CC BY
113
УДК 662.311
Д. А. Питайкин, Н. С. Сонин, А. В. Косточко,
Б. Д. Диновецкий, В. Н. Александров, А. А. Косточко, А. Б. Терентьев
КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАТЕЛЬНЫХ ЗАРЯДОВ НА ОСНОВЕ МАНОМЕТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
Ключевые слова: манометрические испытания, погрешность результатов вычислений.
В статье показана возможность замены контрольно-баллистических испытаний метательных зарядов на лабораторные манометрические испытания на измерительно-вычислительном комплексе «Поляна». Вычислены погрешности определения энергетических показателей и определения начальной скорости снаряда. Показана высокая точность манометрических испытаний на ИВК «Поляна».
Keywords: manometric tests, error of calculation results.
The paper shows the possibility of substitute for control and ballistic tests on manometric tests under laboratory conditions on a measuring and computing complex «Polyana». Was calculated the error in determining of the energy parameters and in determining of the initial speed of the projectile. MCC «Polyana» showed high accuracy manometric tests.
Из всех существующих в настоящее время порохов и зарядов различного назначения самым многочисленным является класс пироксилиновых порохов /1-3/ и метательных зарядов артиллерийских боеприпасов. Большая часть хранимых запасов боеприпасов имеет истекший срок сохраняемости и требует оценки технического состояния. И здесь испытатели сталкиваются с проблемой, связанной с невозможностью проведения экспертной оценки свойств боеприпасов в установленное время по техническим и экономическим причинам.
В процессе эксплуатации боеприпасов (хранение, транспортирование, обслуживание) в разной степени могут ухудшаться их физико-химические, механические и энергетические характеристики, что, в конечном счете, приводит к непригодному, и даже опасному, для эксплуатации состоянию. В связи с чем, становится понятной важность организации эффективной системы контроля технического состояния боеприпасов на всех этапах их жизненного цикла.
Под контролем технического состояния боеприпасов подразумевается комплекс мероприятий по выявлению и анализу изменений характеристик боеприпасов в процессе эксплуатации, направленных на поддержание боеприпасов в состоянии, пригодном к боевому применению и длительному хранению. Контрольный комплекс включает в себя различные мероприятия, и к числу основных относятся испытания порохов и метательных зарядов.
Основным видом испытаний порохов и зарядов, определяющим безопасность эксплуатации боеприпасов и соответствие физико-химических, энергетических и механических характеристик по-рохов заданным требованиям, являются лабораторные испытания /4, 5/.
Основанием для назначения на контрольно-баллистические испытания метательных зарядов является получение одной неудовлетворительной характеристики при физико-химических испытаниях по комплексам обязательным или расширенным.
С целью обоснования возможности замены контрольно-баллистических испытаний на лабора-
торные испытания проведены исследования по определению баллистических параметров с помощью установки «Поляна».
Измерительно-вычислительный комплекс «Поляна» отвечает современным требованиям, позволяет преобразовывать аналоговый сигнал в цифровой сигнал, что обеспечивает возможность автоматизации обработки опытных данных на основе компьютерных технологий.
В рамках проведенных исследований разработано программное обеспечение для обработки результатов манометрических испытаний. Разработанная программа зарегистрирована в Госреестре программ для ЭВМ.
На ИВК «Поляна» с целью определения таких баллистических параметров порохов и метательных зарядов, как конечный импульс пороховых газов, «сила» пороха, коволюм пороховых газов проведены манометрические испытания порохов 12/7, 16/1 Тр, АПЦ-235.
На рис. представлена кривая давления для пороха 12/7.
Рис. 1 - Кривая давления пороховых газов для пороха 12/7 в/а массой 40 г
В табл. 1 и 2 представлены полученные значения энергетических характеристик
исследуемых порохов.
Результаты расчетов свидетельствуют об их достоверности, так как совпадают с данными большинства источников.
Таблица 1 - Конечный импульс пороховых газов при различных плотностях заряжания
Марка пороха Масса навески, г Плотность заряжания Д, кг/м3 Конечный импульс 1к, с-МПа
12/7 в/а 24 150 0,999
40 250 1,341
16/1Тр в/а 24 150 1,077
40 250 1,192
АПЦ-235 24 150 1,306
40 250 1,347
Таблица 2 - Результаты определения коволюма и «силы» исследуемых порохов
Марка пороха Коволюм пороховых газов а, м3/кг Сила пороха £ Дж/кг
12/7 в/а 0,959-10-3 938358
16/1тр в/а 0,941-10-3 927872
АПЦ-235 0,987-10-3 1015884
нометрических испытаний порохов на ИВК «Поляна». Поэтому результаты манометрических испытаний исследуемых порохов и последующих расчетов баллистических характеристик были подвергнуты статистической обработке.
Интегральным методом определялся конечный импульс пороховых газов. Начало горения пороха определялось в точке загиба кривой давления. Окончание горения пороха определялось в точке максимального значения давления.
Оценка погрешности результатов испытаний проводилась по стандартной методике. Основные результаты статистической обработки представлены в табл. 3.
Погрешности определения энергетических показателей определили погрешность определения начальной скорости снаряда.
Изменение баллистических характеристик метательных зарядов оценивалось с применением поправочных формул внутренней баллистики.
Исходные данные и результаты оценки изменения начальной скорости снаряда для полного заряда к самоходной гаубице 2С3 представлены в табл. 4.
Весьма важной в проводимых исследованиях являлась задача показать высокую точность ма-
Таблица 3 - Точность определения баллистических параметров порохов
Статистические характеристики Экспериментальные баллистические параметры
Конечный импульс пороховых газов, с-МПа Максимальное давление пороховых газов, МПа Коволюм пороховых газов, л/кг «Сила» пороха, Дж/кг
12/1 Тр 12/1 Тр 16/1 Тр АПЦ-235 16/1 Тр АПЦ-235
Среднее арифметическое 0,703 152,53 0,941 0,987 955681 1015884
Среднее квадратическое отклонение 0,033 1,61 0,010 0,042 32806 17114
Доверительный интервал 0,703 ± 0,041 152,53 ± 2,59 0,941 ± 0,037 0,987 ± 0,057 955681± 40897 1015884± 21334
Относительная ошибка, % 1,8 1,7 2,9 2,7 2,3 1,2
Таблица 4 - Исходные данные и результаты оценки изменения начальной скорости снаряда для полного заряда к самоходной гаубице 2С3__
Исходные данные и результаты оценки Значения параметров
Сила пороха, кДж/кг 927872
Коволюм пороховых газов, л/кг 0,941
Конечный импульс пороховых газов, с-МПа 1,29
Ошибка определения силы пороха, % 1,23
Ошибка определения коволюма пороховых газов, % 2,70
Ошибка определения конечного импульса пороховых газов, % 1,70
СКО силы пороха, Дж/кг 21334
СКО коволюма пороховых газов, л/кг 0,166
СКО конечного импульса пороховых газов, л/кг 0,061
СКО определения начальной скорости снарядов, % 1,72
Срединная ошибка определения изменения начальной скорости, % 1,25
В результате расчетов получена средняя квадратическая ошибка определения начальной скорости снарядов на основе манометрических испытаний. Она оказалась равной 1,72 %.
Срединная ошибка определения изменения начальной скорости снарядов равна 1,25 %.
Для зарядов первой категории допускается изменение начальной скорости снарядов в пределах ±2,5 %. Следовательно, точность манометрического метода контроля с применением ИВК «Поляна» позволяет отказаться от контрольно-баллистических испытаний метательных зарядов. Манометрический метод испытаний порохов может быть также использован при лабораторных испытаниях порохов на стадии принятия решения о необходимости проведения контрольно-баллистических испытаний метательных зарядов. Однако для выборочной проверки результатов манометрических испытаний целесообразно при необходимости проводить полигонные испытания.
Литература
1. А. В. Косточко, Специальные полимеры и композиции. Матбугат йорты, Казань, 1999. 224 с.
2. А. В. Косточко, Вестник Казанского технологического университета, 4, 158-170 (2010).
3. А. С. Смирнов, А. Б. Терентьев, В. К. Мингазова, Н. С. Сонин, Д. А. Питайкин, А. Р. Нигметьянов, Вестник Казанского технологического университета, 17, 15, 49-50 (2014).
4. Патент на изобретение ЯИ (22360031 от 25.05.2003). Манометрическая бомба высокого давления. Б. Д. Дино-вецкий, А. В. Косточко, В. Н. Александров, А. А. Косточко.
5. Патент на изобретение ЯИ (2276322 от 28.10.2006). Манометрический сосуд. В. Н. Александров, Н. Г. Гай-нутдинов, Б. Д. Диновецкий, В. С. Кириллов, А. В. Кос-точко, А. А. Косточко [и др.].
© Д. А. Питайкин - нач. отдела 127 ЦЭИСП ГРАУ МО РФ (Киржач); Н. С. Сонин - канд. техн. наук, нач. отдела 127 ЦЭИСП ГРАУ МО РФ (Киржач); А. В. Косточко - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой ХТВМС КНИТУ, htvms@kstu.ru; Б. Д. Диновецкий - д-р техн. наук, профессор кафедры ХТВМС КНИТУ, labgor@kstu.ru; В. Н. Александров - канд. техн. наук, доцент кафедры ХТВМС КНИТУ; А. А. Косточко - канд. техн. наук, доцент кафедры ХТВМС КНИТУ; А. Б. Терентьев - канд. техн. наук, доцент, Пензенский артиллерийский инженерный институт.
© D. A. Pitaykin - head of department, 127center for testingand examinationof weapons (Kirzhach); N. S. Sonin - associate professor, head of department, 127 Center for testingand examination of weapons (Kirzhach); A. V. Kostochko - Dr. technical. sciences, prof., head of the same department HTVMS KNRTU, htvms@kstu.ru; B. D. Dinovetsky - Dr. technical. sciences, prof. of the department HTVMS KNRTU; V. N. Alexandrov - associate professor of the department HTVMS KNRTU; A. А. Kostochko - associate professor of the department HTVMS KNRTU; A. B. Terentev - associate professor, Penza Artillery Engineering Institute.
