Сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований процесса функционирования табельного оружия в режиме нелетального действия
Е.
Н. ПатриковаБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Патрикова
Е.
Н. Сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований процесса функционирования табельного оружия в режиме нелетального действия // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
1876–1880. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54639.htm.
Аннотация. В работе приводятся результаты экспериментальных исследований процесса функционирования табельного оружия в режиме нелетального действия при использовании вкладного ствола и боеприпаса с легкодеформируемой пулей.
Ключевые слова:
легкодеформируемая пуля, математическая модель, табельное оружие, вкладной ствол, выстрел
Текст статьи
Патрикова Елена Николаевна,кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет», г.Тулаelenapatrikova@yandex.ru
Сравнительный анализ результатов экспериментальныхисследований процесса функционированиятабельного оружия врежиме нелетального действия
Аннотация. В работе приводятся результаты экспериментальныхисследованийпроцесса функционирования табельного оружия в режиме нелетального действия при использовании вкладного стволаи боеприпаса с легкодеформируемой пулей.Ключевые слова:табельное оружие, вкладной ствол, легкодеформируемая пуля, математическая модель, выстрел.
Настоящие экспериментальные исследования проводились с целью проверки адекватности разработанной математической модели процесса выстрела легкодеформируемой сферической пулей из табельного оружияпри использовании вкладных стволов [1], а также для установления опытной взаимосвязи между параметрами вкладного ствола и массой порохового заряда, с одной стороны, и максимальным давлением в запульном пространстве, дульной скоростью легкодеформируемой пули и длиной отката свободного затвора, с другой стороны[2].При проведении экспериментов фиксировались максимальное давление газа в запульном пространстве, длина отката свободного затвора и максимальная траекторная скорость легкодеформируемой пули. Легкодеформируемые пули изготавливались из резин на основе изопреновых каучуков. Геометрические размеры вкладного ствола (диаметр внутреннего канала, длина вкладного ствола, диаметр и длина предварительного сужения вкладного ствола) и масса порохового заряда были изменяемыми параметрами. Исходный диаметр пули в пределах допуска на изготовление был неизменным и равным 9,3 0,05 мм.Предварительные эксперименты проводились с использованием вкладного ствола с диаметром внутреннего канала 6 мм и длиной 100 мм. При массе порохового заряда в 0,22 г скорость легкодеформируемой пули достигала 590...620 м/с. При этом удельная энергия пули существенно превышала допустимый уровень в 0,5 Дж/мм2, которому соответствует скорость349 м/с.
Рис.1.Схема ствола оружия с установленным в нем вкладным стволом.
С точки зрения упрощения конструкции вкладного ствола и уменьшения истирания легкодеформируемой пули при ее движении по каналу, было необходимо оценить, какаяиз сил сопротивления перемещению пули (сила сопротивления, возникающая при врезании пули в канал вкладного ствола или сила сопротивления при её движении по каналу) имеет больший удельный вес в обеспечении надежности работы автоматики оружия.Эта оценка была сделана путем проведения серии экспериментов с массой порохового заряда в 0,08 г и последовательным уменьшением длины вкладного ствола lвс(рис.1). Оказалось, что даже при уменьшении длины вкладного ствола до 5 мм автоматика оружия работала надежно, амаксимальная траекторная скорость легкодеформируемой пули увеличилась с 300 м/с до 345 м/с при изменении длины вкладного ствола с 0,1 м до 0,012 м (рис.2).
Рис.2.График зависимости дульной скорости пули от длины вкладного ствола.
Таким образом, основной силой сопротивления, обеспечивающей работу автоматики оружия, является сила, возникающая при врезании легкодеформируемой пули в канал вкладного ствола, что соответствует полученным расчетным путем результатам.Следует отметить, что уменьшение длины вкладного ствола, т.е. уменьшение участка, на котором легкодеформируемая пуля движется с значительным радиальным обжатием, практически устранило как износ пули, так и остаточную осевую деформацию.
Рис.3.Графическая интерпретация условий проведения экспериментов.
