Большая охота

Все для охотников и про охотников

  • Яндекс.Метрика

Воспламенение и горение порохов

Характеристики воспламенения и горения пороха

Характеристики воспламенения и горения пороха

На страницах нашего сайта мы не только говорим об охоте, о повадках диких животных (тут вы можете прочесть о повадках волка), которые становятся добычей охотников, но и об охотничьем снаряжении и оружии, а также, о снаряжении патронов. Для того, чтобы правильно их снарядить, не помешает прежде изучить характеристики самого пороха. И, именно этому, воспламенению и горению разных видов порохов, их особенностям и характеристикам мы предлагаем вам уделить внимание в нашей сегодняшней публикации…

Содержание публикации:

Свойства порохов

porohЭкспериментально установлено, что охотничьи пороха при отсутствии давления совершенно не воспламеняются и не горят. Воспламенение и горение порохов начинается только при давлениях, которые равны примерно 0,1 атм. При атмосферном давлении на открытом воздухе пороха способны воспламеняться от источника пламени, но горят они с очень малой скоростью (около 0,2-0,4 сантиметра в секунду). С повышением давления возрастает и скорость горения.

На рисунке №1 приведены скорости горения (в зависимости от давления) порохов Сокол и нитроглицеринового.

Наиболее надежное воспламенение и устойчивое горение охотничьих порохов начинается только при давлениях в камере патрона, равных 25-40 килограмма на квадратный сантиметр. На величину скорости горения большое влияние оказывает и температура заряда самого пороха. При этом, температура заряда, как правило, равна температуре окружающей среды, поэтому, даже при одном и том же давлении в камере сгорания скорость горения пороха зимой и летом колеблется в довольно широком диапазоне – смотрите рисунок №2.

porohТаким образом, для воспламенения охотничьих порохов в патроне будет недостаточно только одного источника пламени. Для надежного воспламенения и горения порохов с необходимой скоростью для ружейного выстрела в камере сгорания необходимо предварительно создать давление 25-40 килограммов на квадратный сантиметр и повышенную температуру. Для этих целей и необходим капсюль.
вернуться к содержанию ↑

Роль капсюля в воспламенении пороха

Капсюль является не только источником пламени для воспламенения пороха, но он служит, главным образом для того, чтобы повысить давление и температуру в кармане сгорания патрона, при которых и начинается устойчивое горение пороха с большими скоростями. Недостаточно мощный капсюль может привести к очень медленному воспламенению и горению пороха – и к затяжному выстрелу в итоге.

Казалось бы, во все случаях мощность капсюля полезно увеличивать, но в действительности такое увеличение полезно только до определенного предела. Чрезмерно мощный капсюль может явится причиной перехода горения пороха в детонацию – мгновенное сгорание, при котором происходит резкое повышение давления, что может привести к опасным последствиям.

Выпускаемый в настоящее время капсюль Жевело-мощный для порохов Сокол и нитроглицеринованного при правильном снаряжении патрона (подробнее о снаряжении охотничьих патронов) обеспечивает вполне надежные условия воспламенения и сгорания. Поэтому, добавлять в капсюль Жевело дымный порох не стоит.

porohНа рисунке №3 показа зависимость скорости горения порохов Сокол и нитроглицериннового от давлений, развиваемых в канале ствола. Как видно из рисунка, скорость горения нитроглицеринованного пороха приблизительно в 2 раза больше, чем пороха Сокол. Исходя из этого, как увидим в дальнейшем, значительно изменяются и показатели внутренней и внешней баллистики дробового выстрела.
вернуться к содержанию ↑

Факторы влияния на характеристики пороха

На характер горения пороха и процесс нарастания давления в канале ствола при выстреле большое влияние оказывают также такие факторы, как форма и размер пороховых зерен.

Пиродинамиками уже сравнительно давно было установлено, что пороха горят только с поверхностями параллельными и концентрическими слоями. Это означает, что в процессе горения каждое пороховое зерно, сгорая с поверхности, постепенно уменьшает свой объем, но сохраняет свою первоначальную форму. Процесс постепенного сгорания порохового зерна Сокол хорошо показан на рисунке №4. При капсюлях воспламенителях, создающих давление в камере сгорания около 25-40 килограммов на квадратный сантиметр, порох Сокол загорается почти одновременно по всей поверхности.

Если по условиям зарядки патрона при воспламенении капсюля не раскрывается закрученная часть гильзы, то процесс сгорания пороха идёт до конца и выстрел по своим показателями будет хорошим. Следовательно, для создания хороших условий процессам воспламенения и горения пороха достаточно иметь плотный, толщиной 1,8-2 миллиметра, пороховой картонный пыж, досланный до порохового заряда, с усилием сжатия пороха в 8-10 килограммов, и правильную фиксацию заряда и снаряда в патроне закруткой дульца гильзы.
вернуться к содержанию ↑

Основные периоды воспламенения и горения порохов

Рассматривая процессы воспламенения и горения порохов в явлении выстрела в целом, можно отметить ряд протекающих друг за другом периодов.
вернуться к содержанию ↑

Первый период воспламенения и горения порохов

porohПри выстреле, после воспламенения, сгорание пороха происходит сначала в постоянном объеме до тех пор, пока давление газов не достигнет величины достаточной для того, чтобы преодолеть сопротивление раскрытия завальцованного дульца гильзы, силы трения пыжей и снаряда в гильзе. Усилие, необходимое для раскрытия дульца гильзы и преодоления сил трения пыжей и снаряда, отнесенное к площади поперечного сечения канала гильзы, называется давлением форсирования и обозначается Рф.

Математически давление форсирования выражается следующей формулой:

poroh

Где F – сила раскрытия дульца гильзы и преодоления трения пыжей и снаряда в килограммах; S – площадь поперечного сечения гильзы в квадратных сантиметрах.

porohВеличина давления форсирования в явлении выстрела играет весьма важную роль. На рисунке 5а показано изменение давления газов, и скорости движения снаряда в канале ствола по времени.

На этом рисунке давление Ро соответствует давлению, создаваемому капсюлем в камере сгорания. Давление Рф соответствует давлению форсирования, при котором должно начинаться движение пыжей снаряда и раскрытие закрученной части гильзы.

На рисунке 5б показано изменение давления газов и скорости движения снаряда по длине ствола. На этом рисунке видно, что при давлениях газов, превышающих давление форсирования, начинается смещение снаряда и в дальнейшем процесс горения пороха происходит при изменяющемся объёме камеры сгорания.

Расчеты и эксперименты показывают, что повышение давления форсирования увеличивает часть заряда, сгорающую до начала смещения снаряда в гильзе, повышает начальное давление и начальную скорость. Для достижения хорошего выстрела с возможно большей начальной скоростью снаряда необходимо соблюдать следующее условие: давление форсирования Рф должно быть всегда больше давления, создаваемого капсюлем в камере сгорания Ро.

Величина давления форсирования для дробового выстрела (при одном и том же порохе и капсюлях) зависит от способа снаряжения патронов (подробнее о снаряжении патронов пулей) и поэтому, она может изменяться в широких пределах.

Так, для различных способов снаряжения для пороха Сокол давление форсирования имеет величины, показанные в таблице. Из неё видно, что наибольшее давление форсирования получается при плотном картонном пороховом пыже увеличенного по сравнению с гильзой диаметра на 0,2-0,25 миллиметра, толщиной в 1,6-1,8 миллиметра и усилии при закрутке, равной 40 килограммам. Для этого случая форма и размеры заделки дульца гильзы приведены на рисунке №9.

porohДробовой пыж должен быть изготовлен из плотного картона по диаметру гильзы, толщиной 0,9-1 миллиметра. При тонком или рыхлом дробовом пыже при даже меньших давлениях в камере сгорания, чем при давлениях, создаваемых капсюлем, дробовой пыж может выдавиться и выскочить преждевременно, не раскрывая закрученные края гильзы. Подробнее о бое охотничьего ружья и выборе пыжа.

При низких давлениях форсирования Рф во время воспламенения капсюля происходит раскрытие закрученной части гильзы. При этом, увеличивается объем камеры сгорания и горение пороха начинается в большем объеме.

Низкое давление форсирования дает очень большой процент несгорающего пороха при выстреле (в тепловом балансе указано 5-20%), доходящий до 18-20. Несгоревший порох частично остаётся в стволе, а главным образом выбрасывается вместе с газами из ствола. Всё это ведёт к значительному снижению начальной скорости снаряда и не дает стабильности дробового выстрела.

При давлениях форсирования Рф=60-62 килограммам на квадратный сантиметр, не сгорает только 4-5% пороха. При этом, наблюдается однообразие выстрелов и значительное увеличение начальной скорости снаряда без заметного повышения максимального давления в канале ствола.

При снаряжении патронов многие стрелки и охотники мало придают значения таким вопросам, как подбор картонного порохового пыжа по диаметру и толщине; создание определенного усилия сжатия пороха в камере сгорания гильзы пыжами; упругость и толщина дробового пыжа; создание необходимого усилия на матрицу при закрутке дульца гильзы; подбор рациональной формы матрицы для заделки дульца гильзы. Между тем, качество дробового выстрела существенным образом зависит от решения именно этих вопросов.

вернуться к содержанию ↑

Второй период воспламенения и горения порохов

В этом периоде горение пороха и образование газов происходит в увеличивающемся объеме камеры сгорания. Условно этот период начинается с момента начала движения снаряда и заканчивается в конце горения пороха (точка К на рисунке №5). Пороховые газы за счет заключенной в них энергии совершают полезную работу, сообщая снаряду скорость и преодолевая ряд сопротивлений. При горении пороха приток газов повышает давление внутри канала ствола, но при этом одновременно происходит и непрерывное нарастание скорости снаряда и связанное с этим увеличение объема, в котором происходит горение пороха.

В самом начале этого периода, когда скорость движения снаряда ещё невелика, образование газов растет быстрее, чем объем заснарядного пространства, за счет чего и происходит повышение давления до максимального. Величина этого давления является одной из основных баллистических характеристик пороха, которая используется при расчете показателей оружия на прочность.

Увеличение давления газа в канале ствола и нарастание скорости движения снаряда могло бы продолжаться и дальше, но оказывается, что объем заснарядного пространства растёт по времени быстрее, чем происходит нарастание давления. Поэтому, несмотря на продолжающееся горение пороха и газообразование, давление начинает падать. Условно окончание этого периода можно считать тем моментом, когда прекращается горение пороха – точка К на рисунке №5.
вернуться к содержанию ↑

Третий период воспламенения и горения порохов

porohВ момент окончания процесса горения пороха давление газов Рк имеет ещё достаточно большую величину, благодаря чему, хотя приток газов прекращается, ускорение движения снаряда в канале ствола ещё продолжается. Ускорение движения снаряда происходит за счёт расширения газов при падении давления. Падение давления и нарастание скорости снаряда продолжается до тех пор, пока снаряд дроби и пыжи не минуют дульный срез ствола.

Чем больше величина отношения давлений Рк/Рд, где Рк – давление газа в конце горения, а Рд – дульное давление, тем больше начальная скорость снаряда. Другими словами, начальная скорость снаряда тем больше, чем больше степень расширения газа.
вернуться к содержанию ↑

Период последствия газов

Давление газов на выходе из канала ствола Рд всегда выше атмосферного. Некоторые авторы считают, что это давление должно составлять 80-90 килограммов на квадратный сантиметр. Эти давления при хорошем порохе могут получаться при следующих условиях: слабый капсюль воспламенитель – к примеру, при использовании капсюля Центробой для бездымных порохов; пороховые пыжи только досылают до пороха без какого-либо усилия сжатия; плохое качество порохового картонного пыжа; плохая закрутка дульца бумажной гильзы.

При хорошем снаряжении патрона, когда от выстрела добиваются оптимальных показателей, дульное давление Рд составляет только 50-55 килограммов на квадратный сантиметр. Величина дульного давления при вылете снаряда из канала ствола может оказывать некоторое воздействие на полет дроби, но этот вопрос будет целесообразнее рассматривать уже в разделе внешней баллистики, в одной из наших следующих публикаций.

poroh

Сегодня мы с вами рассмотрели основные характеристики и параметры воспламенения и горения порохов, и узнали, как эти показатели влияют на точность выстрела. Надеемся, что данная информация будет полезной для вас.

А, каким порохом – дымным или бездымным пользуетесь вы? Каким капсюлям отдаёте предпочтение при снаряжении патронов? Поделитесь с нами своим выбором, опытом и историями. Ждём ваших комментариев.

Статья подготовлена по материалам инженера А. Можарова, взятым из свободных источников.

Читайте также о горохообразных раздутиях ствола и их причинах.

Ждем ваших отзывов и комментариев, присоединяйтесь к нашей группе ВКонтакте!

На нашем сайте:

1 комментарий. к сообщению: “Воспламенение и горение порохов”

  1. womanblog:

    Чувствительность к давлению у различных порохов разная. Так дымный порох при атмосферном давлении горит примерно в 10 раз быстрее пироксилинового ружейного пороха, а при давлениях порядка 200-300 МПа скорость горения пироксилинового пороха значительно больше, чем у дымного.

Написать комментарий

    Это не спам (обязательно)