно быстро в начальный период, когда дробовой снаряд некоторое время неподвижен, противодействуя давлению пороховых газов собственной инерцией покоя и сопротивлением вальцовки гильзы. Происходящее нарастание давления с момента воспламенения порохового заряда до раскрытия завальцовки называется давлением форсирования. Чем тяжелее снаряд, т.е. чем больше его масса, а следовательно, и инерция покоя, и чем прочнее его закрепление завальцовкой в гильзе, тем быстрее происходит рост давления форсирования и больше его величина.

На рисунке показаны кривые давления и скорости движения дробового снаряда в канале ствола 12-го калибра. Кривая скорости наиболее круто идет вверх в зоне максимального давления пороховых газов. Это говорит о том, что на начальном участке движения дробового снаряда происходит максимальное увеличение скорости, т.е. на этом участке пути действует максимальное ускорение.
Будем считать, что на участке разгона дробового снаряда его движение является равноускоренным и описывается формулами:


(где V - скорость, а - ускорение, t - время, Vo - начальная скорость, S - путь).
Так как в начальный момент снаряд неподвижен и его скорость равна нулю, то выражение для ускорения можно записать в виде:

Из графика скорости видно, что в конце начального участка пути S, равного 5 мм, скорость снаряда составляет примерно 68 м/с. Среднее ускорение, обеспечившее достижение такой скорости на таком коротком отрезке пути, будет равно:

edit log


 

 
vovgun
15-2-2005 02:24 vovgun    

.

Перегрузка при таком ускорении составит 462400/9,81= 47135 g, а это означает, что в период действия ускорения на начальном участке пути кратковременно инерционная масса снаряда более чем в 47 тысяч раз превышает его массу в состоянии покоя.

Такое чудовищное утяжеление снаряда и, следовательно, каждой его составляющей части - дробинки вызывает значительную деформацию дроби. Больше всего деформируются задние дробинки снаряда, расположенные между головной частью снаряда и пороховым пыжом, передающим огромное давление пороховых газов, создающее колоссальное ускорение.

В таблице 15 приведены расчетные величины средних ускорений, перегрузок и инерционных масс снаряда дроби весом 35,5 г на отдельных участках кривой скорости. Расчет сделан из условия, что движение снаряда является равноускоренным, поэтому результат будет тем точнее, чем меньше отрезок пути, на котором он определяется. Данные таблицы раскрывают величины сил, действующих на снаряд в канале ствола во время выстрела.
Степень деформации дроби во время предварительного периода выстрела в результате перегрузки, возникающей из-за инерционного сопротивления массы снаряда ускорению, создаваемому давлением пороховых газов, наглядно иллюстрируется фотографией (рис. 109), на которой воспроизведена дробь N2 после выстрела из ствола 410-го калибра (10,3- 10,6 мм) длиной 83 мм патроном типа 'Магнум'.
Чем длиннее снаряд и больше его поперечная нагрузка, тем значительнее деформация и по степени и по количеству охватываемых ею дробин. * Предварительный период выстрела - период, в течение которого происходит горение порохового заряда в постоянном объеме и нарастание давления газов от давления воспламенения до давлении форсирования (от начала горения горохового заряда до момента полного врезания пули или снаряда в нарезы, в нашем случае до полного раскрытия завальцованой гильзы патрона).

Рис. 109.
Дробь N2, деформированная в начальный момент выстрела в патроннике ствола 410-го калибра.
На фотографии хорошо видно, во что превращаются дробовые шарики задолго до вылета из ствола в самый начальный момент выстрела. Только три дробинки из 31, находившихся в снаряде, сохранили в той или иной степени свою первоначальную форму, это дробинки, находившиеся в передней части гильзы. При исследованиях использовалось охотничье ружье Иж-18 с укороченными стволами 12-го и 20-го калибров. Стволы обрезались почти сразу за патронниками. Оставались только казенные части длиной 83 мм. Ствол 12-го калибра имел стандартный патронник длиной 70 мм, а 20-го калибра имел патронник длиной 75 мм под патрон 'Магнум'.
Особое значение придавалось патронам, от которых требовалось постоянство баллистических характеристик. К сожалению, отечественные патроны таким качеством не обладали, поэтому для исследований были использованы бельгийские патроны 'Легия-Стар'. В пользу этих патронов говорило то обстоятельство, что мы располагали этими патронами как стандартными 12-го калибра, так и 20-го калибра 'Магнум'.
Оба вида патронов были одинаковой конструкции,
снаряжены одинаковой дробью диаметром 2,6 мм. Дробь твердая, хорошего качества, разноразмерная. Пыж пластмассовый с обтюрирующей юбкой, с контейнером для дроби. Дно контейнера имеет радиально расположенные ребра переменной высоты, увеличивающиеся от центра к стенкам. На эти ребра положен пыж из прессованной пробковой крошки. Порох мелкозернистый, сферический.

Рис. 110.
Пыж-контейнер патрона 'Легия-Стар' в разрезе.
Поскольку ноши охотники используют отечественные патроны, имеющие другую конструкцию и другие баллистические показатели, для сравнения стрельбы производились также патронами 'Рекорд' завода 'Азот', по конструкции наиболее приближенными к бельгийским. В патронах 'Рекорд' также используются пластмассовые пыжи с обтюраторами и контейнерами для дроби, с той только разницей, что радиальных ребер переменной высоты в них нет. Нет и пробкового пыжа, вместо него на дне контейнера лежит жесткий древесноволокнистый пыж. Вследствие того, что дробь патронов 'Рекорд' значительно мягче бельгийской и в отдельных патронах была разноразмерная, для одинаковости условий мы были вынуждены их переснарядить, заменив имевшийся в них дробовой снаряд бельгийской дробью.

