CC BY
50ВЛИЯНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ НА БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОХОВ
INFLUENCE OF HUMIDIFICATION ON BALLISTIC CHARACTERISTICS
OF POWDER
УДК 623.52
Бабаев Джамиль Джониевич, кандидат технических наук, доцент, преподаватель Московское высшее общевойсковое командное училище. Россия, г. Москва
Babaev D.D., candidate of technical sciences, associate professor, teacher Moscow Higher Combined Arms Command School. Russia, Moscow
Аннотация. В статье рассматриваются основные характеристики перспективных артиллерийских орудий, содержание баллистической подготовки стрельбы, факторы, влияющие на нестабильность баллистических характеристик метательных зарядов, результаты их анализа.
Abstract. The article discusses the main characteristics of promising artillery guns, the content of ballistic training, factors affecting the instability of ballistic characteristics of propellant charges, the results of their analysis.
Ключевые слова: артиллерийское орудие, метательный заряд, пироксилиновые пороха, баллистические характеристика зарядов, баллистическая подготовка, точность стрельбы, корреляционный анализ.
Keywords: artillery gun, propellant charge, pyroxylin gunpowder, ballistic characteristic of charges, ballistic preparation, shooting accuracy, correlation analysis.
В мире наблюдается тенденция повышения дальности стрельбы артиллерийских орудий (АО) и их скорострельности. Максимальная дальность стрельбы перспективных образцов может достигать 100 км. Повышение скорострельности орудий обеспечивается автоматизацией подготовки стрельбы [1, 2, 3].
Дальность поражения целей зависит от дальности полета снаряда, которая зависит от количества и баллистических характеристик порохов метательного заряда (МЗ) - начальной скорости полета снаряда и максимального давления в канале ствола. От стабильности баллистических характеристик порохов от выстрела к выстрелу зависит точность стрельбы АО и вероятность поражения (подавления) цели. Составной частью полной подготовки исходных данных для стрельбы является баллистическая подготовка (БП), которая включает определение поправок: на износ канала ствола орудия; отклонение
температуры МЗ от табличного значения; изменение свойств партий МЗ при их длительном хранении; изменение баллистических характеристик снарядов
[4].
Для обеспечения внезапности огневого поражения противника БП должна проводиться бесстрельбовыми методами. В настоящее время без проведения предварительной стрельбы могут определяться поправки в начальную скорость снаряда на износ канала ствола с помощью прибора ПЗК (ПКИ), на отклонение температуры МЗ и баллистических характеристик снаряда. Поправка в начальную скорость снаряда, учитывающая изменение характеристик пороха после длительного хранения, в настоящее время может быть определена только путем стрельбы с последующим измерением, что не всегда представляется возможным. В связи с этим часто поправка в начальную скорость снаряда на изменение свойств МЗ не учитывается, что приводит к снижению эффективности стрельбы.
Для перспективного образца АО с автоматической подготовкой и ведением огня с высокой скорострельностью, определение поправок на изменение свойств МЗ должно вестись непрерывно и с высокой точностью. В соответствии с требованиями современного боя, для маневра от ответного удара, экипажу орудия отводится до 2...3 минут времени на развертывание, выполнение огневой задачи и свертывание, в том числе для реализации инновационного режима стрельбы «Шквал огня», в ходе которого несколько снарядов, выпущенных из одного орудия под разными углами, одновременно достигают цели [3]. Обеспечить подготовку стрельбы по существующим методикам за данный промежуток времени не представляется возможным. Возникает потребность в разработке автоматического, бесстрельбового способа учета изменения свойств партий МЗ при БП стрельбы артиллерийских орудий. Для этого необходимо знать, что является причиной изменения баллистических характеристик МЗ.
Для определения категории МЗ и возможности их дальнейшего хранения и боевого применения выборочно проводятся контрольные баллистические испытания и физико-химический анализ порохов. Оценка причин изменения баллистических характеристик МЗ и возможности учета их изменения при БП осуществлялась с использованием накопленных в настоящее время статистических данных результатов испытаний.
Рассмотрим пироксилиновые пороха. При хранении МЗ в пироксилиновых порохах контролируется: содержание стабилизатора химической стойкости - дифениламина (ДФА); содержание удаленных шестичасовой сушкой летучих веществ, к которым в основном относится
влага; содержание неудаляемых летучих веществ, в состав которых входит главным образом спирто-эфирный растворитель. Содержание указанных компонентов при хранении изменяется вследствие протекания процессов: химического разложения основного компонента пороха - нитрата целлюлозы; улетучивания спирто-эфирного растворителя; влагообмена с окружающей средой [5]. Протекание этих процессов приводит к изменению энергетических, баллистических, механических характеристик порохов и в конечном итоге к изменению баллистических характеристик зарядов. В качестве формального показателя кинетики химического разложения нитратов целлюлозы может быть принят расход стабилизатора химической стойкости. Таким образом, для определения причин баллистической нестабильности МЗ из пироксилиновых порохов необходимо исследовать влияние двух факторов: изменения содержания летучих веществ АНобщ; химического разложения нитратов целлюлозы, в качестве показателя которого используется расход ДФА AhдФА.
Для оценки причинно-следственной связи в математической статистике применяется корреляционный анализ. Необходимо оценить наличие корреляционной связи между изменением рассматриваемых факторов и изменением выходных параметров - баллистических характеристик МЗ. Для оценки влияния одного из факторов при исключении влияния остальных независимых переменных в корреляционном анализе используются коэффициенты частной корреляции. В многофакторном корреляционном анализе важной характеристикой является коэффициент частной детерминации, который показывает долю тех изменений, которые в данном явлении зависят от одного фактора при исключении влияния остальных факторов [6].
Оценка причин баллистической нестабильности МЗ проводилась по статистическим данным ускоренных климатических испытаний, естественного и опытного хранения.
По результатам корреляционного анализа установлено, что процесс химического разложения нитратов целлюлозы не оказывает существенного влияния на изменение баллистических характеристик, так как корреляционная связь между расходом ДФА AhдФA и изменением баллистических характеристик отсутствует. Существенным фактором, влияющим на изменения баллистических характеристик МЗ, является изменение содержания летучих веществ АНобщ. Как известно, летучие вещества состоят из удаляемых и неудаляемых летучих веществ. Поэтому на втором этапе исследовались еще два фактора: изменения содержания удаляемых и неудаляемых летучих веществ АИнеуд. В результате установлено, что изменение
баллистических характеристик является следствием изменения содержания в порохе удаляемых летучих веществ Ahyd, основу которых составляет влага.
Количественная оценка влияния изменения в содержании летучих веществ в порохе на изменения баллистических характеристик зарядов проведена с помощью однофакторного регрессионного анализ статистических данных. Анализ регрессионных зависимостей показал, что изменение содержания удаленных летучих веществ АИуд на 1% приводит к изменению начальной скорости снаряда на 1,4..4,6%, а давления - на 6,9... 12,0%.
Таким образом, статистический анализ в целом показал, что основной причиной изменения баллистических характеристик МЗ из пироксилиновых порохов является изменение содержания влаги в их составе. Учёт данного факта при БП стрельбы повысит точность стрельбы АО.
Для обеспечения автоматизации процесса определения начальной скорости снаряда при каждом выстреле предлагается в состав МЗ включить датчик влагосодержания пороха. Данное техническое решение позволяет обеспечить бесстрельбовое, автоматическое определение поправки в начальную скорость снаряда с учетом индивидуальных свойств каждого МЗ.
Использованные источники:
1. Ксения Мурашева. В сеть «слили» фотографии новой американской пушки. [Электронный ресурс]// Наука и технологии (дата публикации: 12.12.2019). - URL: https://www.ferra.ru/news/techlife/v-set-slili-fotografii-novoi-amerikanskoi-pushki-12-12-2019 (дата обращения: 22.04.2019).
2. Оружие будущего [Электронный ресурс]// Военно-политическое обозрение (дата публикации: 22.04.2019). - URL: https://www.belvpo.com/8313.html/ (дата обращения: 22.04.2019).
3. Алексей Рамм, Алексей Козаченко. Шквал огня: как переоснащают российскую артиллерию [Электронный ресурс]// Известия (дата публикации: 19.11.2018). - URL: https://iz.ru/813215/aleksei-ramm-aleksei-kozachenko/shkval-ognia-kak-pereosnashchaiut-rossiiskuiu-artilleriiu (дата обращения: 22.04.2019).
4. Наставление по огневой службе наземной артиллерии. - М.: ВИ, 1967. -215 с.
5. Марьин В.К. и др. Пороха, твердые топлива и взрывчатые вещества: Учебное пособие. - Пенза: ВАИУ. 1984. - 465с.
6. Козлов А.Ю., Мхитарян В.С., Шишов В.Ф. Статистические функции MS Excel в экономико-статистических расчётах: Учебное пособие для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 231с.
Used sources:
1. Ksenia Murasheva. Photos of the new American gun were "leaked" to the network. [Electronic resource] // Science and Technology (Date of publication: 12.12.2019). - URL: https://www.ferra.ru/news/techlife/v-set-slili-fotografii-novoi-amerikanskoi-pushki-12-12-2019 (access date: 04/22/2019).
2. The weapon of the future [Electronic resource] // Military-political review (publication date: 04/22/2019). - URL: https://www.belvpo.com/8313.html/ (accessed: 04/22/2019).
3. Alexey Ramm, Alexey Kozachenko. A flurry of fire: how to re-equip Russian artillery [Electronic resource] // News (publication date: 11/19/2018). - URL: https://iz.ru/813215/aleksei-ramm-aleksei-kozachenko/shkval-ognia-kak-pereosnashchaiut-rossiiskuiu-artilleriiu (accessed: 04/22/2019).
4. Manual on fire service of ground artillery. - M .: VI, 1967 .-- 215 p.
5. Maryin V.K. and others. Gunpowder, solid fuels and explosives: a Training manual. - Penza: WAIU. 1984.- 465s.
6. Kozlov A.Yu., Mkhitaryan V.S., Shishov V.F. Statistical functions of MS Excel in economic and statistical calculations: Textbook for universities. - M.: UNITY-DANA, 2003 .-- 231s.
