§ 5.1. Силы, действующие при выстреле

При выстреле в результате горения порохового заряда в засна- рядном пространстве орудия образуются пороховые газы. Со сто­роны пороховых газов на элементы снаряда и боевого заряда будут действовать силы давления.

Сила давления, приложенная к снаряду, будет движущей си­лой, сообщающей снаряду поступательное движение. Сила давле­ния, приложенная к гильзе, будет деформировать ее, прижимая к поверхности каморы, обеспечивая обтюрацию пороховых газов.

При движении снаряда со стороны ствола на него будут дей­ствовать силы реакции, рассмотренные в разделе I. Касательная составляющая нормальной реакции боевой грани нарезов будет сообщать снаряду вращательное движение.

Как поступательное, так и вращательное движение снаряда является ускоренным. Следовательно, любая часть снаряда (например, деталь взрывателя) будет иметь линейное ускоре­ниепоступательного движения, касательное ускорениеи цен­тростремительное ускорениевращательного движения.

Используя из внутренней баллистики приближенное уравнение поступательного движения снаряда (2.22)

найдем выражение для ускорения поступательного движения:

Из теоретической механики известно, что

где— расстояние центра масс детали от оси вращения сна­ряда;

— угловая скорость снаряда. Во внутренней баллистике получают - следующее выражение для угловой скорости:

где—длина хода нареза.

Дифференцирование равенства (5.4) по времени дает

или с учетом равенства (5.2)

В результате найдем выражения для касательного и центро­стремительного ускорений:

При ускоренном движении тела на него будет действовать объемная сила—сила инерции, численно равная произведению массы на ускорение и направленная в сторону, противоположную ускорению.

Таким образом,на любую частицу снаряда, массу которой обозначим через, будут действовать три силы инерции в соот­ветствии с тремя рассмотренными выше ускорениями: сила инер­ции от линейного ускорения S, сила инерции от касательного ускорения К и сила инерции от центростремительного ускорения или центробежная сила С. Выражения для этих сил найдем, ис­пользуя выражения (5.2), (5.6) и (5.7) для ускорений:

На рпс. 5.S показаны направления действия сил инерции при выстреле. Как следует из формул, все силы инерции растут про­порционально массе детали. Поскольку вес снаряда увеличивается пропорционально кубу калибра, а площадь сечения канала ство­ла — пропорционально квадрату калибра с увеличением калибра орудия, все силы инерции убывают с ростом калибра.

При выстреле из орудия силы S п К изменяются так же, как изменяется величина давления пороховых газов, а сила С так же, как величина скорости снаряда (рис. 5.2). Сила К будет в 10— 20 раз меньше силы S.

При движении снаряда по каналу ствола орудия наибольших значений силы S и К достигают в момент, когда давление порохо­вых газов будет наибольшим, а сила С — в дульном срезе. Наи­большие значения силможно получить подстановкой в формулы (5.8) и (5.9) величины наибольшего давленияа силы—подстановкой в формулу (5.10) величины начальной скорости

Под действием сил инерции, и прежде всего силы S, в стенке оболочки снаряда и в разрывном заряде развиваются напряжения, зная которые можно решить вопрос о прочности снаряда и стой­кости снаряжения.

Величина нормальных напряжений получается делением силы S на площадь поперечного сеченияоболочки или заряда:

При этом заследует принимать массу части оболочки или за­ряда, расположенной над рассматриваемым сечением.

Напряжения при выстреле не должны превосходить допусти­мых величин.

Действие сил инерции на детали взрывателей может вызвать помимо напряжений их деформации и перемещения, что исполь­зуется для взведения взрывателей и производства других работ, например запуска дистанционных механизмов, стопорения пово­ротных колец и т. д.

Силы инерции при выстреле могут достигать громадных зна­чений. Так, на полном заряде 122-мм гаубицы М-30 на снаряд ОФ-462 в момент достижения, наибольшего давления пороховых газов будет действовать сила инерции от линейного ускорения, равная 22- 10⁴ Н, что в 10 тысяч раз превышает силу веса снаряда. Во столько же раз будут превышать силу веса деталей силы инер­ции, действующие на детали взрывателей. Отношение ускорения силы инерции к ускорению силы веса называется коэффициентом перегрузки.