Skott [1] [2] [3] - ett fenomen som uppstår när man skjuter t.ex. från skjutvapen och andra vapen .
Det kommer från ordet " pil ". Ett skott från skjutvapen och andra vapen är en komplex uppsättning fysiska och kemiska fenomen. Kunskap om processerna som inträffar under skottet och påverkan av ett stort antal externa faktorer på dem hjälper skyttar , tankfartyg , skyttar och så vidare vid beräkning av data för beräkning av exakta skjutinställningar och bidrar som ett resultat till ett framgångsrikt slutförande av sina stridsuppdrag .
Händelsen av ett skott kan villkorligt delas upp i två steg - rörelsen av en kula , en projektil i hålet på ett gevär och en artilleripistol och ett komplex av fenomen som inträffar efter att projektilen lämnar pipan. En mer detaljerad beskrivning av vart och ett av dessa steg ges nedan.
Efter att slutaren på pistolens slutstycke är låst, detoneras drivladdningen , oftast genom mekanisk påverkan på tändsatsen . Primern initierar en kemisk reaktion av självoxidation av substansen i drivladdningen ( krut , pyroxylin , ballistit ). Dessa ämnen är explosiva , men i dem har den kemiska autooxidationsreaktionen karaktären av snabb förbränning, och inte detonation , som i dynamit , trinitrotoluen eller RDX . Detta är nödvändigt för att förhindra alltför snabb gasbildning inuti pistolpipan, vilket kan leda till gasgenombrott genom bulten eller till och med pistolbrott. När en drivladdning brinner, omvandlas den kemiska energin som lagras i den till den inre energin i den kaotiska rörelsen av pulvergasmolekyler . Värdet på den specifika energifrigöringen Q beror på typen av ämne i drivladdningen, och ligger i intervallet 5-10 MJ/kg. Därefter omvandlas en del av pulvergasernas termiska energi till projektilens mekaniska kinetiska energi .
Pulvergaserna som bildas under förbränningen av drivladdningen med en temperatur på cirka 3000 grader Celsius utövar tryck på botten av projektilen, vilket ger den acceleration. Denna acceleration är inte konstant i tiden, den förändras på grund av förändringar i kraften hos gastrycket på botten av projektilen och friktionskraften mot pistolhålets väggar. I rifled vapen är den senare betydligt större än i slätborrade vapen. Att skära projektilen till rifling gör det dock möjligt att ge den rotation runt den längsgående symmetriaxeln och stabilisera dess flygning efter att ha lämnat pistolen. Eftersom projektilen lämnar pipan på mycket kort tid, i processen för expansion av pulvergaserna, innan dess avgång, hinner inte någon betydande värmeväxling med omgivningen inträffa; processen i den första approximationen kan betraktas som adiabatisk . Betydande uppvärmning av hålet under avfyring beror på de höga friktionskrafterna mellan projektilen och hålets väggar, speciellt för rifled. Rörelsen av en projektil inuti en pistol studeras i detalj av intern ballistik .
Fram till det ögonblick som projektilens botten korsar pistolens mynning, är projektil-fat-pulvergassystemet stängt, det vill säga lagarna för bevarande av momentum , energi och vinkelmomentum är tillämpliga på det . Emellertid är endast de två första bevarandelagarna av praktisk betydelse för att beräkna mynningshastigheten . I pistoler med mjukt hål är rotationsrörelser helt frånvarande. I rifled vapen är andelen energi som används för att ge projektilen axiell rotationsrörelse som regel mycket mindre än andelen som används för att accelerera den. Båda dessa bevarandelagar gör det möjligt att uppskatta rekylenergin och verkningsgraden för verktyget som en värmemotor som helhet.
Låt oss överväga två tillstånd i systemet - för tillfället "0" för den fullständiga förbränningen av drivladdningen, men när projektilen fortfarande är orörlig, och för närvarande "1" för projektilen som lämnar pistolen. Därmed introducerar vi två antaganden. Den första kommer att vara den fullständiga förbränningen av drivladdningen innan projektilen börjar röra sig. I själva verket sker förbränning fortfarande när projektilen redan har börjat röra sig. Den exakta beräkningen i detta fall är dock mycket svår, eftersom det är ett självständigt problem. Det ovan beskrivna antagandet anses vara mycket lämpligt för att lösa praktiska problem. Det andra antagandet kommer att vara frånvaron av värmeförluster som bryter mot de rent mekaniska lagarna för bevarande av energi och momentum. I praktiken innebär detta att rekylenergin och pistolens effektivitet uppskattas ovanifrån.
För tillfället "0" har en projektil med massan m sn , rekyldelar av en pistol med massan M och pulvergaser med massan m pg inte mekaniska hastigheter i den tröghetsreferensram som är associerad med jorden. Allt momentum är alltså noll.
I ögonblicket "1" fick projektilen hastighet v , rekyldelar (i frånvaro av rekylanordningar) fick hastighet V . Följaktligen är projektionen av rörelsemängden för projektilen pSN på axeln riktad längs kanonens hål lika med mSNv , och projektionen av rörelsemängden för rekyldelarna P = - MV . Enligt den modell som används inom artilleri för fördelning av hastigheten för den beordrade rörelsen av pulvergaser längs pistolpipan, är denna hastighet lika med noll vid bulten och ökar linjärt till v vid mynningen. Beräkningen av det totala momentumet av pulvergaser genom att integrera längs pistolens hål ger värdet p pg = 0,5m pg v . Genom att tillämpa lagen om bevarande av momentum får vi
m sn v + 0,5 m pg v = MV
Från denna ekvation är det möjligt att beräkna hastigheten för rekyldelarna och värdet på rekylkinetisk energi E = 0,5MV² från projektilens avgång, vilket behövs under utformningen av pistolens rekylanordningar och för eventuell utrustning av pipan med mynningsbroms . Dessa anordningar behövs för att mildra stötbelastningar på vagnen under rekyl. På liknande sätt, genom att beräkna den användbara kinetiska energin för projektilen e \ u003d 0,5m sn v² , kan du få pistolens effektivitet genom att dividera e med m pg Q (eftersom massan av pulvergaser är lika med massan av drivladdningen ).
Som ett exempel, överväga 121,92 mm A-19 skrov gun mod. 1931/37 g, med följande egenskaper och ammunition:
Efter att ha beräknat rörelsemängden för projektil- och pulvergaserna med ovanstående formler får vi:
Baserat på detta är V = P / M = 8,96 m/s och E = 96 kJ . Om vi tar den övre gränsen för Q till 10 MJ/kg och erhåller e = 8 MJ, kan vi ungefär uppskatta effektiviteten för A-19-pistolen till 8 / (10 * 3,8) = 0,21.
Att känna till P är dock inte tillräckligt för att beräkna den totala rekylenergin, eftersom rekylprocessen i sig fortsätter efter att projektilen har lyft. Låt oss därför överväga den andra fasen av skottfenomenet - efterverkan efter projektilens avgång.
Efter att projektilen har lyft börjar de starkt upphettade pulvergaserna strömma superkritiskt genom pistolens mynning. Detta förklarar den rödaktiga blixten (motsvarande en gastemperatur på cirka 3000 grader Celsius ) efter skottet och den akustiska stötvågen . Dessutom kan pulvergaser som sprids i det omgivande utrymmet utföra mekaniskt arbete för att få närliggande föremål i rörelse. Därför, efter ett skott, är en fältpistol ofta inkapslad i ett ogenomskinligt moln av damm som lyfts upp från jordens yta, även när den avfyras med rökfritt pulver. Gaserna som strömmar ut ur pipan verkar enligt Newtons tredje lag på själva pipan med en lika stor och motsatt riktad kraft. Principen för jetframdrivning är implementerad , vilket förstärker den rent mekaniska rekylen från projektilavgång. En noggrann beräkning av den totala rekylenergin är en komplex procedur, men inom artillerivetenskapen finns en tumregel att 3 % av projektilens mynningsenergi går till mekanisk rekylenergi. Det vill säga för A-19 är den totala mekaniska rekylenergin 0,03 * 8 MJ = 240 kJ. Detta motsvarar den potentiella energin för en last på 1 ton som lyfts 24 m över marknivån, tagen som referenspunkt för nollenergi. Under normala förhållanden skulle detta vara tillräckligt för att krossa eller bryta isär vapenvagnen . Rekylanordningarna i denna pistol (den har ingen mynningsbroms) dämpar emellertid denna rekylenergi och använder den för att föra rekyldelen av pistolen till dess ursprungliga position före nästa skott.
Den totala fördelningen av energi under ett skott varierar beroende på typ av pistol, drivladdning och projektil, men generellt ser bilden ut ungefär så här: