Физика процессов выстрела

процессы в гильзе,

так гильзы разные есть, латунь, сталь. Соответственно и процессы будут немного отличаться.
З.Ы Это не Вы?
posadfm.ru

В той теме бесполезно.)
колебания ствола - есть ли у кого запись реальных поперечных вибраций? Могу только сказать, что их амплитуда резко и неравномерно меняется в процессе выстрела.

Тема колебаний ствола

Пока можно отодвинуть в дальний угол.

Я бы хотел обсудить, как кто понимает физические процессы влияния глубины посадки пули на кучность

Остальные процессы пока отодвигаем в угол

Что именно обсуждать в посадке?
Выстрел это удар. Глубиной посадки мы меняем силу удара пули по пульному входу. И снова возвращаемся к записи реальных, а не теоретических колебаний. Потому что там есть периоды и всплеска и уменьшения почти до нуля. Методом тыка пробуем попасть моментом вылетом пули в период минимальной амплитуды.

Что именно обсуждать в посадке?
Выстрел это удар

Даже если после обсуждения придем опять к методу тыка, обогатимся углублением в физику процесса)).
Вы говорите удар. Давайте порассуждаем, в какой момент могут зародиться вибрации. Срабатывание ударника к этому не приведет. Срабатывание капсюля тоже. Страгивание пули тоже. Дальше давайте пока рассмотрим, что пуля не в джампе, а в нарезах. Стронувшись, она начинает проталкиваться через пульный вход. Усилия растут, давление растет, но удара пока нет. И вибраций пока нет. На мой взгляд, критический момент, когда пуля почти прошла пульный вход, поля нарезов отформовались и усилие сопротивление нарезов резко упало до силы трения. А в пространстве ствола и гильзы уже большое и быстро растущее давление, под действием которого ствол от патронника до донца пули растянут, пуля вылетает в ствол из пульного входа как пробка из-под шампанского, ствол резко сжимается, и это сжатие усиливается растущим давлением в радиальном направлении. В этот момент возникает продольная волна расширения - сжатия. Но тогда это не удар пули по пульному входу, а наоборот, сброс напряжения ствола при проходе пули через пульный вход. Больше пока не вижу мощных источников колебания ствола, кроме этого. Или я чего-то не понимаю?

Забанили? Ниче, не один такой.

Пока не успели)). Еще и рот не раскрыл, пока не за что, пока я хороший))

Полагаю, что по как по внутренней, так и по внешней баллистике, а также по газодинамике не одна диссертация написана.. . Планируется здесь всё это выложить?

Диссертации написаны, а процессы не описаны )). Если у Вас есть список таких диссертаций, поделитесь, пожалуйста. Ладно?

Планируется здесь всё это выложить

Предлагаю сьесть слона по кусочкам. Сначала предлагаю обсудить только одну загадочную тему, как влияет глубина посадки пули (положение пули в стволе) на кучность

Пока можно отодвинуть в дальний угол.
#8
P.M. Ц

Отодвинули

Что именно обсуждать в посадке?
Выстрел это удар

После страгивания на пулю действует несколько сил. 1) сила давления, 2) небольшая сила трения по дульцу, 3) небольшая (пока) сила инерции, 4) большая сила сопротивления нарезов пульного входа, 5) сила трения пули о канал ствола. Чтобы пройти пульный вход, нужно протиснуться на 1-2 диаметра пули. В это время давление растет и пуля растягивает ствол в осевом направлении. Одновременно давление растягивает ствол в радиальном направлении. Кроме того, пуля также механически растягивает ствол в радиальном направлении. И в какой-то момент сила сопротивления преодолена, напряженно-деформированное состояние ствола приходит в новое равновесие с резким продольным сокращением и возникновением вибраций, а пуля получает чудовищное ускорение и начинает набирать скорость.

Что именно обсуждать в посадке?
Выстрел это удар.

Удар мог бы возникнуть донцем гильзы по зеркалу затвора при расширении гильзы и страгивании пули, но в момент страгивания пули давление еще очень низкое, максимум 20-50 бар, реактивной силы от пули нет, потому что скорость еще очень низкая, 10 максимум 20 м/с, реактивной силы от истекающих в ствол из гильзы газов пока нет, потому что между гильзой и задонным пространством пули еще и объема нет, до врезания в пульный вход пуля проходит 1-2 мм, а вообще меньше, то есть, она пока в дульце гильзы. От того, что ствол под действием давления пороховых газов начинает растягиваться, вибраций не возникнет, нет никакого скачка для этого. Получается, что первый процесс, способный вызвать вибрации ствола - это выскок пули из пульного входа.

низкое, максимум 20-50 бар,

Очень уж низкое Вы взяли давление.

колебания ствола - есть ли у кого запись реальных поперечных вибраций?

Мне представляется, что поперечные вибрации не являются главной причиной повышения или развала кучности. Не сложно прикинуть, что при стандартной длине и толщине ствола период первой моды поперечных колебаний сильно больше 1 миллисекунды, и даже вторая-третья моды не имеют достаточного периода, чтобы вызвать несколько кучных полок и резкие изменения кучности по границам кучных полок. Ну и к тому же поперечные колебания довольно плавные.
Мне представляется, что за кучные полки и резкое изменение кучности несут ответственность продольные колебания. Здесь при скорости звука в стали 5000 м/с как раз волны сжатия - расширения дульного среза будут идти раз в 0.2 мс, что согласуется с частотой кучных полок (примерно 0,01 дюйм глубины посадки пули).

Мне представляется, что за кучные полки и резкое изменение кучности несут ответственность продольные колебания.

Не озвучен механизм возникновения продольных колебаний.

Очень уж низкое Вы взяли давление.

Давайте уточним. Усилие страгивания пули, если не произошло наволакивание или диффузной сварки, должно быть не выше усилия посадки пули. Возьмем площадь донца пули 0,3 см2, умножим 20-50 бар на 0,3 см2 и получим 6-15 кг. Теперь поставьте сверху на пулю 6-15 кг, делаем натяг 0,001-0.002. Как считаете, зайдет пуля в дульце, если на нее сверху надавить с усилием 6-15 кг? У меня заходит легко. Если считаете, что не зайдет, ну тогда прибавьте к 50 барам сколько надо. Непринципиально, потому что все расно это будет мало. Для сравнения, давление форсирования, при котором пуля проходит пульный вход, в 10 раз больше - примерно 250-500 бар.

Предлагаю не использовать эпитеты чудовищно, огромное и т. д. И т. п.
Инженеры оперируют цифрами.

На выходе из гильзы пуля уже имеет скорость около 100 м/с.
Капсюль дает именно детонацию - то есть взрыв. Почему это он не даст ударного воздействия.

Не озвучен механизм возникновения продольных колебаний.

Попробую еще раз попытаться озвучить механизм возникновения продольных колебаний. Как я его вижу, конечно, могу ошибаться.
Давайте представим, что ствол резиновый. Когда порох начал постепенно воспламеняться и давление превысило усилие страгивания пули, она начала продвигаться по пульному входу, при этом трение о дульце пулю уже не держит и на ствол начинают действовать растягивающие силы - с одной стороны, это сила давления на донце гильзы, через него на зеркало затвора, через него на боевые упоры, через них на ствольную коробку, а через нее на патронник. Эта растягивающая сила действует в одном направлении. С другой стороны пуля давит в нарезы пульного входа, они сопротивляются и возникает вторая сила, действующая на ствол и растягивающая его в другом направлении. То есть, две разнонаправленные силы растягивают ствол, плюс еще сила трения. Одновременно паторонник и ствол растягиваются давлением в радиальном направлении. Одновременно пуля растягивает механически ствол в радиальном направлении. Какое-то время эти силы находятся в равновесии, а ствол напряжен и в осевом и в радиальном направлении. Однако с какого-то момента поля нарезов отформовались на теле пули, пуля почти проходит пульный вход и сила сопротивления резко уменьшается. В этот момент пуля под действием быстро растущего давления вылетает из пульного входа как пробка из бутылки шампанского, и ствол резко сокращается. Одновременно давление продолжает расти и растягивать ствол в радиальном направлении, что усиливает сокращение ствола в осевом направлении. Резинка ствола резко сокращается, в каком-то месте ствола возникает сильное расширение (сильное громко сказано, это десятые микрона) и эта волна расширения устремляется к дульному срезу, достигнув дульного среза она отражается и так ствол вибрирует до 6 раз, пока пуля проходит ствол.

Попробую еще раз попытаться озвучить механизм возникновения продольных колебаний.

Не пробовали в такую теорию встроить "волны Вьеля"?

На выходе из гильзы пуля уже имеет скорость около 100 м/с.

Здесь позвольте набраться дерзости и не согласиться с тем, что на выходе из гильзы пуля имеет скорость 100 м/с. Скорость и ускорение пули легко считаются, если мы зададим кривую давления на ее донце и все действующие на нее силы. Я предложил рассмотреть случай, когда пуля в нарезах. То есть, мы находим ФТЗ, потом находим БТС, ставим сюда пулю, и она в нарезах. И до точки касания еще далеко - примерно 0,03. Что такое в нарезах? Это значит, что она реально уже чуть уперта в нарезы. Дальше она нагружается давлением, страгивается и пройдя миллиметр (она еще почти вся в дульце) пуля еще больше упирается в нарезы. На одном миллиметре ей негде разогнаться до 100 м/с. Когда она целиком выйдет из дульца гильзы, это примерно 6-8 мм, она только наполовину пройдет тормозящий ее пульный вход, поэтому разогнаться ей до 100 м/с просто негде.

Предлагаю не использовать эпитеты чудовищно, огромное и т. д. И т. п.
Инженеры оперируют цифрами.

Принято. Оперируем цифрами.
Просто когда я первый раз (это было давно очень) посчитал ускорение пули в стволе и получил 2 миллиона м/с2, то есть, перегрузку 200 тысяч g, меня это очень впечатлило!

Может начать сначала со срыва ударника до инициации ВВ.

Не пробовали в такую теорию встроить "волны Вьеля"?

Вы о теории "блуждающих волн"? Поясните, что именно встроить, в чем Ваша идея? Пока хотелось бы, чтобы мы обсудили и принципиально согласовали физику ведущего процесса и нашли главные источники возбуждения вибраций. Потом нашли бы, как их использовать или как с ними бороться. Понятно, что волн может быть несколько и разной природы. Они могут носиться в разных направлениях, пересекаться и интерферировать, возможно появление и ударных волн, например, в вытесняемом пулей из ствола столбе воздуха, идущем перед пулей.
Очень боюсь на этом этапе обсуждения физики усложнять процесс. Модель должна быть простой, ясной в понимании и работающей на практике.

Не пробовали в такую теорию встроить "волны Вьеля"?

Мне кажется, что здесь все-таки источником вибрации дульного среза являются обычные звуковые волны. Ни в свободном обьеме ствола, ни в стали ствола не видно причин возникновения ударных волн. Скорость звука в стволе 5000 м/с, скорость звука в продуктах сгорания пороха 2000 м/с, скорость пули 1000 м/с, нет оснований для возникновения ударных волн. Может чего не понимаю.

Может начать сначала со срыва ударника до инициации ВВ.

Давайте начнем. Первый импульс вибрации - при нажатии на спусковой крючок и иногда в упирании крючка в скобу. Это не вибрация, это сдвиг прицела. Следующий процесс - приведение в движение ударного механизма. Здесь тоже нет особых источников вибраций. Следующий процесс - удар бойка по капсюлю. Ну если усилие отрегулировано, какие-то вибрации пойдут, но небольшие. Далее срабатывание капсюля. Если он не выбивает пулю, то все процессы от срабатывания капсюля уравновешены внутри гильзы и не должны передаваться на ствол. Ударная волна от детонации капсюльного состава будет погашена засыпкой пороха и частично гильзой. Я не вижу в этих процессах мощного источника вибрации ствола. Но это я так вижу, могу ошибаться. Если ошибаюсь, поправьте.

merlionbvn:

очень боюсь на этом этапе обсуждения физики усложнять процесс. Модель должна быть простой, ясной в понимании и работающей на практике.

Упростим.
Допустим нам досконально известно, что происходит внутри гильзы и этого ствола. Мы можем предсказать, в какой фазе колебаний этого ствола вылетит пуля.
Следующий шаг - меняем ствол.)
Наши глубокие знания превращаются в тыкву.)
Как вам такое упрощение?

Скорость звука в стволе 5000 м/с, скорость звука в продуктах сгорания пороха 2000 м/с

Почему такая разница? Что выступило в качестве усилителя

Капсюль дает именно детонацию - то есть взрыв. Почему это он не даст ударного воздействия.
#24
P.M. Ц

В моем понимании, когда срабатывает капсюль, скорее всего, ударная волна формируется при прорыве продуктов сгорания капсюльного состава в гильзу через капсюльное отверстие. и одновременно капсюль хочет выскочить из капсюльного гнезда, он бьет в зеркало затвора и деформируется. То есть, удар капсюля по зеркалу затвора есть, и значит, вибрация ударника по длинной цепочке может дойти до ствола. Вопрос, насколько она значительная. Мне представляется, что она незначительная. Второй источник возмущения уходит внутрь гильзы. Там все уравновешено и какие-то значительные усилия от гильзы не передаются патроннику и стволу. Оценочные расчеты это подтверждают. Если я что-то понял не так или не ответил на Ваш вопрос, поправьте меня.

Упростим.
Допустим нам досконально известно, что происходит внутри гильзы и этого ствола. Мы можем предсказать, в какой фазе колебаний этого ствола вылетит пуля.
Следующий шаг - меняем ствол.)
Наши глубокие знания превращаются в тыкву.)
Как вам такое упрощение?

Хочется идти последовательно. Но давайте один раз забежим вперед. Представим, что мы можем предсказать, какие окна между волнами вибрации у нас есть, чтобы пуля прошмыгнула через дульный срез в нужные моменты времени. Как мы этим можем воспользоваться. Мои фантазии, заранее прошу прощения. 1) можно подобрать марку пороха, обеспечивающую правильное прохождение пульного входа и правильное пребывание пули в стволе. Экономим условно 50 выстрелов (делов с рыбью ногу). 2) можем определить положение пули в стволе, обеспечивающее правильный процесс прохождения пульного входа и ее вылета из дульного среза. Условно экономим еще 50 выстрелов. 3) можем рассчитать параметры тюнера. Эффект - более высокая кучность. 4) да, можно менять ствол, а можно для этого ствола до его смены оптимизировать настройку и выжать из него максимум. 5) после смены ствола можем пойти еще дальше, можем разработчикам оружия предложить путь оптимизации патронника и пульного входа.
Ну и тп, дальше не буду продолжать, можете начать громко смеяться, а пока нужно сосредоточиться на поиске физики процесса)).

Упростим.
Допустим нам досконально известно, что происходит внутри гильзы и этого ствола. Мы можем предсказать, в какой фазе колебаний этого ствола вылетит пуля.

Но вообще я держу в голове, что может и не вибрации ствола являются причиной кучных полок по глубине посадки пули и резкого изменения кучности по краям этих полок. Может кто-нибудь выскажет другую идею и другой способ управления кучностью.

Утро мудренее.
Капсюль конечно не основной источник возмущений. Хотя один из первых.
Если принять аналогию с резиновым шлангом, то пока пуля в стволе - он растянут внутренним давлением. При этом пуля гонит перед собой некую волну деформаций в металле. Это удары о микронеровности и реакция на закручивание пули (давление на рабочие грани нарезов). Эта волна деформаций обгоняет пулю.

Почему такая разница? Что выступило в качестве усилителя

Здесь я имел в виду, что скорость распространения звуковой волны по стальному стволу 5000 м/с, а скорость распространения звука в газообразных продуктах сгорания пороха внутри ствола при их температуре 3000 градусов и давлении 3500 бар - 2000 м/с. Важно, что и там и там эти скорости быстрее скорости пули, и источника, который бы возбудил ударные волны в стволе или в продуктах сгорания пороха, нет. С моей точки зрения, по моим расчетам. При этом, если бы скорость пули была бы больше скорости звука в продуктах сгорания пороха, газы бы не успевали за пулей и она бы остановилась. Но это уже инфа в довесок.

Утро мудренее.
Капсюль конечно не основной источник возмущений. Хотя один из первых.
Если принять аналогию с резиновым шлангом, то пока пуля в стволе - он растянут внутренним давлением. При этом пуля гонит перед собой некую волну деформаций в металле. Это удары о микронеровности и реакция на закручивание пули (давление на рабочие грани нарезов). Эта волна деформаций обгоняет пулю.

Во многом Вы правы. Все так. Капсюль создает возмущения. Но не главные, а сопутствующие. Ствол растянут. До пули. За пулей он никак внутренне не нагружен, кроме волн вибраций и ударной волны вытесняемого пулей воздуха. Но ствол уже не растянут по оси двумя силами, здесь уже нет сдерживающей силы сопротивления нарезов. Ствол-резинка уже сократилась, как резина рогатки после выстрела. Пуля уже можно сказать с ускорением просто летит в стволе, теперь не сдерживаемая сопротивлением нарезов конического пульного входа. Пуля гонит волну деформации, это так. По оценкам, не очень значительную. Но нужно все уточнять. Волна деформаций при ударе пули о неровности обгоняет пулю, это так. Боевые грани нарезов раскручивают пулю и она тоже скребется о них при раскрутке и деформирует их, и тоже гонит волну. С какого-то момента микрослой меди на поверхности оболочки пули должен начать плавиться, и трение упадет. Все эти процессы конечно добавляют неразберихи в волновых процессах, но они, с моей точки зрения (готов поменять под давлением фактов) не являются ведущими.
Еще раз, это важно. В осевом направлении часть ствола и патронника между донцем гильзы и донцем пули растянута только при прохождении пулей пульного входа. Как только пуля проходит пульный вход, равновесия сил уже нет, пуля с ускорением до 2 миллионов м/с2 перемещается (летит) по стволу, между донцем гильзы и донцем пули действует давление, разгоняющее пулю и одновременно растягивающее эту часть ствола в радиальном направлении. При ускорении пули возникает сила отдачи, которая передается на ствольную коробку и приклад, но это уже не растягивающая ствол сила. Отформованная пуля уже не так растягивает ствол, хотя перегрузки стремятся ее расплющить и придавить к стенкам канала ствола, увеличивая силу трения.
Спокойной ночи, спасибо за интересную дискуссию!

Помимо крайне негативного впечатления от уровня оформления статьи, которое я оставлю пока без комментария, у меня такой вопрос - А что вы исследовали? Вы исследовали характеристики модельного генератора попаданий, или вы исследовали характеристики попаданий реального ствола?

К сожалению, эта статья не для стрелков, она научная. Ваш негатив закономерен. У нас была очень жесткая дискуссия с американскими исследователями, когда я еще занимался этими вопросами во Франциии, и нужно было решить вопросы корректности использования математического аппарата. У них это было сделано очень неквалифицированно. Из этой дискуссии с амерами что-то выплеснулось в виде русскоязычных статей, которые надо было сделать и оформить очень быстро. 11 статей за полгода по 35 страниц в статье - это колоссальная работа, поверьте. Пришлось выбирать не качество, а скорость и суть. Пришлось написать 11 статей. Статья "Метод оценки кучности... " Вам еще больше не понравится. Переработанные статьи для стрелков я планирую в журнале Калашников и других изданиях для практиков.
В наших статьях перемежаются численные исследования и практические тесты по настройке и исследовании кучности винтовок. Где-то очень заумно для стрелков, а где-то мы прямо описываем весь алгоритм настройки.
Бонусом Вам за Ваш негатив предложу выслать статьи, как только они будут появляться в Калашникове или где еще. Спасибо.