Balistyka wewnętrzna lufowych układów bezodrzutowych w ujęciu teorii bilansów

Balistyka wewnętrzna lufowych układów bezodrzutowych w ujęciu teorii bilansów

rok wydania: 2021
ISBN 978-83-8156-170-9
ilość stron: 130
oprawa: miękka

Opis
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 monografii 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 fizycznego balistyki wewnętrznej konsekwentnie stosowano wyniki teorii bilansów wielkości ekstensywnych zaprezentowane w rozdziale pierwszym monografii. Umożliwiło to precyzyjne opisanie modelu fizycznego 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.

Spis treści
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 komponencjal-nych (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 .a / 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 ekstensyw-nej (WE) / 31
1.17. Substancjalny bilans objętościowej gęstości zasobu masy / 32
1.18. Referencjalny bilans objętościowej gęstości zasobu wektorowej wielkości ekstensyw-nej (WE) / 33

2. Model fi zyczny balistyki wewnętrznej lufowych układów bezodrzutowych / 34
2.1. Założenia modelu fi zycznego 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 nabo-jowej 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 ()xt podziału prędkości strumie-nia masy MGP / 61

6. Substancjalny bilans energii substancjalnej strumienia masy MGP między dnem ko-mory 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 reak-tywności dyszy / 75
7.4 Funkcje impulsu siły ciągu / 76

8. Fazy charakterystyczne zjawiska strzału w balistycznym modelu lufowych bezodrzu-towych 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 bez-odrzutowym /88
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 0zaptt / 112
10.2. Faza pirostatyczna wstępna ograniczona przedziałem czasu zapzkttt / 114
10.3. Faza pirostatyczna wstępna ograniczona przedziałem czasu 0zkttt / 115
10.4. Faza pirodynamiczna (główna) ograniczona przedziałem czasu 0kttt / 116
10.5. Faza adiabatyczna ograniczona przedziałem czasu kwttt / 120
10.6. Faza powylotowa ograniczona przedziałem czasu wpwttt / 123

11. Podsumowanie i wnioski / 126

Summary / 128
Bibliografia / 129