Экспериментально-теоретическое исследование воспламенения длинномерных пороховых зарядов артиллерийских орудий

• Автор: Чжан Мин Гань
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 202 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
ПОРОХОВЫХ ЗАРЯДОВ
1.1. Экспериментальное изучение физических процессов при
воспламенении пороховых зарядов
1.2. Описание средств воспламенения и конструкции зарядов
1.3. Физическая картина процессов воспламенения зарядов
различной конфигурации
1.3.1. Схема воспламенения с помощью капсюля-воспламенителя
1.3.2. Схема воспламенения с помощью капсюльной втулки
1.3.3. Схема воспламенения с помощью флейты (баянетной
втулки)
1.3.4. Схема воспламенения при картузном заряжании
1.4. Обобщение и формулировка цели исследования
Выводы по главе
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРО
ЦЕССОВ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ ПОРОХОВЫХ ЗАРЯДОВ
2.1. Структура математических моделей для моделирования
процессов воспламенения и горения зарядов
2.2. Анализ методов и математических моделей для
моделирования газодинамических процессов воспламенения и горения пороховых зарядов
2.3. Анализ физических процессов и математических моделей
для моделирования зажжения, воспламенения и горения пороховых зарядов
2.3.1. Физическая картина зао/сэ/сения, воспламенения и горения
порохового зерна
2.3.2.Анализ существующих теорий воспламенения и горения

пороков
2.4. Математическая модель тепловых процессов при восп- 96 ламенёнии и горении порохового зерна
2.5. Расчет теплообмена между пороховым зерном и
окружающим газом
Выводы по главе
Глава 3. РАЗРАБОТКА ЧИСЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ И АЛ ГО
РИТМОВ РАСЧЕТА ЗАЖЖЕНИЯ, ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ЗАРЯДОВ
3.1. Моделирование распространения волн давления в
закрытых и полузакрытых сосудах
3.2. Численная аппроксимация математической модели расп
ространения волн давления в закрытом сосуде
3.2.1. Конечно-разностная модель
3.2.2. Вычислительный алгоритм
3.2.3 Разностная схема и краевые условия
3.3. Анализ устойчивости и сходимости решения уравнений
3.3.1. Тип и корни характеристического уравнения
3.3.2. Устойчивость системы газодинамических уравнений
3.3.3. Сходимость разностной схемы системы газодинамических
уравнений
3.4. Численное моделирование процессов распространения 121 волн давления в сосудах постоянного и переменного объема
3.5. Описание физической и математической моделей воспламе
нения
3.6. Численная аппроксимация уравнений газодинамической и
тепловой модели воспламенения
3.6.1. Конечно-разностная модель газодинамических уравнений
3.6.2. Анализ устойчивости и сходимости решения газоди
намических уравнений модели воспламенения
3.6.3. Конечно-разностная модель уравнений теплопроводности и

теплообмена
Выводы по главе
Глава 4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАЖЖЕНИЯ, 145 ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ЗАРЯДОВ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ РАСЧЕТОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Описание расчетной схемы конструкции зарядов
4.2. Численное исследование на ЭВМ влияния различных
факторов на скорость воспламенения зарядов
4.3. Экспериментальная проверка теории воспламенения
зарядов
4.3.1. Описание экспериментального метода
4.3.2. Описание экспериментального стенда и системы замеров
4.3.3. Эксперименты по воспламенению и горению трубчатых
порохов в закрытом сосуде
4.3.4. Основные параметры порохов и предварительная оценка
результатов эксперимента по методам классической внутренней баллистики
4.4. Анализ результатов эксперимента
4.4.1. Эксперименты по изучению работы капсюля-воспламе
нителя
4.4.2. Экспериментальные исследования по распространению
пламени в каморе стенда
4.4.3. Экспериментальные исследования по изучению характера
воспламенения и горения пороха в каморе стенда
4.5. Сравнение экспериментальных и вычислительных
результатов
4.6. Пример расчета воспламенения длинномерного заряда
пушки калибра 175 мм
Выводы по главе
Заключение
Литература

Результаты экспериментов, представленные на рис. 1.15-1.17 показали, что при использовании третьей схемы вероятность возникновения условий разрушения заряда выше, чем в первых двух схемах заряжания из-за появления значительного градиента давления (121 МПа) по сравнению с 96 МПа в первой и 36 МПа во второй схемах заряжания. Наиболее безопасной является схема 2 с двумя полузарядами из длинномерного трубчатого пороха. Эксперименты с помощью датчика 5 показали, что в конце пути врезания формируется первый пик давления (см. рис. 1.15-1.17). Для изучения причины появления этого пика давления были проведены многочисленные эксперименты на установке калибра 30 мм, в которой использовались два датчика давления, установленных перед задней и передней кромками ведущего пояска снаряда (рис. 1.18 - 1.21). В экспериментах исследовались следующие три схемы расположения зарядов:
1) схема с зерненным зарядом и наличием свободного объема (1/5 общей длины каморы) около дна снаряда (рис. 1.20);
2) схема с зерненным зарядом без свободного объема около дна снаряда (рис. 1.20.);
3) схема с зерненным зарядом и тонким порохом в количестве 10 % от общей массы заряда около дна снаряда для интенсификации процесса воспламенения. Кривые давлений для каждого из трех случаев показаны на рис. 1.19-1.21. Было установлено, что сжатие порохового заряда газами приводит к резкому повышению давления около дна снаряда в начальные периоды выстрела и обусловлено сильным механическим воздействием пороховых зерен на дно снаряда. Такое воздействие может интенсифицировать формирование волн давления. При низких температурах заряда имеется достаточно высокая вероятность разрушения пороховых зерен, которое может привести к катастрофическим последствиям. Для исключения дробления зерен заряда необходимо создать более высокое давление около дна снаряда по сравнению с давлением на некотором удалении от него. И в этом смысле