Получение образцов снарядов с деформированной дробью производилось стрельбой в слои разрыхленных марлевых концов, уложенных на расстоянии 200 мм друг от друга. Использование коротких стволов позволило решить две задачи: получить образцы снарядов с той деформацией, которая создается только в результате перегрузки на самом начальном пути, без дополнительных повреждений, могущих появиться при движении в канале ствола; облегчить задержание снаряда в тормозящей среде без сколько-нибудь значительных дополнительных повреждений дроби. Это обеспечивалось тем, что в коротком стволе, перенеся максимальную перегрузку и деформировавшись, снаряд не успевал набрать высокую скорость.

Скорость вылета снаряда из короткого ствола была примерно 230 м/с, т.е. почти в два раза ниже той, которую снаряд имеет при вылете из ствола нормальной длины, а кинетическая энергия меньше в три раза. После вылета дробовой снаряд компактной массой влетал в первый слой разрыхленной марли, не пробивая, увлекал ее в следующие слои и останавливался примерно через метр пути. Отрицательное ускорение и перегрузка при торможении были в шестнадцать раз меньше, чем при разгоне, и поэтому не могли вызвать дополнительное повреждение дроби. Повреждения при торможении если и могли произойти, то только в головных дробинках, меньше всего пострадавших при выстреле, а поскольку условия стрельбы для всех были одинаковыми, для сравнительной оценки это не имело особого значения.

Кроме определения степени деформации дроби, происходящей в начальный момент выстрела, было сделана попытка найти средство, уменьшающее ее. При этом мы исходили из соображений, что под воздействием перегрузки деформирование дроби происходит в сторону свободного пространства между ними.
Значит, если заполнить это свободное пространство сыпучим трудно сжимаемым материалом, то можно ограничить степень деформации. В качестве такого материала был использован крахмал, обладающий хорошей сыпучестью. То, что пересыпка дробового снаряда крахмалом, тальком, графитом и другими подобными материалами положительно влияет на кучность стрельбы, известно давно, только объяснения, почему это происходит, не было.
Для проверки высказанного предположения параллельно с патронами обычного снаряжения использовались и патроны, в которых дробовые снаряды были пересыпаны крахмалом. На заполнение свободного пространства между дробинами в патроне 12-го калибра уходило 2 г крахмала, поэтому для сохранения баллистических характеристик патронов снаряд дроби уменьшался также на 2 г. Из каждого ствола производилось по два выстрела каждым видом патронов. Вся уловленная дробь рассортировывалась по степени деформации на три условных группы: деформированная, поврежденная и круглая, сохранившая форму шара.*
Поскольку какой-либо методики определения степени деформации дроби нет, то для более или менее объективной оценки сортировка производилась следующим образом. Каждая дробинка, взятая пинцетом, бросалась с высоты 40 мм на внутреннюю сторону боковой стенки фарфоровой розетки диаметром 110 мм и высотой 25 мм таким образом, чтобы она коснулась ее примерно на половине высоты. Если дробинка не катилось, а скользила или, прокатившись в одну сторону, останавливалась, то она относилась к деформированным.
Дробинки, совершавшие два полных движения по дну розетки от одного края до другого и останавливавшиеся на третьем, относились к поврежденным.
Дробинки, совершавшие более трех полных маятниковых движений по дну розетки, относились к сохранившим шаровую форму. Собранная и рассортированная таким образом дробь в качестве примера приведено на фотографиях (рис. 111, 112).


edit log

vovgun
15-2-2005 02:44 vovgun    

Рис. 111.
Дробь от двух выстрелов патронами завода 'Азот'.(Вверху)

Рис. 112.
Дробь от двух выстрелов патронами завода 'Азот', дробовые снаряды которых были пересыпаны крахмалом.

Наглядно видна разница в качестве дроби обычных снарядов и пересыпанных крахмалом. Следует обратить внимание на то, что деформированные дробинки обычных патронов имеют острые кромки в местах повреждений, а у пересыпанных крахмалом они скруглены и имеют более обтекаемый вид.
Количество деформируемой в предварительный период выстрела дроби при прочих равных условиях зависит от ее твердости и конструктивных особенностей патронов. Значение твердости дроби видно из результатов стрельбы патронами 'Рекорд'своей дробью и дробью из патронов 'Легия-Стар'.
Влияние конструкции патрона, а точнее его пыжа-контейнера можно оценить по количеству деформированной одной и той же дроби после выстрелов патронами 'Легия-Стар' и 'Рекорд' (см. табл. 16). При этом следует у читывать, что среднее максимальное давление пороховых газов в патроне 'Рекорд' составляет 459 кгс/см2, а при снаряде, пересыпанном крахмалом - 517 кгс/см2, в то время как в патроне 'Легия-Стар' соответственно 646 и 683 кгс/см2.
Тем не менее, количество деформированной дроби в процентном отношении при выстреле патроном 'Рекорд' больше, чем при выстреле патроном 'Легия-Стар' - без крахмала на 7,2%, с крахмалом на 8,3 %.

Как уже отмечалось, в патронах 'Легия-Стар' упругий пыж из прессованной пробковой крошки ложится на ребра переменной высоты, имеющиеся на дне контейнера для дроби. При такой конструкции пыжа ударный характер нарастания давления пороховых газов амортизируется не только сжатием пыжа, но и его врезанием а ребра, на которых он лежит. Это удлиняет путь и время разгона дробового снаряда на начальном участке, снижает пиковую величину ускорения и возникающей в результате этого перегрузки.
В патронах 'Рекорд' древесноволокнистый пыж лежит непосредственно на плоском дне контейнера и амортизация обеспечивается только его упругостью, поэтому давление пороховых газов и создаваемое ими ускорение имеют более резкий характер, вызывающий даже при более низком среднем максималь?ном давлении более значительную деформацию дроби.
Как и следовало ожидать, более высокая поперечная нагрузка дробового снаряда патрона 'Магнум' 20-го калибра приводит к некоторому увеличению числа деформированных дробин, что не могло не отразиться на кучности стрельбы.
Можно ли с достаточным основанием считать, что в конце предварительного и начале первого периода выстрела* происходит основная деформация дроби? Думается, что да. И вот почему. *Первый (основной) период выстрела - период, в течение которого происходит горение порохового заряда в быстроменяющемся объеме, он длится от момента раскрытия завальцовки гильзы патрона да момента полного сгорания порохового заряда.

Рассмотрим три причины, считающиеся первостепенными в возникновении деформации дроби во время выстрела.

Деформация при переходе снаряда из гильзы в канал ствола.

Внутренний диаметр бумажной гильзы изготовляется в пределах 18,3- 18,6 мм (ГОСТ 7839-78), пластмассовой 18,5-18,8 мм (ГОСТ 23568-79). Каналы охотничьих ружей 12-го калибра изготовляются в пределах 18,2-18,6 мм.
Таким образом, в случае использования бумажной гильзы дробовой снаряд при входе в направляющую часть канала либо будет обжат в диаметральном направлении на 0,4 мм, либо получит возможность расшириться на 0,3 мм. При пластмассовой гильзе возможно обжатие на 0,6 мм или расширение на 0,1 мм. Все это может иметь место только при самом неблагоприятном сочетании размеров, что маловероятно по той причине, что технология изготовления стволов, в частности при доводке каналов до требуемого размера и чистоты, устроена таким образом, что размер канала около патронника всегда несколько большего диаметра, чем это предусмотрено чертежом.
Поэтому определение диаметра канала ствола начинается не у патронника, а на расстоянии 150 мм от казенного среза стволов. Таким образом, говорить о сколько-нибудь значительной деформации дроби при входе в канал ствола оснований нет. Следует иметь в виду и то, что патронник связан с направляющей частью канала ствола плавным переходным конусом, имеющим угол от 3,5 до 5?.

Истирание дробинок при движении по каналу ствола.

Трение дробинок, расположенных по периферии дробового снаряда, о стенки при движении по каналу ствола приводит к их деформации. Однако в настоящее время используются патроны с пыжами контейнерами, исключающими контакт дроби со стенками стволов. Использование контейнеров привело к повышению кучности стрельбы на 5 - 7% не только за счет того, что было устранено трение дроби о стенки стволов, но и за счет того, что было снижено разрушающее воздействие на дробовой снаряд пороховых газов во время периода последействия.

Повреждение дроби при прохождении дульных сужений.

Полностью исключить возможность некоторого повреждения дроби при ее прохождении через дульное сужение нельзя, но если мы обратимся к графику скорости и определим величину ускорения и перегрузки, действующих на дробовой снаряд на конечном участке пути в канале ствола, то увидим, что ускорение составляет всего около 10 м/с2, а перегрузка чуть больше 1g.
Незначительная перегрузка, создающая в дробовом снаряде слабое уплотнение, позволяет дроби при входе в дульное сужение перестраиваться без сколько-нибудь значительных взаимных повреждений.
Таким образом, при движении в канале ствола в дробовом снаряде могут возникнуть дополнительные повреждения дроби, но их удельный вес в общем объеме деформации, особенно в случае использования контейнеров, не может идти ни в какое сравнение с тем, который приходится но начальный период, когда снаряд еще находится в гильзе. Это подтверждается результатами выполненных исследований.

Для определения влияния, оказываемого деформированными дробинками на структуру и состояние снопа дроби, находящейся в свободном полете на траектории после вылета из ствола, были произведены стрельбы такими же патронами, какие использовались для получения деформированных снарядов, на кучность стрельбы.
Стрельба производилась из баллистических стволов 12-го калибра и 20-го калибра 'Магнум' как из цилиндрических стволов, так и с дульным сужением 0,5 мм (получок). Из каждого ствола производилось по 10 выстрелов всеми видами патронов и определялась кучность стрельбы на дистанции 35 м. Результаты, полученные при стрельбе на деформацию и кучность стрельбы патронами всех испытывавшихся типов, сведены в таблицу 16, из которой видна зависимость между количественным отношением деформированных дробин в снаряде и кучностью стрельбы.

Несомненно, что дробь, имеющая форму правильного шара, является лучшей для дробового выстрела, и любое нарушение формы не только увеличивает сопротивление воздуха, но и создает предпосылки к возникновению аэродинамических сил, отклоняющих деформированные дробинки от полета по баллистической траектории.

Мы рассмотрели изменения, которые происходят в дробовых снарядах в ходе внутрибаллистического процесса в предварительный и первый периоды выстрела. Теория баллистики предполагает наличие в баллистическом процессе второго периода выстрела - периода от момента полного сгорания порохового заряда до момента вылета пули (снаряда) из канала ствола. Если при выстреле из нарезного оружия этот период не вносит каких-либо значительных изменений в результат выстрела, то при выстреле из гладкого ствола дробовой снаряд у большинства ружей проходит через дульное сужение различной степени, что оказывает в совокупности с периодом последействия значительное влияние на внешнебаллистические характеристики выстрела.
В разделе 3.2. (рис. 27) приведены основные типы дульных сужений и расширений, повышающих или снижающих кучность дробовых выстрелов. Практика подтверждает, что дульные сужения (чоки) при прочих равных условиях (качество и тип патрона, условия и дистанция стрельбы) повышают кучность дробовой осыпи и, следовательно, эффективность стрельбы на большом расстоянии.

Рассмотрим поведение дробового снаряда с момента его вылета из дульного среза ствола, влияние на его строение и поражающую способность качественных изменений, происшедших как в результате внутрибаллистических процессов, так и в результате действия тех сил, которым он подвергается при полете по траектории.

Условимся, что выстрел произведен из цилиндрического канала ствола ружья Иж-39К патроном, дробовой снаряд которого находился в контейнере пластмассового пыжа с обтюратором. Завальцовка гильзы выполнена способом 'звезда'.
На рисунке 113 изображено начало выхода дробового снаряда из дульного среза ствола. Как только торец контейнера начинает выходить из дульного среза, его лепестки раскрываются, освобождая дробовой снаряд. Раскрытие контейнера происходит под воздействием высокого давления воздуха, находящегося в нем, и лобового сопротивления, возросшего вследствие образования скачка уплотнения. Несмотря на относительно небольшое ускорение, сообщаемое давлением пороховых газов дробовому снаряду в дульной части ствола, оно создает в нем продольное сжатие, вызывающее стремление к радиальному расширению, которому препятствуют стенки ствола.
С выходом контейнера с дробью за пределы ствола дробовой снаряд получает беспрепятственную возможность радиального расширения, чему способствует дополнительный импульс, сообщаемый через пыж истекающими вслед за ним с большой скоростью пороховыми газами.


Рис. 113.
Выход дробового снаряда в контейнере из дульного среза цилиндрического ствола: С - лобовое сопротивление воздуха;
Р - давление пороховых газов на дно пыжа-контейнера; Г - головная волна (скачок уплотнений)

На рисунке 114 показано положение дробового снаряда на некотором отдалении от дульного среза ствола, когда еще продолжается период последействия пороховых газов. Лепестки контейнера встречным потоком вывернуты назад, пыж, на дно которого продолжают действовать пороховые газы, оказывает разрушающее воздействие на заднюю часть дробового снаряда, сообщая входящим в него дробинкам боковые импульсы, под влиянием которых и происходит а дальнейшем рассеивание дробового снаряда на дистанции.

edit log

vovgun
15-2-2005 03:03 vovgun    

Рис. 114.
Дробовой снаряд в конце периода последействия пороховых газов:
П - область активного последействия пороховых газов; Р - дульное давление пороховых газов, определяющее их энергию в период последействия; С - лобовое сопротивление воздуха; Г - головная волна (скачок уплотнения).

Период последействия закончится, когда давление пороховых газов на дно контейнера уравновесится сопротивлением воздуха. С этого момента начнется свободный полет дроби по баллистической траектории. С окончанием периода последействия пороховых газов несимметричность обтекания и сопротивления воздуха приводит к тому, что пыж-контейнер переворачивается задом наперед и в таком положении, подобно волану бадминтона, с нарастающим отставанием следует за дробовым снарядом до 30 - 40 м.

Приведенная схема в принципе довольно точно отражает происходящий процесс, хотя на самом деле все происходит несколько сложнее. Так, перевертыванию пыжа-контейнера способствует смещение струи пороховых газов вверх вследствие того, что с открытием канала ствола после вылете дробового снаряда с контейнером вступает в действие вторая (реактивная) составляющая силы отдачи, поднимающая дульную часть ствола и меняющая направление истечения газов.
Действуют еще некоторые факторы, влиянием которых мы пренебрегаем, чтобы избежать чрезмерного усложнения рассматриваемой проблемы. На рисунке 115 воспроизведена теневая фотография, сделайся в 3 м от дульного среза, на которой хорошо виден дробовой снаряд с плотным ядром в головной части и значительно расширившейся задней частью и летящий следом за ним чуть выше его продольной оси перевернувшийся задом наперед пыж-контейнер.


Рис 115.
Теневая фотография дробового снаряда в 3 м от дульного среза после выстрела из ствола и с цилиндрическим каналом.
Перед головной частью снаряда отчетливо видна звуковая волна, часто называемая головной, образованная группой дробин, расположенной в передней части снаряда, а также вторая звуковая волна, порожденная группой дробин, расположенной в задней части летящего снаряда.

Известно, что по углу расхождения ветвей звуковой волны можно приблизительно определить скорость полета снаряда, которая равна отношению скорости распространения звука в воздухе к синусу половины угла расхождения ветвей звуковой (головной) волны снаряда.
В рассматриваемом случае угол расхождения ветвей передней звуковой волны ровен 156?, синус половины этого угла - 0,9781. Следовательно, скорость головных дробин снаряда 340/0,9781=337 м/с. Угол расхождения ветвей второй звуковой волны около 110?, следо?вательно, скорость дробин ее образовавших равна 340/0,8192=415 м/с.
Запомним этот результат, хотя он может показаться парадоксальным, т.к. вскоре мы к нему вернемся.

За ядром снаряда тянется широкий шлейф воздуха, приведенного в вихревое состояние, в котором движется основная масса дроби. Между снарядом и пыжом-контейнером протянулась цепочка из дробин, отделившихся от пыжа во время его перевертывания.
На рассматриваемой фотографии видно начало превращения дробового снаряда в дробовой сноп, форма и размеры которого на различной дистанции будут зависеть главным образом от того, какие по силе и направлению импульсы получили дробины в период последействия пороховых газов, а также от тех аэродинамических сил, которые будут возникать и действовать на них во время полета.

Дополнительный импульс, полученный хвостовой частью снаряда в период последействия, приведет к возникновению внутренних сил, аналогичных тем, которые заставляют бильярдные шары разлетаться в стороны при ударе в пирамиду, с той разницей, что шаров здесь много больше, они имеют множество степеней свободы, и происходит это во время их полета по баллистической траектории куда с большей скоростью. Чем сильнее первоначальный импульс, тем с большей силой и, следовательно, скоростью разлетаются дробины в стороны от траектории.

Боковые импульсы, получаемые дробинами, неизмеримо малы в сравнении с тем, который получила каждая из них при вылете из ствола в направлении к цели, и, тем не менее конечное отклонение но дистанции 35 м в сторону может быть достаточно большим - до 0,5 м.
Именно в период последействия пороховых газов в дробовом снаряде возникают силы, определяющие характер и величину его рассеивания на дистанции.
Имеются еще два фактора, способствующие рассеиванию, действие которых проявляется по окончании периода последействия.
Один - это деформированная дробь, которая, вызывая значительное сопротивление воздуха, не только быстро теряет скорость и растягивает сноп в длину, но и в зависимости от своего положения к встречному потоку воздуха вызывает появление аэродинамических сил, отклоняющих дробины от первоначального направления и увеличивающих вероятность соударений с соседними дробинами, что также ускоряет процесс рассеивания.
Другой фактор, способствующий рассеиванию, - различие условий, в которых оказываются дробины головной и центральной частей снаряда, сохранившие сферическую форму.
В принципе все дробины снаряда, вылетающие из ствола с цилиндрическим каналом, имеют одинаковые скорости и ровные величины кинетической энергии. Передние, встретившись с сильным лобовым сопротивлением, усиленным образовавшейся головной волной) затрачивают но его преодоление значительную часть энергии и быстро теряют скорость, в то время как следующие за ними, находясь как бы в аэродинамической тени, затрачивают на преодоление сопротивления меньше энергии и медленнее теряют спорость.

Вот почему определение скоростей по углу расхождения ветвей звуковых волн показало, что задние дробины обладали на начальном участке пути большей скоростью, чем головные. Вследствие образующейся разности скоростей задние дробины настигают передние и, сталкиваясь с ними, изменяют их и собственное направление полета. На начальном участке пути, когда дробовой снаряд петит компактно, вероятность соударений наиболее велика.
В тех случаях, когда задние дробины обгоняют передние, проходя в промежутках между ними, они принимают на себя работу по преодолению лобового сопротивления с соответствующим увеличением расхода энергии и потерей скорости. Обогнанные дробины, оказавшись позади обогнавших, меняются с ними не только месторасположением, но и условиями, в которых совершается полет.
Таким образом, через некоторое время вновь происходит изменение в соотношении скоростей и, следовательно, очередная перемена мест. Происходящее напоминает прием, используемый велосипедистами во время командных гонок, когда для поддержания высокой скорости происходит периодическая смена лидера. Перестроение в дробовом снаряде происходит главным образом в его головной и центральной частях, состоящих преимущественно из сферических и мало поврежденных дробин с примерно одинаковыми коэффициентами сопротивления, и продолжается до тех пор, пока расстояние между ними не станет достаточно большим, а скорости примерно одинаковыми.

В результате выстрела из ствола с цилиндрическим каналом дробовой снаряд под влиянием перечисленных факторов интенсивно рассеивается. Как это видно на теневых фотографиях, сделанных в 3 и 6 м от дульного среза (рис. 116 и 117), в строении дробового снаряда произошли заметные изменения. За 3 м пути, на что потребовалось всего 0,009 с, площадь поперечного сечения увеличилась в 6,2 раза, а занимаемый объем почти в 17 раз.


Рис. 116.
Теневая фотографий дробового снаряда в 3 м от дульного среза цилиндрического ствола после выстрела из стендового ружья Иж-39К.

Рис. 117.
Теневая фотографии дробового снаряда в 6 м от дульного среза цилиндрического ствола после выстрела из стендового ружья Иж-39К.

Наибольшее относительное расширение наблюдается в задней части, подвергшейся наибольшему воздействию в период последействия и состоящей к тому же преимущественно из наиболее деформированных дробин, ее диаметр увеличился с 12 до 30 см, т.е. в 2,5 раза; диаметр ядра увеличился с 5 до 8 см, в 1,6 раза, а длина снопа с 14 до 31 см, или в 2,2 раза.

Иначе происходит формирование дробового снаряда после выстрела из канала ствола с дульным сужением. Рассмотрим этот процесс на примере выстрела из ружья Иж-39Т, предназначенного для спортивной стрельбы на траншейном стенде, имеющего стволы длиной 750 мм, нижний ствол чок (1 мм), верхний - сильный чок (1,2 мм). Патрон использовался такой же, как и при стрельбе из ствола без дульного сужения. Стрельба производилась из верхнего ствола.

edit log

vovgun
15-2-2005 11:06 vovgun    

Рис. 118.
Прохождение дробового снаряда через сильное дульное сужение:
А) вход дробового снаряда а дульное сужение, где V - скорость, сообщаемая периферийным дробинкам профилем дульного сужения, направлена к центру, V1 - скорость снаряда перед дульным сужением, VR - равнодействующая скорости;
Б) перестройка дробового снаряда в дульном сужении, где ДV - приращение скорости
головных дробинок, приобретаемое в дульном сужении, V1+ ДV - суммарная скорость головных дробинок, V1 - скорость пыжа-контейнера при входе е дульное сужение, V2 - скорость пыжа-контейнера в дульном сужении (V2<V1).
В) выход дробового снаряда из дульного сужения: дробовой снаряд уходит вперед, а пыж-контейнер, сопротивляясь радиальному сжатию, которому он подвергается в дульном сужении, притормаживается (V3<V2).

На рисунке 118 показано прохождение дробового снаряда в пыже-контейнере через сильное дульное сужение ствола. Входя с большой скоростью в дульное сужение (рис. 118А), периферийные дробины, направляемые стенками дульного сужения, имеющего форму, приближенную к параболе, смещаются к центру и оказывают давление как на соседние дробины вследствие сокращения длины окружности, так и на находящиеся внутри снаряда. Можно предположить, что в первоначальный момент головные дробины под воздействием этого выжимающего усилия, направленного в сторону открытого конца (рис.118Б), приобретут некоторое ускорение, но по мере вхождения пыжа-контейнера с дробовым снарядом в дульное сужение начнут проявляться вследствие уплотнения основной массы снаряда силы торможения. Это приведет к удлинению дробового снаряда, выходящего из ствола, и созданию разницы в скоростях между головными и задними дробинами. Кроме того, если инерция тяжелого дробового снаряда (при его довольно рыхлой структуре) позволит ему довольно легко пройти через дульное сужение, то пыж-контейнер, обладающий незначительной инерцией вследствие малой объемной плотности материала, но большим сопротивлением радиальному сжатию, которому он подвергается в дульном сужении, значительно притормозится (рис. 118В). В результате этого кратковременного торможения пыжа-контейнера разность скоростей дробового снаряда и пыжа увеличится настолько, что, несмотря на ускорение, сообщаемое пыжу пороховыми газами в период последействия, он не настигнет ушедший вперед дробовой снаряд и не окажет на него разрушающего воздействия.


Рис. 119,
Теневая фотография дробового снаряда в 3 м от дульного среза ствола с сильным (1,2 мм) чоком после выстрела из стендового ружья Иж-39Т.
При всех съемках дробовых снарядов на расстоянии 3 м от дульного среза после выстрела из ствола с чоком 1,2 мм ни разу в кадре не был зафиксирован пыж-контейнер и дробовой снаряд не имел следов его воздействия, в то время как после выстрелов из
цилиндрического ствола пыж-контейнер фиксировался вблизи от дробового снаряда. На рисунке 119 воспроизведена фотография дробового снаряда в 3 м от дульного среза после выстрела из ствола с дульным сужением 1,2 мм, а на рисунке 120 - в 6 м от дульного среза.
В таблице 17 приведены основные параметры всех дробовых снарядов (снопов), формы и структуры которых хорошо видны на воспроизведенных фотографиях.
Из данных таблицы видно, что после выстрела из стволов с сильным чоком дробовой снаряд значительно дальше летит компактной массой и его объем на пути от 3 до 6 м увеличивается всего в 5 раз, в то время как объем, занимаемый снарядом, выпущенным из цилиндрического ствола, возрастает почти в 17 раз. Следует обратить внимание на принципиальную разницу в структурных изменениях, происшедших в снарядах за рассматриваемый период. В 6 м от дульного среза дробовой снаряд из цилиндрического канала относительно равномерно заполняет занимаемый объем пространства, и лишь в передней его части заметна небольшая остаточная концентрация дроби.


Рис. 120.
Теневая фотография дробового снаряда в 6 м от дульного среза ствола с сильным (1,2 мм) чоком после выстрела из стендового ружья Ик-39Т,
У дробового снаряда из сильного чока в 3 м от дульного среза распределение массы дроби по длине приблизительно равное, причем можно заметить начавшееcя расширение не хвостовой, как у снаряда, выпущенного из цилиндра, а в головной части. В 6 м основное количество дроби сконцентрировалось в передней части, в то время как хвостовая часть, занимающая почти половину длины, состоит примерно из 10-15% дроби, входящей в снаряд. Обращает на себя внимание и то, что, несмотря на незначительные путь и время, отделяющие этот снимок от предыдущего, наиболее значительное расширение произошло в головной части снаряда. Отмеченная концентрация дроби в передней части снаряда могла произойти только при наличии разности скоростей между передними и задними дробинами, причем эта разница должна быть в пользу задних дробин. Догнать впереди бегущего можно только при одном из двух условий: либо самому увеличить скорость, либо преследуемый должен замедлить свой бег. В данном случае задние дробины, вылетевшие из ствола с той же скоростью, что и передние, увеличить скорость не могут. Следовательно, сосредоточение дроби в передней части произошло в результате того, что передние дробины замедлялись быстрее, чем задние. При малом расстоянии между дробинами неизбежны их столкновения, в том числе и боковые, которые способствуют ускоренному рассеиванию этой части снаряда.
При разности скоростей дробин, учитывая, что при сближении передние дробины замедляются быстрее преследующих, задние настигнут и столкнутся с передними, находящимися перед ними. Если обгон произойдет без столкновения, то обогнавшая группа дробин займет на какое-то время лидирующее положение. Основная причина рассеивания дроби при выстреле из ствола без дульного сужения - непосредственное воздействие на дробовой снаряд порохового пыжа в период последействия пороховых газов, энергия и длительность которого определяются величиной дульного давления.

Дульные сужения влияют на степень воздействия пыжей на дробовые снаряды. При малой величине дульного сужения происходит слабое торможение порохового пыжа, но и в этом случае оно отразится на кучности стрельбы. При сильном дульном сужении можно полностью исключить воздействие пыжа на дробовой снаряд и получить максимально достижимую для данного ствола (и патрона) кучность выстрела.
Наличие в дробовом снаряде деформированной дроби в известной мере повлияет на величину и характер рассеивания. Кроме того, она, значительно больше затрачивая энергии на преодоление сопротивления воздуха, чем дробины, сохранившие правильную сферическую форму, на всей дистанции будет обладать меньшей по сравнению с ним кинетической энергией.
В ходе описываемых исследований были произведены экспериментальные стрельбы для получения сравнительных результатов по пробивной (поражающей) способности выстрелов патронами, имеющими в своих дробовых снарядах различные количества деформированной дроби. Основные характеристики использованных патронов следующие: дробь N5, масса дробового снаряда 32 г, количество дробин в заряде 195 штук, заряд пороха 'Сокол' 2,15 г; дробь N7, масса дробового снаряда 36 г.
количество дробин 337 штук, заряд пороха 'Сокол' 2,25 г.
Гильзы патронов пластмассовые, завальцовка способом 'звезда', пыжи пластмассовые с контейнерами для дроби и обтюраторами. Снаряжение патронов производилось тремя вариантами, отличавшимися составами дробовых снарядов:
первый вариант - снаряд целиком состоит из дроби, заранее деформированной предварительными выстрелами;
второй вариант - стандартный патрон заводского снаряжения;
третий вариант - снаряд стандартной дроби пересыпан крахмалом, причем вес дробового снаряда уменьшался но 2 г, которые компенсировались таким же весом использованного крахмала.
Число дробин N5 - 180 штук, N7 - 317 штук.
Первый выстрел производился патроном с деформированной дробью, после чего свободно висящий лист четырехмиллиметровой фанеры размером 1,5 х 1,5м переворачивался, и по его другой стороне производился выстрел стандартным патроном. После подсчета результатов и отметки попаданий двух первых выстрелов лист снова переворачивался, и по его стороне, в которую уже был сделан выстрел деформированной дробью, производился выстрел патроном, снаряд которого был пересыпан крахмалом. Полученные результаты приведены в таблице 18.

click for enlarge

edit log

vovgun
15-2-2005 11:48 vovgun    

Данные таблицы подтверждают ранее полученные результаты о влиянии деформированных дробин на степень рассеивания дробового снаряда и, кроме того, показывают обратную зависимость кинетической энергии дробового снаряда на дистанции от количества имеющейся в нем деформированной дроби.
Чем больше в снаряде деформированной дроби, тем меньшей кинетической энергией он обладает на дистанции поражения. Очевидно, этим и объясняются те случаи, когда говорят, что ружье живит, т.е. дробь в дичь попадает, перья летят, а раненая дичь от охотника уходит. Сообщая об этом, охотники пишут, что ни усиление пороховых зарядов, ни увеличение дробовых снарядов не помогают, и ружье продолжает живить.
Коль это связано с деформацией дроби, то тогда действительно увеличение снарядов и зарядов может привести к прямо противоположным результатам, так как и в том и в другом случае это приведет к повышению максимального давления пороховых газов, которое (особенно при плохо амортизирующих пыжах и мягкой дроби) увеличит степень и объем деформации дробового снаряда и еще больше снизит эффективность выстрела. Сдается, что это случается у тех охотников, которые в расчете на возможное поражение дичи на чрезмерно большом расстоянии злоупотребляют и зарядами, и снарядами.

Можно с уверенностью говорить о двух подтвержденных исследованиями способах повышения эффективности дробового выстрела. Первое - использование при снаряжении патронов хорошо амортизирующих пыжей, и второе - заполнение свободного пространства между дробинами легкосыпучим, хорошо уплотняющимся материалом, препятствующим деформированию дроби. Проблема эффективности дробового выстрела рассматривалась при применении охотничьих патронов, снаряженных свинцовой дробью.
Свинцу как основному материалу для изготовления главного поражающего элемента выстрела было отдано предпочтение благодаря присущим ему технологическим преимуществам, среди которых следует отметить пластичность (известен древний способ домашнего приготовления дроби обкатыванием вьюшкой на чугунной сковороде рубленых кусочков свинца), легкая обрабатываемость и хорошие литейные качество.
С этими достоинствами свинца связаны и порождаемые при его применении недостатки. Это в первую очередь легкая деформируемость свинца вследствие слабой связи между его зернами, а также освинцовка поверхности каналов стволов, происходящая в результате расплава периферийных дробин при трении о стенки канала (температура плавления свинца всего около 330? С). Трудноудаляемая освинцовка поверхности канала ствола способствует развитию коррозии, появлению сыпи, развивающейся впоследствии в раковины. Попытки создать дробь, лишенную этих недостатков, предпринимались давно.
Известна чугунная и стальная дробь, стойкая против деформации. Использование такой дроби в свое время не получило распространения главным образом вследствие того, что стальной и особенно чугунной дробью повреждался (царапался) и изнашивался канал ствола. Сейчас вновь возник интерес к такой именно дроби и она стола применяться в более широких масштабах. Этим мы во многом обязаны получившим большое распространение пластмассовым пыжам-контейнерам, исключившим контакт дроби со стенками канала ствола во время выстрела.
Уменьшение кинетической энергии дробин в результате снижения массы каждой из них из-за разных объемных плотностей свинца и стали может быть компенсировано некоторым увеличением начальной скорости, имея в виду тот факт, что недеформированная дробь, имеющая форму правильного шара, вызывая меньшее сопротивление воздуха в сравнении с деформированной, дольше сохраняет полученный при выстреле запас кинетической энергии на дистанции полета.

Недеформированная дробь во время полета будет испытывать влияние сил гравитации и сопротивления воздуха. Боковые составляющие аэродинамического сопротивления, которые возникают при полете деформированной дроби в результате ассиметричности ее формы, не будут здесь иметь место, что положительно скажется на величине рассеивания дробового снопа.
Степень рассеивания будет определяться только теми боковыми импульсами, которые дробины получат в период последействия пороховых газов и от соударений между самими собой во время полета по заданной траектории. Все это окажет положительное влияние на величину и характер рассеивания всего дробового снаряда.
Вторая и, пожалуй, главная причина возрождения интереса к стальной дроби связана с обострившимися экологическими проблемами...В ряде стран Европы и в некоторых штатах Америки уже сейчас запрещено использование свинцовой дроби в охотничьих патронах. Вместо нее используется высококачественная стальная дробь. Нашей промышленности также следует начать работы в этом направлении с проведения необходимых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для определения требований к изготовлению экологически безопасных патронов, обеспечивающих оптимальные внутри - и внешнебаллистические характеристики выстрелов стальной дробью.

==========================================
По дробовому выстрелу всё.
Ведущим раздела моё почтение.

edit log

Mikl
15-2-2005 23:06 Mikl    

quote:
Originally posted by vovgun:

По дробовому выстрелу всё.
Ведущим раздела моё почтение.



Cильно... и наступил на любимую мозоль...

VITALL
17-2-2005 05:53 VITALL    

Вот это я понимаю - ДОСТОВЕРНЫЕ снимки.
Но, а как же пыж-контейнер в 20-30 (у меня было и вообще сквозь утку) метрах от ствола?
По статье, он уже в 3 метрах переворачивается и летит задом наперед
Покет
15-3-2005 22:31 Покет    

ААААААААААААА !!!!!!!!!
Mikl
15-3-2005 22:44 Mikl    

quote:
Originally posted by Покет:
ААААААААААААА !!!!!!!!!

Хорошая травка, это, пацака торкнуло.....

Покет
16-3-2005 17:36 Покет    

Yevgeniy
18-4-2005 19:47 Yevgeniy    

Интересно, сколько можно хранить снаряженные с крохмалом патроны, небоясь спресовки?
vovgun
18-4-2005 20:46 vovgun    

Точно ответить не возьмусь, но стрелял 2-3х летними, осыпь в норме, окон не было. Думается срок годности неподмоченого патрона будет ограничен сроком годности пороха. Для контроля недолго ведь и вскрыть патрончик-другой и проверить состояние крахмала.
Yevgeniy
19-4-2005 14:26 Yevgeniy    

vovgun, а как ты завальцовываешь патрон? У меня через "звездочку" иногда в стволе высыпается крохмал.

vovgun
19-4-2005 17:40 vovgun    

Зубов бояться - в ... не давать
Завльцовываю чтоб не высыпался, или пластиковый дробовой пыж, потом подзавальцовываю слегка.
Под звёздочку можно тоненький 1-2мм кусочек ДВ пыжа.

edit log

DANTES
2-5-2005 00:06 DANTES    

Здрасте... Новичок я на форуме. Но стрелково-охотничий стаж 24г. Даже когда-то работал начальником патронного производства лет 6.Перечитал я эту всю азбуку... согласен. Но упустили один очень немалаважный момент внутренней баллистики. В процессе разгона дробового снаряда в стволе воздух, находящийся в канале ствола, прессуется до солидного давления на переднем фронте прямо перед дробью. И, как следствие этого, запрессовывается в дробовой снаряд очень интенсивно. Сразу после выхода из ствола, воздух, не удерживаемый более стенками ствола, расширяется и расталкивает дробовой снаряд. (Вспомним как резкая дробь живит пернатую дичь).Этот процесс где-то сродни процессу дросселирования (резкий сброс давления). Если потерпите несколько дней, то выложу несколько фото специальных инвекторов с продольными или же поперечными щелями, которые называю компенсаторами. Выполняет такой компенсатор триединую задачу по улучшению качества выстрела. Первое: сбрасывает (частично,конечно) излишнее давление воздуха перед снарядом дроби. Второе: притормаживает пыж-концентратор при выходе из ствола для того, чтобы он не разбивал дробовой снаряд при выходе (см. фото выше). Третье: сбрасывает дульное давление пороховых газов. Такие насадки испытывались на балстволе тогда еще существующей ТАЙГИ в Туле. Примечательно, что нулевая скорость ( на срезе ствола) была равна контрольной (без компенсатора). А вот вторая на 25-30 м/сек больше! Не сразу было понятно почему. Ответ простой: кучность намного меньше и нет "оторванных" дробин. Многих друзей обеспечил такими насадками-компенсаторами. Есть и недовольные: попасть тяжело...
vovgun
3-5-2005 03:05 vovgun    

Про повышение давления внутри снаряда очень интересное замечание. Нигде не встречал упоминаний о таком эффекте.
Инвектор, вероятно, является одним из вариантов компенсаторных отверстий, выполненых перед чоками на стволах некоторых ружей?
Если возможно, дополните фото описанием технических подробностей (размеры и технология изготовления)
Как работает инвектор в паре с контейнером, насколько ощутим эффект по сравнению с выстрелом без контейнера?
Поясню: контейнер при движении через инвектор наверное перекрывает часть щелей, и повышенное давление воздуха внутри снаряда не упадёт до уровня, полученного при выстреле без него.

Rem 7
3-5-2005 08:51 Rem 7    

Привет! Уточняю: Сброс лишнего давления воздуха происходит не через боковую поверхность, когда дробь проходит через инвектор-компенсатор, а с переднего фронта перед дробовым снарядом, как раз на последних 10 - 14 см. До конца этот процесс еще не изучен, а материально-технической базы нет и в помине...

edit log

DANTES
3-5-2005 19:50 DANTES    

TO VOVGAN. Уменя эскизы не помещаются (пока) в почтовом ящике. Я начинающий ЮЗЕР. Завтра со спецом выложу и фото и эскизы под БЕРЕТТУ. Ищу компаньонов , связанных с высококвалифицированными токарями по внедрению аналогичных конструкций. На выставке этими разработками очень заинтересовал итальянцев, а в руки им дать было нечего. Просят десяток штук для проведения всесторонних испытаний при стрельбе. Фирма называется RC.
click for enlarge
click for enlarge
DANTES
4-5-2005 19:45 DANTES    

Как и обещал, выложил фото трех насадок ( нижняя для ВИНЧЕСТЕРА) и эскиз для беретовской насадки. На фото она средняя. Технологию - компаньонам при встрече...
  всего страниц: 5 :  1  2  3  4  5 

следующая тема | предыдущая тема

похожие темы
 Внутренняя баллистика 
 О внутренней баллистике дробового выстрела 
 Внешняя баллистика ПУЛИ 
 Реалистична ли баллистика в фильме Особо опасен 
 Баллистика револьверного выстрела 
 Дробовой выстрел. Внутренняя баллистика. Снаряжение патронов

  Guns.ru Talks
  Баллистика.
  Баллистика дробового выстрела. ( 1 )
guns.ru home