Skud [1] [2] [3] - et fænomen , der opstår, når man skyder , for eksempel fra skydevåben og andre våben .
Det kommer fra ordet " pil ". Et skud fra skydevåben og andre våben er et komplekst sæt af fysiske og kemiske fænomener. Viden om de processer, der forekommer under skuddet og indflydelsen af et stort antal eksterne faktorer på dem, hjælper skytter , tankskibe , skytter og så videre, når de beregner data til beregning af nøjagtige skydeindstillinger og bidrager som et resultat til en vellykket gennemførelse af deres kampmissioner .
Begivenheden af et skud kan betinget opdeles i to faser - bevægelsen af en kugle , et projektil i boringen af en riffel og en artilleripistol og et kompleks af fænomener, der opstår, efter at projektilet forlader løbet. En mere detaljeret beskrivelse af hvert af disse stadier er givet nedenfor.
Efter at lukkeren på pistolens bund er låst, detoneres drivladningen , oftest ved mekanisk påvirkning af tændrøret . Primeren initierer en kemisk reaktion med selvoxidation af stoffet i drivladningen ( krudt , pyroxylin , ballistit ). Disse stoffer er eksplosive , men i dem har den kemiske autooxidationsreaktion karakter af hurtig forbrænding og ikke detonation , som i dynamit , trinitrotoluen eller RDX . Dette er nødvendigt for at forhindre for hurtig gasdannelse inde i pistolløbet, hvilket kan føre til gasgennembrud gennem bolten eller endda pistolbrud. Når en drivladning brænder, omdannes den kemiske energi, der er lagret i den, til den indre energi af den kaotiske bevægelse af pulvergasmolekyler . Værdien af den specifikke energifrigivelse Q afhænger af typen af stof i drivladningen, idet den ligger i området 5-10 MJ/kg. Efterfølgende omdannes en del af pulvergassernes termiske energi til projektilets mekaniske kinetiske energi .
Pulvergasserne dannet under forbrændingen af drivladningen med en temperatur på omkring 3000 grader Celsius udøver tryk på bunden af projektilet, hvilket giver det acceleration. Denne acceleration er ikke konstant i tid, den ændrer sig på grund af ændringer i kraften af gastrykket på bunden af projektilet og friktionskraften mod væggene i pistolboringen. I riflede kanoner er sidstnævnte væsentligt større end i glatborede kanoner. At skære projektilet i rifling gør det imidlertid muligt at give det rotation omkring den langsgående symmetriakse og stabilisere dets flugt efter at have forladt pistolen. Da projektilet forlader løbet i løbet af meget kort tid, i processen med udvidelse af pulvergasserne, før dets afgang, når enhver betydelig varmeudveksling med miljøet ikke at forekomme; processen i den første tilnærmelse kan betragtes som adiabatisk . Betydelig opvarmning af boringen under affyring skyldes de høje friktionskræfter mellem projektilet og boringens vægge, især for riflede kanoner. Bevægelsen af et projektil inde i en pistol studeres i detaljer ved intern ballistik .
Indtil det øjeblik, hvor projektilbunden krydser mundingen af pistolen, er projektil-tønde-pulvergassystemet lukket, det vil sige lovene om bevarelse af momentum , energi og vinkelmomentum er gældende for det . Det er dog kun de to første fredningslove, der er af praktisk betydning for beregning af mundingshastigheden . I glatborede kanoner er rotationsbevægelser fuldstændig fraværende. I riflede kanoner er andelen af energi, der bruges til at give projektilet aksial rotationsbevægelse, som regel meget mindre end andelen, der bruges til at accelerere det. Begge disse bevarelseslove gør det muligt at estimere rekylenergien og effektiviteten af værktøjet som en varmemotor som helhed.
Lad os overveje to tilstande af systemet - i øjeblikket "0" af den fuldstændige forbrænding af drivgasladningen, men når projektilet stadig er ubevægeligt, og i øjeblikket "1" af projektilet, der forlader pistolen. I den forbindelse introducerer vi to antagelser. Den første vil være den fuldstændige forbrænding af drivladningen, før projektilet begynder at bevæge sig. Faktisk sker der stadig forbrænding, når projektilet allerede er begyndt at bevæge sig. Men den nøjagtige beregning i dette tilfælde er meget vanskelig, da det er et selvkonsistent problem. Den ovenfor beskrevne antagelse anses for at være ganske velegnet til at løse praktiske problemer. Den anden antagelse vil være fraværet af varmetab, der overtræder de rent mekaniske love om bevarelse af energi og momentum. I praksis betyder det, at rekylenergien og pistolens effektivitet estimeres ovenfra.
I øjeblikket "0" har et projektil med en masse m sn , rekyldele af en pistol med en masse M og pulvergasser med en masse m pg ikke mekaniske hastigheder i den inerti-referenceramme , der er forbundet med Jorden. Så alt momentum er nul.
I øjeblikket "1" opnåede projektilet hastighed v , rekyldele (i mangel af rekylanordninger) modtog hastighed V . Følgelig er projektionen af momentum af projektilet pSN på aksen rettet langs kanonens boring lig mSNv , og projektionen af momentum af rekyldelene P = - MV . Ifølge den model, der er vedtaget i artilleri til fordelingen af hastigheden af den bestilte bevægelse af pulvergasser langs pistolløbet, er denne hastighed lig med nul ved bolten og stiger lineært til v ved mundingen. Beregningen af det samlede momentum af pulvergasser ved at integrere langs pistolens boring giver værdien p pg = 0,5m pg v . Ved at anvende loven om bevarelse af momentum opnår vi
m sn v + 0,5m pg v = MV
Ud fra denne ligning er det muligt at beregne hastigheden af rekyldelene og værdien af rekylkinetisk energi E = 0,5MV² fra projektilets afgang, hvilket er nødvendigt under udformningen af pistolens rekylanordninger og for mulig udstyring af løbet med mundingsbremse . Disse enheder er nødvendige for at afbøde stødbelastninger på vognen under rekyl. På samme måde kan du ved at beregne den nyttige kinetiske energi af projektilet e \ u003d 0,5m sn v² få pistolens effektivitet ved at dividere e med m pg Q (da massen af pulvergasser er lig med massen af drivladningen ).
Som et eksempel kan du overveje 121,92 mm A-19 skrogpistol mod. 1931/37 g, med følgende egenskaber og ammunition:
Efter at have beregnet momentum af projektil- og pulvergasserne ved hjælp af ovenstående formler får vi:
Baseret på dette er V = P / M = 8,96 m/s og E = 96 kJ . Ved at tage den øvre grænse for Q som 10 MJ/kg og opnå e = 8 MJ, kan vi omtrent estimere effektiviteten af A-19-pistolen til 8 / (10 * 3,8) = 0,21.
At kende P er dog ikke nok til at beregne den samlede rekylenergi, da selve rekylprocessen fortsætter efter projektilet er lettet. Lad os derfor overveje den anden fase af fænomenet med skuddet - eftervirkningen efter projektilets afgang.
Efter at projektilet er lettet, begynder de stærkt opvarmede pulvergasser at strømme superkritisk gennem pistolens munding. Dette forklarer det rødlige blink (svarende til en gastemperatur på omkring 3000 grader Celsius ) efter skuddet og den akustiske chokbølge . Derudover er pulvergasser, der spredes i det omgivende rum, i stand til at udføre mekanisk arbejde for at sætte genstande i nærheden i bevægelse. Derfor, efter et skud, er en feltpistol ofte indhyllet i en uigennemsigtig støvsky hævet fra jordens overflade, selv når den affyres med røgfrit pulver. De gasser, der strømmer ud af tøndeboringen, virker efter Newtons tredje lov på selve tønden med en lige stor og modsat rettet kraft. Princippet om jetfremdrift er implementeret , hvilket forstærker det rent mekaniske rekyl fra projektilafgang. En nøjagtig beregning af den samlede rekylenergi er en kompleks procedure, men inden for artillerividenskab er der en tommelfingerregel om, at 3 % af projektilets mundingsenergi går til mekanisk rekylenergi. Det vil sige, at for A-19 er den samlede mekaniske rekylenergi 0,03 * 8 MJ = 240 kJ. Dette svarer til den potentielle energi af en 1 tons byrde løftet 24 m over jordoverfladen, taget som nulenergireferencepunktet. Under normale forhold ville dette være nok til at knuse eller brække pistolvognen fra hinanden . Imidlertid dæmper denne pistols rekylanordninger (den har ikke en mundingsbremse) med succes denne rekylenergi og bruger den til at bringe rekyldelen af pistolen til dens oprindelige position før næste skud.
Den samlede fordeling af energi under et skud varierer afhængigt af typen af pistol, drivladning og projektil, men generelt ser billedet nogenlunde sådan ud: