E-book details

Balistyka wewnętrzna lufowych układów bezodrzutowych w ujęciu teorii bilansów

Balistyka wewnętrzna lufowych układów bezodrzutowych w ujęciu teorii bilansów

Zbigniew Wrzesiński

Ebook

Współczesne pole walki wymaga od projektantów i wytwórców broni ciągłej modernizacji istniejącego sprzętu uzbrojenia, modernizacji zmierzającej w kierunku miniaturyzacji jego wymiarów a co za tym idzie zmniejszenia jego masy, jak również doskonalenia systemów automatycznego przechwytywania celu dla precyzji jego osiągania. Kierując się tymi przesłankami, w monografi i podjęto próbę stworzenia narzędzia analitycznego, umożliwiającego szybką cyfrową symulację rozwiązania problemu głównego balistyki wewnętrznej (PGBW) lufowych układów bezodrzutowych, służących jako urządzenia startowe dla przeciwpancernych pocisków rakietowych automatycznie przechwytujących cel. Symulacje cyfrowe balistyki wewnętrznej lufowych układów bezodrzutowych zastosowanych jako urządzenia startowe dla przeciwpancernych pocisków rakietowych stanowią podstawę dla poszukiwania optymalnego rozwiązania balistyki wewnętrznej z punktu widzenia dynamiki układu będącego zestawem „urządzenie startowe–rakieta przeciwpancerna–człowiek”. Osiągnięcie optymalnego rozwiązania PGBW dla tak postanowionej funkcji celu prowadzi do możliwości miniaturyzacji projektowanego sprzętu, a co się z tym wiąże – do zmniejszenia masy urządzenia startowego dla założonych maksymalnych wymagań taktycznych pola walki. Do opisu przyjętego modelu fi zycznego balistyki wewnętrznej konsekwentnie stosowano wyniki teorii bilansów wielkości ekstensywnych zaprezentowane w rozdziale pierwszym monografi i. Umożliwiło to precyzyjne opisanie modelu fi zycznego balistyki wewnętrznej lufowych układów bezodrzutowych. Znajomość rozwiązania problemu głównego balistyki wewnętrznej (PGBW) lufowych układów bezodrzutowych umożliwia obliczenie siły odrzutu i energii odrzutu działających na swobodny lufowy układ bezodrzutowy zastosowany jako urządzenie startowe dla rakietowych pocisków przeciwpancernych przechwytujących cel.

Wstęp 9

Wykaz oznaczeń 10

1. Wybrane elementy teorii bilansów 13

1.1. Wielkości ekstensywne (WE) 13

1.2. Kryteria istnienia granicy pozornej 13

1.3. Gęstości zasobów wielkości substancjalnych (WS) oraz wielkości komponencjal­nych (WK) 15

1.4. Prędkość substancjalna i komponencjalna 18

1.5. Wielkości intensywne (WI) 19

1.6. Pęd cieplny i energia kinetyczna zbioru cząsteczek substancji 19

1.7. Wielkości referencjalne 20

1.8. Obszary substancjalny, niesubstancjalny oraz komponencjalny 21

1.9. Zasady zapisu tensorów w symbolice kreskowej (metoda Gibbsa) 22

1.10. Różniczka i pochodna referencjalna wielkości polowej 23

1.11. Pochodna substancjalna i komponencjalna skalarnych i wektorowych wielkości po­lowych 26

1.12. Aksjomat bilansowy dla wielkości ekstensywnych (WE) 27

1.13. Bilans podstawowy dla wielkości ekstensywnych (WE) 27

1.14. Przekształcenie Leibnitza-Reynoldsa 29

1.15. Bilanse podstawowe ciągłej wielkości ekstensywnej 29

1.16. Referencjalny bilans objętościowej gęstości zasobu skalarnej wielkości ekstensyw­nej (WE) 31

1.17. Substancjalny bilans objętościowej gęstości zasobu masy 32

1.18. Referencjalny bilans objętościowej gęstości zasobu wektorowej wielkości ekstensyw­nej (WE) 33

2. Model fizyczny balistyki wewnętrznej lufowych układów bezodrzutowych 34

 2.1. Założenia modelu fizycznego balistyki wewnętrznej układu bezodrzutowego 35

3. Substancjalny bilans masy MGP między dnem komory nabojowej a dnem pocisku 37

4. Substancjalny bilans pędu MGP między dnem komory nabojowej a dnem pocisku 40

4.1. Gradient prędkości substancjalnej strumienia masy MGP między dnem komory nabo­jowej a dnem pocisku 41

4.2. Prędkość powierzchni podziału prędkości strumienia masy MGP 43

4.3. Pochodna cząstkowa po czasie prędkości strumienia masy MGP 44

4.4. Gradient ciśnienia statycznego GPS między dnem komory nabojowej a dnem po­cisku 45

4.5. Funkcja ciśnienia statycznego GPS między dnem komory nabojowej a dnem pocisku dla ustalonego czasu 46

4.6. Ciśnienie całkowite GPS odniesione do płaszczyzny podziału prędkości strumienia masy MGP 46

4.7. Ciśnienie dynamiczne MGP między dnem komory nabojowej a dnem pocisku dla ustalonego czasu 49

4.8. Ciśnienie statyczne GPS na dnie komory nabojowej dla ustalonego czasu 50

4.9. Średnie ciśnienie statyczne GPS między dnem komory nabojowej a dnem pocisku 50

4.10. Ciśnienie statyczne GPS na dnie pocisku 51

5. Referencjalne i substancjalne bilanse objętościowych gęstości zasobu energii we­wnętrznej, kinetycznej, potencjalnej oraz łącznej MGP we współrzędnych Eulera 52

5.1. Substancjalny bilans objętościowej gęstości zasobu energii wewnętrznej 52

5.2. Substancjalny bilans energii kinetycznej strumienia masy MGP 53

5.3. Substancjalny bilans energii potencjalnej MGP i zapłonnika 53

5.4. Substancjalny bilans objętościowej gęstości zasobu energii łącznej MGP we współ­rzędnych Eulera 56

5.5. Pochodna substancjalna temperatury GPS między dnem komory nabojowej a dnem pocisku w układzie bezodrzutowym 57

5.6. Pochodna po czasie temperatury GPS w przekroju x*(t) podziału prędkości strumie­nia masy MGP 61

6. Substancjalny bilans energii substancjalnej strumienia masy MGP między dnem ko­mory nabojowej a przekrojem wylotowym dyszy de Lavala 62

6.1. Funkcja strumienia masy MGP w dyszy de Lavala 66

6.2. Prędkość strumienia masy MGP na dnie komory nabojowej 70

7. Siła ciągu strumienia masy MGP w dyszy de Lavala w układzie bezodrzutowym 73

7.1. Prędkość strumienia masy MGP w dyszy de Lavala 73

7.2. Reakcje dynamiczna i statyczna siły ciągu strumienia masy MGP 74

7.3. Prędkość efektywna strumienia masy MGP oraz współczynniki strat wypływu i reak­tywności dyszy 75

7.4. Funkcje impulsu siły ciągu 76

8. Fazy charakterystyczne zjawiska strzału w balistycznym modelu lufowych bezodrzu­towych układów miotających 78

8.1. Faza przedwstępna (pirostatyka) 78

8.2. Faza wstępna (pirostatyka) 79

8.3. Faza pirodynamiczna (podstawowa) 79

8.4. Faza adiabatyczna (rozprężanie GPS) 80

8.5. Faza powylotowa 81

9. Równania balistyki wewnętrznej lufowych bezodrzutowych układów miotających 82

9.1. Równanie szybkości przyrostu grubości spalonej warstwy prochu 82

9.2. Równanie szybkości kreacji objętości po spalanych ziarnach ładunku prochowego 83

9.3. Równanie szybkości kreacji względnej masy GPS prochu ładunku miotającego 84

9.4. Równanie szybkości kreacji względnej masy GPS zapłonnika 85

9.5. Równanie strumienia masy GPS w dyszy de Lavala 85

9.6. Równanie strumienia masy MGP w dyszy de Lavala 86

9.7. Równanie strumienia masy GPS wypływającego z przewodu lufy 88

9.8. Równanie szybkości produkcji GPS i wymiany masy MGP w lufowym układzie bez­odrzutowym 88

9.9. Równanie szybkości przyrostu prędkości pocisku w przewodzie lufy 90

9.10. Równanie szybkości przyrostu drogi dna pocisku w przewodzie lufy 90

9.11. Równanie szybkości zmian temperatury GPS 91

9.12. Równanie szybkości przyrostu drogi powierzchni podziału prędkości strumienia masy MGP 93

9.13. Równanie objętościowej gęstości zasobu masy MGP 93

9.14. Równanie zasobu objętości swobodnej 93

9.15. Równanie ciśnienia całkowitego w fazach procesu zjawiska strzału lufowego układu bezodrzutowego 95

9.16. Równanie objętościowej gęstości zasobu masy GPS 97

9.17. Równanie prędkości powierzchni podziału prędkości strumienia masy MGP 98

9.18. Ciśnienie dynamiczne MGP w fazie pirodynamicznej i GPS w fazie adiabatycznej 99

9.19. Ciśnienie statyczne GPS na dnie komory nabojowej w fazach pirodynamicznej i adia­batycznej 99

9.20. Prędkość strumienia masy MGP na dnie komory nabojowej 100

9.21. Wartość ciśnienia statycznego GPS na dnie pocisku 100

9.22. Średnia wartość ciśnienia statycznego GPS w przestrzeni lufowego układu bezodrzu­towego za dnem pocisku w fazie pirodynamicznej 100

10. Zestawienie równań balistyki wewnętrznej opisujących fazy zjawiska strzału w lufo­wych bezodrzutowych układach miotających 101

10.1. Faza pirostatyczna przedwstępna ograniczona przedziałem czasu 0≤t≤tzap 112

10.2. Faza pirostatyczna wstępna ograniczona przedziałem czasu tzap≤t≤tzk 114

10.3. Faza pirostatyczna wstępna ograniczona przedziałem czasu tzk≤t≤t0 115

10.4. Faza pirodynamiczna (główna) ograniczona przedziałem czasu t0≤t≤tk 116

10.5. Faza adiabatyczna ograniczona przedziałem czasu tk≤t≤tw 120

10.6. Faza powylotowa ograniczona przedziałem czasu tw≤t≤tpw 123

11. Podsumowanie i wnioski 126

Summary 128

Bibliografia 129

 

  • Title: Balistyka wewnętrzna lufowych układów bezodrzutowych w ujęciu teorii bilansów
  • Author: Zbigniew Wrzesiński
  • ISBN: 978-83-8156-171-6, 9788381561716
  • Date of issue: 2021-02-17
  • Format: Ebook
  • Item ID: e_1ynx
  • Publisher: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej