Розробка моделі і методу визначення впливу температури порохових газів у ствольній системі, які пояснюють візуальне проявлення вільного вуглецю при пострілі

Автор(и)

  • Олександр Іванович Брунеткін Державний університет «Одеська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-6701-8737
  • Максим Віталійович Максимов Національний університет "Одеська морська академія", Україна https://orcid.org/0000-0002-7536-2570
  • Володимир Олександрович Брунеткін Державний університет «Одеська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-4266-4353
  • Олексій Максимович Максимов Державний університет «Одеська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-2504-0853
  • Євгеній Вікторович Добринін Національного університету "Одеська морська академія", Україна https://orcid.org/0000-0003-2777-3137
  • Віталій Валерійович Кузьменко Національний університет "Одеська морська академія", Україна https://orcid.org/0000-0001-8064-0726
  • Павел Семенович Гульцов Державний університет «Одеська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-5083-380X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239150

Ключові слова:

гармата, порохові гази, розподіл температури, реакція диспропорціонування, вільний вуглець, дуловий спалах

Анотація

Виділено явище, присутнє майже при кожному пострілі. Воно проявляється у вигляді викиду деякого об'єму вільного вуглецю з дула гармати. Визначено термохімічну реакцію Будуара – Белла (диспропорціонування монооксиду вуглецю), яка пояснює утворення вільного вуглецю в порохових газах в процесі пострілу. Особливістю цієї реакції є утворення конденсованої фази вуглецю в процесі пострілу після газифікації порохового заряду.

Виявлено причину, яка не дозволяє уявити утворення вільного вуглецю при пострілі на основі існуючих моделей процесів внутрішньої балістики. Нею є відсутність врахування розподілу температури порохових газів по довжині стволу гармати і її зміна. Запропоновано математичну модель, яка дозволяє оцінювати розподіл температури в процесі пострілу.

Розроблено метод розв'язання задачі внутрішньої балістики з можливістю визначення температури порохових газів по довжині стволу гармати в різні моменти часу і при різному положенні снаряда в стволі. Запропонована модель побудована з використанням загальноприйнятих припущень. Результати моделювання можуть носити лише оціночний характер. З цієї причини метод заснований на простих обчисленнях, що дозволяє не залучати обчислювальну техніку великої потужності.

Проведено моделювання розподілу температури порохових газів в просторі стволу гармати між зарядної коморою і рухомим снарядом в модельній системі. Показана можливість зміни довжини зони протікання реакції Будуара – Белла (зони виникнення вільного вуглецю) в залежності від вихідних даних. Моделювалося використання свіжого порохового заряду та і такого який мав відому ступінь деградації. Було розглянуто повний і зменшений заряди. Результати моделювання підтвердили причину можливості ініціювання вторинного спалаху дульного викиду як з фронтальної сторони, так і з боку дульного гальма.

Біографії авторів

Олександр Іванович Брунеткін, Державний університет «Одеська політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра комп’ютерних технологій автоматизації

Максим Віталійович Максимов, Національний університет "Одеська морська академія"

Доктор технічних наук, професор, головний науковий співробітник

Науковий центр

Інститут Військово-Морських Сил

Володимир Олександрович Брунеткін, Державний університет «Одеська політехніка»

Аспірант

Кафедра комп’ютерних технологій автоматизації

Олексій Максимович Максимов, Державний університет «Одеська політехніка»

Кафедра комп’ютерних технологій автоматизації

Євгеній Вікторович Добринін, Національного університету "Одеська морська академія"

Науковий співробітник

Військово-Морський Інститут

Віталій Валерійович Кузьменко, Національний університет "Одеська морська академія"

Науковий співробітник

Інститут Військово-Морських Сил

Павел Семенович Гульцов, Державний університет «Одеська політехніка»

Аспірант

Кафедра комп’ютерних технологій автоматизації

Посилання

  1. Serebriakov, M. E. (1962). Vnutrenniaia ballistika stvolnykh sistem i porokhovykh raket. Moscow, 702.
  2. Carlucci, D. E., Jacobson, S. S. (2008). Ballistics: theory and design of guns and ammunition. Taylor & Francis Group, 502.
  3. Rashad, M. M., Zhang, X. B., Elsadek, H. (2013). Numerical simulation of interior ballistics for large caliber guided projectile naval gun. Journal of Engineering and Applied Science, 60 (2), 163–176. Available at: https://www.researchgate.net/publication/264786882
  4. Jang, J.-S., Oh, S.-H., Roh, T.-S. (2016). Development of three-dimensional numerical model for combustion-flow in interior ballistics. Journal of Mechanical Science and Technology, 30 (4), 1631–1637. doi: http://doi.org/10.1007/s12206-016-0319-y
  5. Rusiak, I. G., Ushakov, V. M. (2001). Vnutrikamernye geterogennye protsessy v stvolnykh sistemakh. Ekaterinburg: UrO RAN, 259.
  6. Li, P., Zhang, X. (2021). Numerical research on adverse effect of muzzle flow formed by muzzle brake considering secondary combustion. Defence Technology, 17 (4), 1178–1189. doi: http://doi.org/10.1016/j.dt.2020.06.019
  7. Steward, B. J., Perram, G. P., Gross, K. C. (2011). Visible and Near-Infrared Spectra of the Secondary Combustion of a 152 mm Howitzer. Applied Spectroscopy, 65 (12), 1363–1371. doi: http://doi.org/10.1366/11-06445
  8. Steward, B. J., Bauer, K. W., Perram, G. P. (2012). Remote discrimination of large-caliber gun firing signatures. Journal of Applied Remote Sensing, 6 (1), 063607. doi: http://doi.org/10.1117/1.jrs.6.063607
  9. Steward, B. J., Gross, K. C., Perram, G. P. (2011). Reduction of optically observed artillery blast wave trajectories using low dimensionality models. Airborne Intelligence, Surveillance, Reconnaissance (ISR) Systems and Applications VIII. doi: http://doi.org/10.1117/12.883524
  10. Zakharenkov, V. F. (2010). Vnutrenniaia ballistika i avtomatizatsiia proektirovaniia artilleriiskikh orudii. Saint Petersburg, 276. Available at: https://ua1lib.org/book/3064917/757a40?id=3064917&secret=757a40
  11. Li, X., Mu, L., Zang, Y., Qin, Q. (2020). Study on performance degradation and failure analysis of machine gun barrel. Defence Technology, 16 (2), 362–373. doi: http://doi.org/10.1016/j.dt.2019.05.008
  12. Kriukov, O., Melnikov, R., Bilenko, О., Zozulia, A., Herasimov, S., Borysenko, M. et. al. (2019). Modeling of the process of the shot based on the numerical solution of the equations of internal ballistics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (5 (97)), 40–46. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155357
  13. Alemasov, V. E., Glushko, V. (1974–1976). Thermodynamic and thermophysical properties of combustion products. Jerusalem: Israel Program for Scientific Translations. Available at: https://searchworks.stanford.edu/view/892711
  14. Brunetkin, O., Maksymov, M. V., Maksymenko, A., Maksymov, M. M. (2019). Development of the unified model for identification of composition of products from incineration, gasification, and slow pyrolysis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (100)), 25–31. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176422
  15. Rout, K. R., Gil, M. V., Chen, D. (2019). Highly selective CO removal by sorption enhanced Boudouard reaction for hydrogen production. Catalysis Science & Technology, 9 (15), 4100–4107. doi: http://doi.org/10.1039/c9cy00851a
  16. Krylova, A. Y. (2014). Products of the Fischer-Tropsch synthesis (A Review). Solid Fuel Chemistry, 48 (1), 22–35. doi: http://doi.org/10.3103/s0361521914010030
  17. Kogler, M., Köck, E.-M., Klötzer, B., Schachinger, T., Wallisch, W., Henn, R. et. al. (2016). High-Temperature Carbon Deposition on Oxide Surfaces by CO Disproportionation. The Journal of Physical Chemistry C, 120 (3), 1795–1807. doi: http://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b12210
  18. Mianowski, A., Robak, Z., Tomaszewicz, M., Stelmach, S. (2012). The Boudouard – Bell reaction analysis under high pressure conditions. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 110 (1), 93–102. doi: http://doi.org/10.1007/s10973-012-2334-2
  19. Burnham, A. K., Fried, L. E. (2006). Kinetics of PBX9404 aging. UCRL-CONF-224391. 7th aging, compatibilityand stockpile stewardship conference. Los Alamos, 6. Available at: https://www.osti.gov/biblio/894349-kinetics-pbx9404-aging
  20. Anipko, O. B., Khaikov, V. L. (2012). Methods analysis for assessment of propellant charges as a part of the artillery ammunition monitoring system. Integrirovannye tekhnologii i energosberezhenie, 3, 60–71. Available at: http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/2199
  21. Brunetkin, O., Davydov, V., Butenko, O., Lysiuk, G., Bondarenko, A. (2019). Determining the composition of burned gas using the method of constraints as a problem of model interpretation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (99)), 22–30. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.169219
  22. Pelykh, S. N., Maksimov, M. V., Baskakov, V. E. (2008). Model of cladding failure estimation under multiple cyclic reactor power changes. The 2-nd International Conference 'Current Problems in Nuclear Physics and Atomic Energy', 638–641. Available at: https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:40062726

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-31

Як цитувати

Брунеткін, О. І., Максимов, М. В., Брунеткін, В. О., Максимов, О. М., Добринін, Є. В., Кузьменко, В. В., & Гульцов, П. С. (2021). Розробка моделі і методу визначення впливу температури порохових газів у ствольній системі, які пояснюють візуальне проявлення вільного вуглецю при пострілі. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(1(112), 41–53. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239150

Номер

Том 4 № 1(112) (2021): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Olexander Brunetkin, Maksym Maksymov, Vladimir Brunetkin, Оleksii Maksymov, Yevhenii Dobrynin, Vitalii Kuzmenko, Pavlo Gultsov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.