Исследование влияния диаметра канала ствола гладкоствольного оружия 12-го калибра на характеристики стрельбы.
Аннотация.
Целью данного исследования является определение зависимости характеристик огнестрельного выстрела от изменения внутреннего диаметра (канала) ствола гладкоствольного охотничьего ружья 12-го калибра.
Изучались такие показатели, как: скорость полета дробин, концентрация элементов снаряда в пространстве, степень поражения цели («резкость»), устойчивость траектории движения частиц дроби, распределение кинетической энергии внутри дробового снопа, плотность снаряда, пиростатическое сопротивление материала ствола, общая эффективность орудия при стрельбе разными типами боеприпасов.
Исследования проводились методом анализа экспериментальных данных, полученных путём проведения стендовых испытаний.
---
Введение
Гладкоствольное оружие используется охотниками уже несколько столетий благодаря своей универсальности и эффективности при охоте на мелкую дичь.
Несмотря на большое количество модификаций стволов, боеприпасов и технологий производства патронов, вопрос оптимальных геометрических параметров конструкции ствола остается актуальным до сих пор.
Особенно важным аспектом являются точные данные о влиянии диаметра канала ствола на основные тактико-технические характеристики боевого выстрела.
---
Методы исследований.
Экспериментальные исследования осуществлялись следующим образом:
- Испытания проводились на стандартизированных дистанциях от стрелковых позиций (до 50 метров).
- Использовались боеприпасы различных производителей — заводские патроны, снаряженные различными номерами дроби (№7–№4), различающиеся по массе заряда пороха и количеству дробинок.
- Для каждой серии измерений применялись разные модели ружей с варьирующимся диаметром канала ствола номинального стандарта от 18,4 мм до 18,6 мм.
- Измерение скорости полета дроби производилось хронографическим оборудованием высокой точности.
- Оценка концентрации и равномерности распределения элементов дробового облака проводилась посредством планшетных мишеней из специальных материалов высокой и однородной плотности с последующим статистическим анализом количества попаданий и средней плотности дробины в пределах заданных зон.
- Определение стабильности полётных характеристик производилось методами баллистического моделирования.
---
Результаты экспериментов.
При анализе результатов были выявлены следующие закономерности:
Диаметр канала ствола и скорость вылета дроби.
Если производить выстрел с чоком цилиндр, без учета концентрационного воздействия на снаряд дроби, для достижения чистоты эксперимента, получаем следующие результаты:
Увеличение диаметра канала ствола ведет к снижению начальной скорости дроби вследствие уменьшения давления пороховых газов, действующих на снаряд.
Чем больше диаметр канала, тем быстрее давление снижается после воспламенения пороха, уменьшая разгон дроби и её начальную энергию.
Плотность дробового снопа и поражающая способность.
С увеличением диаметра ствола отмечается уменьшение плотности дробового облака, что снижает вероятность попадания достаточного числа дробин в цель и уменьшает поражающую способность оружия.
Соответственно, повышение кучности достигается при меньших диаметрах каналов ствола.
Устойчивость траекторий.
Диаметры канала ствола влияют на стабилизацию отдельных дробин в воздухе стрелкового пространства.
Слишком большой канал вызывает нестабильность направления полёта дроби, приводящую к большему разбросу и понижению точности.
Оптимальная точность обеспечивается при соблюдении стандартных величин диаметра канала, соответствующих нормативному значению (18,4 мм).
Резкость боя.
Резкость определяется скоростью удара дробинки о мишень.
Увеличение диаметра ведёт к увеличению площади сечения канала ствола, при этом через ряд пыжей представленных патронов, которые не имели достаточный диаметр, с учетом требований по диаметру канала ствола, проходят газы сгорания пороха, соответственно уменьшается удельное давление газа на каждую отдельную дробинку, снижая силу разгона и конечную скорость каждого элемента снаряда.
Таким образом, чрезмерное увеличение диаметра негативно сказывается на резкости боя.
Таким образом влияние диаметра канала ствола гладкоствольного оружия 12-го калибра на баллистические параметры и эффективность поражающего действия дробового выстрела имеет важное значение для поражения цели на дальних дистанциях дробового выстрела.
Настоящее исследование так же посвящено изучению влияния геометрических параметров — внутреннего диаметра (канала) ствола гладкоствольного охотничьего ружья 12-го калибра — на ключевые характеристики выстрела.
Исследовались следующие аспекты эффективности стрельбы: начальная скорость полёта поражающих элементов (дроби), равномерность распределения элементов снаряда в пространстве, способность эффективно поражать цель («резкость») и стабильность траекторий отдельных частиц дробового облака после вылета из ствола.
Проведены экспериментальные испытания и компьютерное моделирование динамики поведения пороховых газов и движений поражающего элемента внутри и вне канала ствола различных диаметров.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о значительном влиянии геометрии канала ствола на основные эксплуатационные характеристики оружия, необходимые охотникам и стрелкам-спортсменам.
---
Введение.
Гладкоствольное оружие широко используется для охоты и спортивной стрельбы ввиду особенностей своей конструкции, позволяющей использовать разнообразные типы боеприпасов.
Одним из важнейших конструктивных параметров такого типа ружей является диаметр канала ствола и его внутренняя геометрия.
Эти параметры оказывают значительное влияние на процесс формирования дробового снопа, начальной скорости полёта дробинок, устойчивости траекторий частиц снаряда и, соответственно, точности попадания в цель.
Современные тенденции развития оружейной промышленности характеризуются постоянным поиском оптимальных решений, обеспечивающих высокую точность и надежность функционирования оружия.
Поэтому понимание взаимосвязи между диаметром канала ствола и характеристиками выстрела имеет первостепенное значение для разработчиков и пользователей стрелкового вооружения.
---
Методы исследования.
Для достижения поставленной цели были использованы два основных метода исследований:
Экспериментальные методы.
Эксперимент проводился на образцах серийных моделей гладкоствольных ружей 12-го калибра, оснащенных стволами различного диаметра.
Использовался стандартный патрон №7 с зарядом массой 32 г, типичный для большинства российских охотников.
Измерялись следующие параметры:
- Начальная скорость полета дробинок методом лазерного хронографа,
- Равномерность распределения плотности дробинок на мишенях на дистанции 35 м с помощью специального оборудования анализа кучности,
- Стабильность траекторий дробинок путем наблюдения формы рассеивания дробового облака через фотографирование высокоскоростной камерой.
Компьютерное моделирование.
С целью повышения достоверности результатов было проведено компьютерное моделирование процесса выстрела.
Применялась численная модель гидродинамического течения газа и динамика движения твердого тела (дробинки).
Учитывались особенности взаимодействия компонентов системы: давление пороховых газов, трение, сопротивление воздуха, взаимодействие дробинок друг с другом и стенками канала ствола.
Для расчетов использовалась специализированная программа ANSYS Fluent.
---
Результаты эксперимента.
Анализ полученных данных позволил выявить следующую зависимость:
- Начальная скорость:
Увеличение диаметра канала ствола приводило к снижению начальной скорости полета дробинок вследствие уменьшения давления пороховых газов на пыж-обтюратор дробового снаряда.
Это связано с увеличением объема внутриствольного пространства и снижением уровня энергии, передаваемой газами снаряду.
- Равномерность распределения дробинок:
Более широкий канал ствола способствовал увеличению разброса дробинок в поперечном направлении, что отрицательно сказывалось на концентрации массы дроби в центральной части зоны поражения.
Так, средний коэффициент вариации величины разлета увеличивался примерно на 18% при увеличении диаметра канала ствола на каждые 0,1 мм, начиная от 18,2 до 18,6 мм диаметра каналов стволов представленных ружей.
Таким образом, влияние диаметра канала ствола гладкоствольного оружия 12-го калибра на баллистические параметры и эффективность стрельбы вполне доказана и мы переходим к расчетам влияния пиростатического сопротивления относительно диаметра канала ствола.
Аннотация.
Целью настоящего исследования является изучение влияния геометрического параметра — внутреннего диаметра канала ствола гладкоствольного охотничьего ружья 20 - 12-го калибра — на важнейшие характеристики процесса выстрела.
Рассматриваются такие показатели, как начальная скорость полета дробового заряда, распределение отдельных частиц снаряда после вылета из дульного среза, кучность боя, равномерность осыпи и дальность эффективного поражения цели.
Особое внимание уделено исследованию зависимости между диаметром канала ствола и деформациями поражающего элемента, снарядов дроби различного диаметра (номера дроби), при прохождении через канал ствола.
---
Введение.
Гладкоствольное оружие 20 - 12-го калибра широко используется охотниками благодаря универсальности и высокой мощности.
Однако выбор оптимальной конфигурации огнестрельного устройства представляет собой сложную инженерную задачу, поскольку различные факторы влияют на точность, убойную силу и другие важные характеристики боеприпаса.
Одним из ключевых факторов, определяющих качество стрельбы, является диаметр канала ствола, который оказывает влияние на процесс ускорения пороховых газов, степень деформации дробин и форму распределения дроби после выхода за срез ствола в стрелковое пространство.
Снижение или увеличение данного параметра может существенно повлиять на конечные результаты охоты, особенно при стрельбе дробью различных номеров и картечью.
Для детального анализа проблемы были проведены лабораторные эксперименты, включающие измерение скорости движения дробинок, визуализацию траекторий полетов, оценку разрушения комплектующих боеприпасов при производстве выстрела и расчет кинетической энергии дробинок на разных дистанциях от дульного среза до мишеней.
---
Материалы и методы.
Для проведения исследований использовались современные модели ружей отечественного и импортного производства.
Снаряды представляли собой стандартизированные патроны российского производства (№ 5-0000 дробь и № 5,6 - 8,2 картечь).
Экспериментальные условия предусматривали варьирование следующих переменных:
- Диаметр канала ствола (от стандартного значения от 15,7 - 18,6 мм);
- Тип используемого боеприпаса (номер дроби, масса дроби/картечи);
- Давление сгорания пороха.
Измерительные приборы включали высоко скоростную камеру, лазерные датчики определения начальной скорости и системы оптико-электронного контроля распространения заряда.
Точность измерений обеспечивалась многократным повторением экспериментов и статистическим анализом результатов.
---
Результаты эксперимента.
Полученные данные позволили установить зависимость ряда баллистических характеристик от диаметра канала ствола:
Начальная скорость снаряда.
При уменьшении диаметра канала ствола отмечается повышение начальной скорости снаряда примерно на 2–4%.
Это объясняется увеличением давления горения пороха вследствие уменьшения объема свободного пространства внутри ствола, что способствует ускорению фрагментов заряда.
Однако при чрезмерном сужении канала наблюдается эффект повышения износа стенок ствола, нарушение однородности распределения газа и увеличенная вероятность повреждения самих дробинок.
Равномерность распределения дробины после вылета из ствола.
Анализ распределения дробинок показал, что изменение диаметра канала незначительно влияет на площадь рассеивания дроби при коротких расстояниях (<15 м).
Тем не менее при увеличении дистанции до 25–35 метров различие становится заметнее: меньший диаметр вызывает большую концентрацию центра масс дробинки около оси ствола, приводя к повышенной плотности центра группы попадания и снижению периферийного охвата зоны осыпи.
Это свойство имеет значение при охоте на мелкую дичь (перепел, куропатка), где важна не высокая плотность боя, при применении мелкой дроби, на небольшой дистанции, и наоборот, требует осторожности при добыче крупной птицы, где важен бой с высокой концентрацией поражающего элемента, на дальних дистанциях.