CC BY
17
УДК 623.5
МОДЕЛИРОВАИЕ БАЛЛИСТИКИ СИСТЕМЫ МР-153 С РАЗДЕЛЕННЫМ ЗАРЯДОМ
Валерик Сергеевич Айрапетян
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, зав. кафедрой специальных устройств, инноватики и метрологии, тел. (383)361-07-31, e-mail: [email protected]
Михаил Александрович Кислин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры специальных устройств и технологий, тел. (383)361-07-31, e-mail: [email protected]
Александр Иванович Сафронов
Тольяттинский государственный университет, 445020, Россия, г. Тольятти, ул. Белорусская, 14, доктор технических наук, профессор института математики, физики и информационных технологий, тел. (960)834-81-64, e-mail: [email protected]
В работе рассмотрены вопросы создания математической модели для расчета внутренней баллистики выстрела системы МР-153 патроном с разделенным зарядом. Для моделирования процесса выстрела патрона с разделенным зарядом используется гетерогенная модель эстафетной схемы. Проведенные расчеты и эксперименты показали хорошее согласование теории и практики.
Ключевые слова: математическая модель, внутрибаллистические параметры выстрела, скорость пули, разделенный пороховой заряд, самозарядное ружье МР-153.
MODELING THE BALLISTICS OF THE MP-153 SYSTEM WITH A DEVIDED POWDER CHARGE
Valerik S. Ayrapetyan
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, D. Sc., Head of the Department of Special Devices, Innovation and Metrology, phone: (383)361-07-31, e-mail: [email protected]
Mikhail A. Kislin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Associate Professor, Department of Special Devices and Technologies, phone: (383)361-07-31, e-mail: [email protected]
Alexander I. Safronov
Togliatti State University, 14, Belorussian St., Tolyatti, 445020, Russia, D. Sc.,, Professor, Institute of Mathmatics and Information Tecnologies, phone: (960)834-81-64, e-mail: [email protected]
In work, the issues of creation of mathematical model for calculation of internal ballistics of MP-153 shot system cartridge with a divided charge are considered. For simulation of the shooting process, a cartridge with a separate charge a heterogeneous model of the relay scheme is used. The performed calculations and experiments showed good accordance of theory and practice.
Key words: mathematical model, intra-ballistic parameters, bullet speed, separated powder charge, self-loading rifle MP-153.
Для повышения скорости полета пули за счет увеличения полной массы и метательного заряда без превышения максимального давления пороховых газов можно использовать разделение заряда патрона на несколько частей. В частности, заряд патрона можно разделять на 2 части (бинары).
Патрон бинар снаряжался следующим образом: в пластмассовую капсули-рованную гильзу калибра 12/70 фирмы Шеддит, Италия, с капсюлем-воспламенителем СХ-2000, засыпался основной метательный заряд из пороха «Сокол» (масса 1,9 г). Сверху на основной метательный заряд устанавливалась картонная диафрагма с наружным диаметром 19 мм. Затем засыпалась дополнительная часть метательного заряда из пороха «Сокол» (масса 0,8 г).
Затем в гильзу помещался пыж-обтюратор и пуля (масса 33,0 г). Гильза патрона заделывалась методом «завальцовка». Высота снаряженного патрона составляла 7 мм. Конструкция пули аналогична конструкции пули патрона «МОНО».
Проведенные эксперименты схемы «бинар» показали, что при реализации среднего максимального давления Рт = 73,6 МПа, реализована скорость пули Уд = 466 м/с из самозарядного ружья МР-153.
При стрельбе самозарядное ружье МР-153 надежно функционировало и не получило никаких повреждений, что говорит о допустимом давлении пороховых газов при выстреле (на уровне 1000 бар).
Представляет интерес моделирование выстрела «бинар» из ружья МР-153. Для моделирования конструкции нового патрона была использована гетерогенная модель эстафетной схемы [9]. Для удобства проведения расчетов использовалась комбинированная система координат, связанная с дном патрона и с перегородкой рис.1. Ранее [10] решение задачи подгона метаемого элемента на МР - 153 проводилось при разделении заряда на три части на основе модели газопороховой смеси [8].
Расчетная схема представлена на рис. 1.
Рис. 1. Расчетная схема «бинар»:
1 - перегородка с отверстием для перетока; 2 - метаемая пуля; 0 - область основного метательного заряда; 1 - область основного дополнительного метательного заряда; до - диаметр цилиндрического канала ружья; -длина ствола с учетом длины патронника
Впервые задача метания, соответствующая решаемой с учетом задержки зажигания частей заряда, была поставлена В.Н. Вилюновым в 1969 г. Была показана эффективность «Эстафетной» схемы с одним присоединенным к метаемому элементу зарядом.
Также, как и в экспериментах, были выбраны параметры заряжания бинар основной метательный заряд из пороха «Сокол» (масса 1,9 г), дополнительная часть метательного заряда из пороха «Сокол» (масса 0,8 г).
Результирующая расчетная диаграмма Р^) представлена на рис. 1. Расчетная скорость пули при этом составила Уд = 473 м/с.
80.0 ■
70,0 ■
60,0 -
с 50,0
Он
У £ 40,0 -
£
О
30,0 ■
2(1,0 ■
10,0 ■
00
0,00 0,20 0.40 0,60 0.80 1,00 1.20 1,40 1.60 1.80 2.00 2,20 2.40 2.60
Время, г мс
Рис. 2. Расчетная диаграмма Р^)
Важно, что так же, как и в эксперименте, в максимуме получена характерная двугорбая кривая давления Р(£). Расчетное время начала воспламенения части заряда в области I равно 0,288 мс, что близко к экспериментально определенному значению.
Подобный подход можно использовать при теоретическом анализе баллистических возможностей патрона с разделением его заряда на различное число частей для охотничьего ружья МР-153 с патронником размера 89 мм.
Считается, что вначале воспламеняется часть заряда в области 0, сборка -перегородка, оставшаяся часть заряда и метаемый элемент (пуля или дробовой заряд) начинают движение как единое целое. Затем, через определенное время задержки зажигания, воспламеняется часть заряда в области 1.За счет такой схемы последовательного срабатывания частей заряда при общей массе заряда равной штатной массе заряда в патроне понижается максимальное давление по-
роховых газов в патроннике и суммарный заряд может быть увеличен без превышения допустимого максимального давления для используемого ружья. Импульсы частей заряда подбирались под полученное в экспериментах максимальное давление, примерно74,0 МПа в патроннике ружья МР-153.
Все максимальные давления расчетных областей приходятся на область патронника. Таким образом, реализуется большее наполнение индикаторной диаграммы максимума по сравнению с длительностью максимума давления в варианте «МОНО».
На срезе ствола ружья расчетная скорость пули массой 33 г равна 473 м/с.
Таким образом, рассмотрена баллистика выстрелов с разделением порохового заряда на две части «бинар», позволяющая повышать скорости метаемых элементов из охотничьего ружья МР-153.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Норейка Р. М. «Стрелковое тестирование нового серийного высокоскоростного патрона «Искра-М» Новосибирского механического завода». Российский оружейный журнал «Калашников». Оружие, боеприпасы, снаряжение, №10, Санкт- Петербург: ООО «Азимут» 2014, с.54- 57.
2. Зыков В. А., Кислин М. А., Сысков С. П. «Патрон для гладкоствольных ружей, патент на изобретение RU2512815, 28.12.2012.
3. Кислин М. А. «Патрон для гладкоствольных ружей, патент на изобретение RU2512815, 18.10.2005.
4. Кислин М. А. «Патрон для гладкоствольных ружей, патент на полезную модель RU102103, 04.10.2010.
5. Дягтерев М. Е. « Высокоскоростные пулевые патроны «Искра-М» для гладкого ствола». Российский оружейный журнал «Калашников» Оружие, боеприпасы, снаряжение, № 4, Санкт- Петербург: ООО «Азимут» 2014, С. 62-67.
6. Дягтерев М. Е. « Высокоскоростной патрон с разделенным пороховым зарядом «Ис-кра-М». Российский оружейный журнал «Калашников» Оружие, боеприпасы, снаряжение, №3, Санкт- Петербург: ООО «Азимут» 2011, С. 11.
7. Кислин М. А., Маликов А. А. «Патрон для гладкоствольных ружей, патент на полезную модель RU152680,10.06.2015.
8. Комаровский Л. В., Сафронов А. И. Использование нетрадиционной схемы метания в баллистических системах // Международная конференция по математике и механике: Избранные доклады / Под общ. ред. Н.Р. Щербакова. Томск, 2003. С.182-187.
9. Сафронов А. И., Потапенко В. В. «Анализ и баллистическое проектирование системы с присоединенной камерой подгона». Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. №3(19), 2009 г, с. 212-216.
10. Экспериментальное и теоретическое исследование внутренней баллистики выстрела с разделением порохового заряда / А. И. Сафронов и др. // Материалы IX всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики», Томск: 2016. - С. 161-162.
© В. С. Айрапетян, М. А. Кислин, А. И. Сафронов, 2018