Ниже приводятся некоторые результаты экспериментальных исследований в сравнении с расчетными данными, полученными по математической модели процесса выстрела легкодеформируемыми пулями из табельного оружия.На рис.3представлены точки, соответствующие различным условиям проведения экспериментов. Затененная область это область параметров вкладного ствола и массы порохового заряда, обеспечивающих как дульную скорость пули не выше допустимой, так и длину отката свободного затвора, достаточную для надежной работы автоматики оружия. Сверху эта область ограничивается дульной скоростью 349 м/с, а слева длиной отката 0,0275 м. Из рисунка следует, что при использовании вкладного ствола и уменьшении массы порохового заряда до уровня, обеспечивающего работу автоматики оружия, удалось получить минимальную дульную скорость легкодеформируемой пули Vд 230м/с. Дальнейшее уменьшение дульной скорости, а также её регулировка, возможны при использовании дульных устройств, обеспечивающих регулируемый сброс в атмосферу части пороховых газов за дульным срезом ствола табельного оружия и повторное торможение легкодеформируемой пули.
Рис.4. Сравнительный графический анализ зависимости максимального давления пороховых газов в запульном пространстве от массы порохового заряда.
На рис.4представлена экспериментальная зависимость максимального давления пороховых газов в запульном пространстве от массы порохового заряда, а на рис.5
зависимость максимального давления от диаметра вкладного ствола для разных масс порохового заряда. Здесь же даны расчетные кривые. Анализ полученных результатов показывает удовлетворительное совпадение экспериментальных и расчетных кривых.
Рис.5. Сравнительный графический анализ зависимостимаксимального давления от диаметра вкладного ствола для разных масс порохового заряда.
Полученная экспериментальная зависимость длины отката свободного затвора от массы порохового заряда (рис.6) с качественной стороны не противоречит полученным ранее расчетным данным, а с количественной стороны показывает удовлетворительное совпадение результатов опыта и теоретических расчетов.
Рис.6. Сравнительный графический анализ зависимости длины отката свободного затвора от массы порохового заряда.
На рис.6 представлена экспериментальная зависимость длины отката свободного затвора от массы порохового заряда для разных длин вкладного ствола с диаметром канала 6 мм. Как следует из рисунка, при длине вкладного ствола lвс = 12 мм и массах порохового заряда m= 0,14...0,18 г длина отката затвора недостаточна для нормальной работы автоматики оружия. Следует отметить, что контрольные стрельбы из пистолета Макарова полностью подтвердили характер полученных кривых. Действительно, при m= 0,14...0,18 г стреляная гильза не отражалась и очередной патрон не досылался в патронник пистолета, а при m= 0,08...0,12 г и m= 0,20...0,22 г автоматика пистолета работала надежно.
Рис.7. Сравнительный графический анализ зависимости дульной скорости пули от длины предварительного сужения канала вкладного ствола для различных масс порохового заряда.
На рис.7 представлены экспериментальные и расчетные кривые зависимости дульной скорости пули от длины предварительного сужения канала вкладного ствола для различных масс порохового заряда. Из рисунка видно, что представленные кривые показывают удовлетворительное совпадение теории и эксперимента, как в качественном, так и в количественном отношении. При массе порохового заряда m= 0,08 г и длине предварительного сужения lс= 0,1 м примерно в половине экспериментов наблюдалась остановка легкодеформируемой пули, а в половине экспериментов пуля покидала канал ствола с дульной скоростью около 300м/с. Этим и объясняется наличие двух ветвей у экспериментальной кривой при m= 0,08 г. Расчеты, проведенные при этих условиях всегда давали остановку легкодеформируемой пули. Повидимому, нестабильность получаемых при этих условиях экспериментальных данных объясняется технологическим разбросом массы порохового заряда и характеристик материала легкодеформируемой пули.Очень важным экспериментальным результатом, с точки зрения дальнейшего совершенствования устройств и боеприпасов, обеспечивающих стрельбу легкодеформируемыми пулями из табельного автоматического оружия, является тот факт, что даже при длине вкладного ствола lвс= 5 мм удается получить дульную скорость легкодеформируемой пули ниже 349 м/с и обеспечить надежную работу автоматики оружия.Таким образом, анализ полученных экспериментальных данных показал, что при использовании длинных вкладных стволов (lвс= 0,1 м) уменьшение массы легкодеформируемой пули за счет износа вследствие высокоскоростного трения о поверхность канала вкладного ствола, сопровождающегося высокой степенью обжатия пули, в среднем достигает величины 5,85%. При этом средняя осевая остаточная деформация пули достигает величины 1,72%. Уменьшение длины вкладного ствола до lвс= 0,005...0,012 м практически устраняет как износ, так и остаточную осевую деформацию легкодеформируемой пули, что положительно сказывается на кучности стрельбы.Экспериментально установленный факт возможности уменьшения длины вкладного ствола до величины lвс= 0,005...0,012 м с сохранением удельной дульной энергии легкодеформируемой пули не более 0,5 Дж/мм2и надежности работы автоматики оружия позволяет усовершенствовать устройства и боеприпасы, обеспечивающие стрельбу легкодеформируемыми пулями из табельного оружия.Увеличение дульной скорости легкодеформируемой пули за счет повышения начальной температуры порохового заряда компенсируется увеличением длины вкладного ствола.Таким образом,проведенные экспериментальные исследования подтверждают работоспособность разработанных устройств, а удовлетворительное совпадение результатов расчета и эксперимента адекватность математической модели функционирования табельного оружия в режиме нелетального действия[3], базирующейся на термодинамических уравнениях основной задачи внутренней баллистики стрелкового оружия и методике определения силы сопротивления перемещению легкодеформируемой пули по каналу вкладногоствола.
Ссылки на источники1.Котюхов Ф.А., Патрикова Е.Н. Учебнотренировочный боеприпас. //Патент РФ на изобретение №99107504, 1999.2.Патрикова Е.Н. Математическая модель определения силы сопротивления перемещению легкодеформируемой сферической пули при ее движении по каналу вкладного ствола.// Сборник научных трудов. Ковров, КГТА, 2001.3.Патрикова Е.Н. Математическая модель процесса функционирования штатного оружияв режиме нелетального действия. // Современные научные исследования. Выпуск 1. –Концепт.2013. ART 53224. URL: http://ekoncept.ru/2013/53224.htm
Гос. рег. Эл № ФС 7749965. ISSN 2304120X.–[Дата обращения 22.03.2014].
Patrikova Elena Nikolaevnak.t.n., assistant professor, FGBOU VPO "Tuliskiy state university", g.Tulaelenapatrikova@yandex.ruBENCHMARK ANALYSIS RESULT EXPERIMENTAL STUDIES of the PROCESS of the OPERATING the TIME WEAPON In MODE NELETALINOGO ACTIONSAbstract.The results of the experimental studies of the process of the operating the time weapon happen to In work in mode not mortallyactions when use put stemand amunition with easy deformation bullet.Keywords:time weapon, вкладнойstem, легкодеформируемаяbullet, mathematical model, shot.
Сравнительный анализ результатов экспериментальныхисследований процесса функционированиятабельного оружия врежиме нелетального действия
Аннотация. В работе приводятся результаты экспериментальныхисследованийпроцесса функционирования табельного оружия в режиме нелетального действия при использовании вкладного стволаи боеприпаса с легкодеформируемой пулей.Ключевые слова:табельное оружие, вкладной ствол, легкодеформируемая пуля, математическая модель, выстрел.
Настоящие экспериментальные исследования проводились с целью проверки адекватности разработанной математической модели процесса выстрела легкодеформируемой сферической пулей из табельного оружияпри использовании вкладных стволов [1], а также для установления опытной взаимосвязи между параметрами вкладного ствола и массой порохового заряда, с одной стороны, и максимальным давлением в запульном пространстве, дульной скоростью легкодеформируемой пули и длиной отката свободного затвора, с другой стороны[2].При проведении экспериментов фиксировались максимальное давление газа в запульном пространстве, длина отката свободного затвора и максимальная траекторная скорость легкодеформируемой пули. Легкодеформируемые пули изготавливались из резин на основе изопреновых каучуков. Геометрические размеры вкладного ствола (диаметр внутреннего канала, длина вкладного ствола, диаметр и длина предварительного сужения вкладного ствола) и масса порохового заряда были изменяемыми параметрами. Исходный диаметр пули в пределах допуска на изготовление был неизменным и равным 9,3 0,05 мм.Предварительные эксперименты проводились с использованием вкладного ствола с диаметром внутреннего канала 6 мм и длиной 100 мм. При массе порохового заряда в 0,22 г скорость легкодеформируемой пули достигала 590...620 м/с. При этом удельная энергия пули существенно превышала допустимый уровень в 0,5 Дж/мм2, которому соответствует скорость349 м/с.
Рис.1.Схема ствола оружия с установленным в нем вкладным стволом.
С точки зрения упрощения конструкции вкладного ствола и уменьшения истирания легкодеформируемой пули при ее движении по каналу, было необходимо оценить, какаяиз сил сопротивления перемещению пули (сила сопротивления, возникающая при врезании пули в канал вкладного ствола или сила сопротивления при её движении по каналу) имеет больший удельный вес в обеспечении надежности работы автоматики оружия.Эта оценка была сделана путем проведения серии экспериментов с массой порохового заряда в 0,08 г и последовательным уменьшением длины вкладного ствола lвс(рис.1). Оказалось, что даже при уменьшении длины вкладного ствола до 5 мм автоматика оружия работала надежно, амаксимальная траекторная скорость легкодеформируемой пули увеличилась с 300 м/с до 345 м/с при изменении длины вкладного ствола с 0,1 м до 0,012 м (рис.2).
Рис.2.График зависимости дульной скорости пули от длины вкладного ствола.
Таким образом, основной силой сопротивления, обеспечивающей работу автоматики оружия, является сила, возникающая при врезании легкодеформируемой пули в канал вкладного ствола, что соответствует полученным расчетным путем результатам.Следует отметить, что уменьшение длины вкладного ствола, т.е. уменьшение участка, на котором легкодеформируемая пуля движется с значительным радиальным обжатием, практически устранило как износ пули, так и остаточную осевую деформацию.
Рис.3.Графическая интерпретация условий проведения экспериментов.
Ниже приводятся некоторые результаты экспериментальных исследований в сравнении с расчетными данными, полученными по математической модели процесса выстрела легкодеформируемыми пулями из табельного оружия.На рис.3представлены точки, соответствующие различным условиям проведения экспериментов. Затененная область это область параметров вкладного ствола и массы порохового заряда, обеспечивающих как дульную скорость пули не выше допустимой, так и длину отката свободного затвора, достаточную для надежной работы автоматики оружия. Сверху эта область ограничивается дульной скоростью 349 м/с, а слева длиной отката 0,0275 м. Из рисунка следует, что при использовании вкладного ствола и уменьшении массы порохового заряда до уровня, обеспечивающего работу автоматики оружия, удалось получить минимальную дульную скорость легкодеформируемой пули Vд 230м/с. Дальнейшее уменьшение дульной скорости, а также её регулировка, возможны при использовании дульных устройств, обеспечивающих регулируемый сброс в атмосферу части пороховых газов за дульным срезом ствола табельного оружия и повторное торможение легкодеформируемой пули.
Рис.4. Сравнительный графический анализ зависимости максимального давления пороховых газов в запульном пространстве от массы порохового заряда.
На рис.4представлена экспериментальная зависимость максимального давления пороховых газов в запульном пространстве от массы порохового заряда, а на рис.5
зависимость максимального давления от диаметра вкладного ствола для разных масс порохового заряда. Здесь же даны расчетные кривые. Анализ полученных результатов показывает удовлетворительное совпадение экспериментальных и расчетных кривых.
Рис.5. Сравнительный графический анализ зависимостимаксимального давления от диаметра вкладного ствола для разных масс порохового заряда.
Полученная экспериментальная зависимость длины отката свободного затвора от массы порохового заряда (рис.6) с качественной стороны не противоречит полученным ранее расчетным данным, а с количественной стороны показывает удовлетворительное совпадение результатов опыта и теоретических расчетов.
Рис.6. Сравнительный графический анализ зависимости длины отката свободного затвора от массы порохового заряда.
На рис.6 представлена экспериментальная зависимость длины отката свободного затвора от массы порохового заряда для разных длин вкладного ствола с диаметром канала 6 мм. Как следует из рисунка, при длине вкладного ствола lвс = 12 мм и массах порохового заряда m= 0,14...0,18 г длина отката затвора недостаточна для нормальной работы автоматики оружия. Следует отметить, что контрольные стрельбы из пистолета Макарова полностью подтвердили характер полученных кривых. Действительно, при m= 0,14...0,18 г стреляная гильза не отражалась и очередной патрон не досылался в патронник пистолета, а при m= 0,08...0,12 г и m= 0,20...0,22 г автоматика пистолета работала надежно.
Рис.7. Сравнительный графический анализ зависимости дульной скорости пули от длины предварительного сужения канала вкладного ствола для различных масс порохового заряда.
На рис.7 представлены экспериментальные и расчетные кривые зависимости дульной скорости пули от длины предварительного сужения канала вкладного ствола для различных масс порохового заряда. Из рисунка видно, что представленные кривые показывают удовлетворительное совпадение теории и эксперимента, как в качественном, так и в количественном отношении. При массе порохового заряда m= 0,08 г и длине предварительного сужения lс= 0,1 м примерно в половине экспериментов наблюдалась остановка легкодеформируемой пули, а в половине экспериментов пуля покидала канал ствола с дульной скоростью около 300м/с. Этим и объясняется наличие двух ветвей у экспериментальной кривой при m= 0,08 г. Расчеты, проведенные при этих условиях всегда давали остановку легкодеформируемой пули. Повидимому, нестабильность получаемых при этих условиях экспериментальных данных объясняется технологическим разбросом массы порохового заряда и характеристик материала легкодеформируемой пули.Очень важным экспериментальным результатом, с точки зрения дальнейшего совершенствования устройств и боеприпасов, обеспечивающих стрельбу легкодеформируемыми пулями из табельного автоматического оружия, является тот факт, что даже при длине вкладного ствола lвс= 5 мм удается получить дульную скорость легкодеформируемой пули ниже 349 м/с и обеспечить надежную работу автоматики оружия.Таким образом, анализ полученных экспериментальных данных показал, что при использовании длинных вкладных стволов (lвс= 0,1 м) уменьшение массы легкодеформируемой пули за счет износа вследствие высокоскоростного трения о поверхность канала вкладного ствола, сопровождающегося высокой степенью обжатия пули, в среднем достигает величины 5,85%. При этом средняя осевая остаточная деформация пули достигает величины 1,72%. Уменьшение длины вкладного ствола до lвс= 0,005...0,012 м практически устраняет как износ, так и остаточную осевую деформацию легкодеформируемой пули, что положительно сказывается на кучности стрельбы.Экспериментально установленный факт возможности уменьшения длины вкладного ствола до величины lвс= 0,005...0,012 м с сохранением удельной дульной энергии легкодеформируемой пули не более 0,5 Дж/мм2и надежности работы автоматики оружия позволяет усовершенствовать устройства и боеприпасы, обеспечивающие стрельбу легкодеформируемыми пулями из табельного оружия.Увеличение дульной скорости легкодеформируемой пули за счет повышения начальной температуры порохового заряда компенсируется увеличением длины вкладного ствола.Таким образом,проведенные экспериментальные исследования подтверждают работоспособность разработанных устройств, а удовлетворительное совпадение результатов расчета и эксперимента адекватность математической модели функционирования табельного оружия в режиме нелетального действия[3], базирующейся на термодинамических уравнениях основной задачи внутренней баллистики стрелкового оружия и методике определения силы сопротивления перемещению легкодеформируемой пули по каналу вкладногоствола.
Ссылки на источники1.Котюхов Ф.А., Патрикова Е.Н. Учебнотренировочный боеприпас. //Патент РФ на изобретение №99107504, 1999.2.Патрикова Е.Н. Математическая модель определения силы сопротивления перемещению легкодеформируемой сферической пули при ее движении по каналу вкладного ствола.// Сборник научных трудов. Ковров, КГТА, 2001.3.Патрикова Е.Н. Математическая модель процесса функционирования штатного оружияв режиме нелетального действия. // Современные научные исследования. Выпуск 1. –Концепт.2013. ART 53224. URL: http://ekoncept.ru/2013/53224.htm
Гос. рег. Эл № ФС 7749965. ISSN 2304120X.–[Дата обращения 22.03.2014].
Patrikova Elena Nikolaevnak.t.n., assistant professor, FGBOU VPO "Tuliskiy state university", g.Tulaelenapatrikova@yandex.ruBENCHMARK ANALYSIS RESULT EXPERIMENTAL STUDIES of the PROCESS of the OPERATING the TIME WEAPON In MODE NELETALINOGO ACTIONSAbstract.The results of the experimental studies of the process of the operating the time weapon happen to In work in mode not mortallyactions when use put stemand amunition with easy deformation bullet.Keywords:time weapon, вкладнойstem, легкодеформируемаяbullet, mathematical model, shot.
