Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Внутренняя баллистика ствольных систем огнестрельного метания»



жүктеу 107.64 Kb.
Дата04.03.2018
өлшемі107.64 Kb.
түріЛабораторная работа

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Сумский государственный университет

Шосткинский институт


3082 МЕТОДИческие указания
к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Внутренняя баллистика ствольных систем огнестрельного метания»

на тему «Определение баллистических характеристик пороха на основе манометрических кривых с применением таблиц Excel»

специальности «Химическая технология высокомолекулярных соединений»

для студентов дневной и заочной форм обучения

Сумы


Сумский государственный университет

2011


Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Внутренняя баллистика ствольных систем огнестрельного метания» на тему «Определение баллистических характеристик пороха на основе манометрических кривых с применением таблиц Excel» «Химическая технология высокомолекулярных соединений» для студентов дневной и заочной форм обучения специальности / составитель В.П.Нелаев. – Сумы: Сумский государственный университет, 2011. – 14 с.
Кафедра фундаментальных и общенаучных дисциплин ШИ СумГУ

Содержание стр.

Введение……………………………………………...4

Цель работы………………………………………….5

Элементы теории…………………………………….5

Задание……………………………………………….8

Техническое, программное и информационное обеспечение работы…………………………………………8

Порядок выполнения работы……………………….8

Вопросы для самопроверки………………………..12

Источники информации…………………………....12

Приложение 1……………………………………….13

Лабораторная работа 1



Определение баллистических характеристик пороха

на основе манометрических кривых

с применением таблиц «Excel»

Введение

Известно [1], что основными баллистическими характеристиками пороха являются сила пороха, коволюм и закон скорости горения.

Значения силы пороха и коволюма могут быть предварительно определены путем осуществления термохимических расчетов, если известна рецептура пороха. Однако получаемые при этом значения присущи идеальным условиям взрывчатого превращения пороха (отсутствие теплообменных процессов с окружающей средой, завершенность всех промежуточных реакций, отсутствие реакций доменного газа и т.п.). Значения силы пороха и коволюма, полученные опытным путем, учитывают реальные условия прохождения взрывчатого превращения пороха и поэтому являются предпочтительными и подлежащими определению при анализе манометрических кривых.

Что касается закона скорости горения, то иным путем, кроме как специальный анализ опытной манометрической кривой, получить его невозможно. Именно этим в значительной мере определяется важность и необходимость целенаправленного сжигания навески пороха в бомбе Вьеля.

В данной работе используются современные представления о горении порохов в замкнутом объеме, истоки которых лежат в положениях классической пиростатики [1].

В работе приняты традиционные для отечественной ствольной баллистики обозначения:

СM – число Мюраура, %;

f – сила пороха, кГ*дм/кг;

h - наименьший размер зерна, дм;

I – импульс пороховых газов, кГ*сек/ дм2;

p – давление пороховых газов в каморе, кГ/см2;

P – давление пороховых газов в каморе, кГ/дм2;

S – площадь внутренней поверхности каморы, см2;

W – объем каморы, дм3;

α – коволюм, дм3/кг;

β – отношение наименьшего размера зерна к наибольшему;

Γ – гамма-функция, дм2/кГ*сек;

ψ – относительная доля сгоревшей части зерна;

Δ – плотность заряжания, кг/дм3;

ω – масса пороха, кг;

δ – плотность пороха, кг/дм3.
Индексы:

m – максимальное значение;

0 – начальное значение;

k – конечное значение;

в – воспламенитель;

ψ – при данном значении доли сгоревшей части пороха;

ср – среднее значение;

ад – значение для адиабатических условий.



Цель работы

Практически определить значения основных баллистических характеристик пороха по имеющимся первичным опытным данным, полученным после сжигания пороха в бомбе Вьеля.



Элементы теории

Максимальное давление пороховых газов при сжигании пороха в замкнутом постоянном объеме рассчитывается по формуле Шишкова



, где . (1)

Связь между и в процессе горения пороха описывается формулой Вьеля



, где . (2)

Учет влияния теплопотерь производится путем применения поправки Мюраура



, %. (3)
Различают два вида закона скорости горения: геометрический и физический.

В первом случае аналитическое выражение закона дано проф. Дроздовым Н.Ф:



. (4)
Во втором случае аналитическое выражение закона дано проф. Серебряковым М.Е:
. (5)
В свою очередь, выражение для удельной скорости газообразования имеет вид
. (6)
Для геометрического закона

. (7)
На практике часто справедливым является другое выражение, а именно:
. (8)
Это выражение предложено французом Шарбонье (и носит его имя), причем им же предложено значение показателя степени вычислять по формуле
, (9)

где - значение давления в точке перегиба кривой P(t).

Параметры формулы Шарбонье могут быть вычислены другим путем, например, по формулам Крамера.

Значения линейной скорости горения определяются из выражения (6).

Значения силы пороха и коволюма рассчитываются на основе преобразованной формулы Шишкова

(10)
с привлечением метода наименьших квадратов. Если дано только два опыта, то полезными становятся выражения: и . (11)

Задание

а) произвести первичную обработку представленных опытных данных;

б) построить для каждого опыта графики функций P(t), I(ψ), Γ(ψ);

в) найти для каждого опыта значения коэффициентов формулы Шарбонье;

г) дать графическое сравнение опытных кривых ∆ψ/∆t и расчетных кривых dψ/dt;

д) определить какой из двух видов закона скорости горения лучшим образом описывает процесс взрывчатого превращения пороха – геометрический или физический;

е) рассчитать значения f и α;

ж) сформулировать свои выводы о закономерностях, вытекающих из анализа манометрических кривых (в свободном изложении).

з) оформить отчет в виде брошюры.

Техническое, программное и информационное обеспечение работы

Для выполнения работы необходимы:

- современный компьютер со штатным системным ПО;

- приложение Microsoft Office, содержащее электронную таблицу Excel;

- файл-шаблон «Lab1_VBSS.xls»;

- опытные данные, полученные при сжигании пороха в бомбе Вьеля.


Порядок выполнения работы

1 Ознакомиться с Введением и Заданием.

2 Включить компьютер и загрузить Excel-файл «Lab1_VBSS.xls».

3 Переименовать файл «Lab1_VBSS.xls» на файл «Lab1_VBSS_ФИО.xls» и сохранить под таким названием.

4 Подвергнуть первичной обработке представленные опытные данные:

- проверить полноту представленных данных (не менее чем для двух опытов, проведенных с одним и тем же порохом при начальной температуре, различающейся не более чем на 5 градусов по шкале Цельсия, необходимо иметь для каждого опыта результаты тарирования «P - E» в дискретном виде, значение объема каморы W0, марку и навеску воспламенителя ωв, навеску исследуемого пороха ω, манометрическую кривую «t - E»);

- оценить воспроизводимость опытных данных с помощью формулы Шишкова (1), разрешенной относительно силы пороха f, при допущении, что коволюм α=0 (если частное значение fi расходится по модулю со средним значением fср более чем на 5%, опыт бракуется);

- аппроксимировать многочленом первой степени результаты тарирования «P - E» (если достоверность аппроксимации при этом окажется ниже, чем 0,99, тарировочные данные и соответствующие опыты бракуются);

- внести опытные данные «t - E»I в рабочие таблицы (i- номер опыта);

- для каждого опыта определить моменты начала и окончания горения исследуемого пороха, а также длительность горения пороха в каморе бомбы (порох не может стабильно гореть при давлениях, меньших 50 кГ/см2);

- таблично представить все манометрические кривые «t - E» в виде «t - P»;

- дать графическую интерпретацию каждой кривой «t - P»;

- произвести сглаживание каждой манометрической зависимости «t - P» с помощью полинома 5-й степени P(t) без учета точки начала координат.



Рисунок 1 - Пример сглаживания опытных данных полиномом 5-й степени
5 Для каждого опыта на основе табличной зависимости P2(t) с шагом по времени 0,00005 с рассчитать дискретные значения функций:

- парциального давления пороховых газов исследуемого пороха для адиабатических условий P2ад(t);

- среднего на шаге времени парциального давления P2ср(t);

- относительной доли сгоревшей части исследуемого пороха ψ(t);

- оценки скорости газообразования ∆ψ/∆t;

- нарастающего значения импульса пороховых газов I(t);

- значения гамма-функции Γ(t).

6 Дать графическую интерпретацию зависимостей I(ψ), Γ(ψ).




Рисунок 2 - Пример графической интерпретации зависимостей I(ψ), Γ(ψ)

7 Произвести расчет значений параметров формулы Шарбонье для скорости газообразования двух видов.

8 Дать графическую интерпретацию сравнения опытных значений ∆ψ/∆t и расчетных значений dψ/dt в функции времени для двух видов формулы Шарбонье.

Рисунок 3 – Пример графической интерпретации сравнения опытных значений ∆ψ/∆t и расчетных значений /dt в функции времени
9 Определить, какой из двух видов закона скорости горения лучшим образом описывает процесс взрывчатого превращения пороха – геометрический или физический.

10 Рассчитать значения α и f.

11 Сформулировать свои выводы о закономерностях, проявившихся при анализе манометрических кривых (в свободном изложении).

12 Оформить отчет в виде брошюры (образец титульного листа приведен в Приложении А).

Структура отчета должна включать:

- название выполненной работы;

- исходные данные;

- что требуется определить (вычислить, проанализировать, представить…);

- основные положения алгоритма обработки информации (средства, методы, формулы…);

- полученные результаты по каждому пункту задания;

- выводы (что сделано в процессе выполнения работы и какие физические закономерности обнаружены).
Вопросы для самопроверки


  1. Нужна ли бомба Вьеля для современного производства порохов?

  2. Каким должно быть минимальное количество опытов в бомбе Вьеля?

  3. Зачем нужна формула Шишкова?

  4. Какие существуют формы закона скорости горения пороха?

  5. Для чего и как следует учитывать теплопотери в бомбе Вьеля?


Список литературы

1. Медведев Ю.И. Теория баллистического проектирования ствольных систем: учебное пособие.- Томск: Изд-во Том. ун-та, 1992. 92 с.

2. Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. М.: Оборонгиз, 1962. 703 с.
Приложение А.

(справочное)

Зразок титульного аркуша


Міністерство освіти і науки, молоды та спорту України

Шосткинський інститут

Сумського державного університету
Кафедра фундаментальних та загальнонаукових дисциплін

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 1

з дисципліни „ Внутренняя баллистика

ствольных систем огнестрельного метания ”

для студентів 3-го курсу очної форми навчання

за спеціальністю 7.091605 „Хімічна технологія високомолекулярних сполук”
(звiт)
Виконав:

Студент групи _________ ______________ (Iндекс групи) (П. Ι. Б. студента)


Викладач дисципліни Нелаєв В.П.

201__





Каталог: library -> docs -> rio -> 2011
rio -> Методичні вказівки до практичних занять І самостійної роботи з курсу «українська мова у професійному спілкуванні»
2011 -> Практикум з курсу «технологія конструкційних матеріалів І матеріалознавство» Частина 2 «матеріалознавство» для студентів факультету Тесет
rio -> Методичні вказівки, завдання І приклади до виконання курсової роботи
rio -> Міністерство освіти та науки україни
rio -> 3483 тематичний словник з клінічної термінології з дисципліни «Латинська мова»


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет