Закон скорости горения

Скорость горения пороха ( процесс распространения химической реакции

в глубь зерна ) в основном зависит от природы и его начальной температуры , а так же от давления и температуры окружающих его газов .

в орудии и от скорости течения газов ( эрозионное горение ) .

Функциональная зависимость скорости горения - U от давления вида

U= f(p) носит название " закона скорости горения " . Различные авторы дают различные эмпирические формулы для этого закона . Это связано от условий экспериментов и , в первую очередь , от диапазона давлений , в котором проводились опыты и обрабатывались результаты экспериментов. Наиболее употребительные следующие формулы :

а) Формула Вьеля ( степенной закон )

(5.1)

A и константы , зависящие от природы пороха .

б) Двухчленная формула ( линейный закон )

( 5.2)

a и b - константы , зависящие от природы пороха .

в) Формула Шарбонье ( пропорциональный закон )

(5.3),

где U₁ - коэффициент пропорциональности , зависит от природы пороха .

В случае использования степенного закона горения пороха Вьель получил для дымных порохов =0,5 , для бездымных порохов = 2/3 , для медленно горящих дымных порохов ( в дистанционных трубках ) =0,2 .

Г.А. Забудский для нитроглицериновых порохов принимал = 0,93 .

Некоторые авторы для кордитов принимают =1 и для баллиститов =1,07. Степенной закон наиболее точно описывает скорость горения в диапазоне малых давлений ( от 0 до 400 кг/см2 ) . Двухчленная формула , применённая впервые профессором С.П. Вуколовым , а , затем И.П. Граве и , значительно позже Мюрауром , позволяет описывать закон горения при давлении p>400 кг/см2 . Как показал И.П. Граве обе формулы одинаково пригодны ( степенной закон и линейный закон ) при давлениях более 400 кг/см2 ( см. рис.24 фиг.38 ) .

При решении основной задачи внутренней баллистики Н.Ф. Дроздов использовал формулу Шарбонье .В 1913г Шмиц , сжигая трубчатый порох в большой бомбе Крунна(W₀=3.5 дм³) и применив для регистрации давления оптический метод записи упругих деформаций , получил полную кривую записи нарастания давления и на опыте доказал справедливость закона скорости горения в виде:

Если справедлив этот закон и так как скорость горения есть

где de-преращение сгоревшего слоя за время dt то;

или

Интегрируя получим или

откуда

Величины "e₁" и "U₁" характеризуют размеры и природу пороха и независит от условий заряжания . Проведя опыты по сжиганию одного и того же пороха трубчатой формы в бомбе Крунна при от 0.12 кг/дм3 до 0.26 кг/дм3 и измерив площадь кривых давлений p(t), Шмиц нашел ,что действительно найденные из опытов равны между собой . На рис.25 ( фиг.39 ) показаны вид и расположение кривых p(t) . В дальнейшем этот закон подтвердили Мюраур , М.Е. Серебряков и др.

Размерность U₁ видна из равенства U₁= .

Величина U₁ является , как сила пороха f и коволюм - основной баллистической характеристикой пороха и зависит так же как f и от физико-химической природы пороха . Величина U₁ для нитроглицериновых порохов .

Озависимости U₁ от ряда факторов упоминалось ранее .

Шмиц проводил свои опыты при от 0,12 до 0,26 . Более поздние опыты показали , что при очень ... плотность их заряжания ( 0,015 кг/дм3 )

интеграл является линейной убывающей функцией от времени

.

В опытах М.Е. Серебрякова и А.И. Кохонова было показано , что изменяется с увеличением времени горения только для порохов , имеющих значительную толщину ( 2е₁>0,5 ) ; для очень тонких, быстро сгорающих порохов полный импульс даже при малых плотностях заряжания не зависит от . Это указывает на то , что здесь играет скорость процесса ,от которого зависит прогревание пороховой массы в слое , непосредственно прилегающем к горящей поверхности S , от повышения температуры увеличивается скорость горения U₁ и уменьшается интеграл .

Убывание I_k с уменьшением для таких порохов при <0.1 кг/дм³ является так же следствием прогревания пороховой массы при относительно медленном сгорании , причем это прогревание тем больше , чем медленнее горит порох , т.е. меньше . В этом случае наиболее целесообразно использовать степенной закон . В опытах М.Е. Серебрякова ( 1932 г. ) с порохом на твердом растворителе при давлении Рm<1000 кг/см2 можно принять . Поскольку в орудиях пороха горят при высоких давлениях и при больших , то для них можно считать справедливым скорость горения .

Этот закон справедлив для давлений до 20000 кг/см2 . На что указывают опыты французских исследователей.

О влиянии и геометрических размеров при больших >0,6 кг/дм3 свидетельствуют опыты, проведенные Ю.Ф. Христенко в монометрических бомбах его собственных конструкций (описание их дано в главе 3.1.) .

Была проведена серия экспериментов на модернизированной диафрагменной бомбе , где давление сбрасывалось в течении 0.1-0.2 мсек. , почти мгновенно .

Эксперименты проводились для одноканального пороха **ВТМ при плотностях заряжания и **вставка

На рис. (фиг.7)представлены экспериментальные данные с порохом ВТМ в монометрической бомбе с диафрагмой для плотности заряжания и .Можно отметить большой разброс по давлению от опыта к опыту при . При обработке этих данных необходимо изменять коэффициент U₁ с до начиная с для согласования расчетных и опытных данных. Коэффицентами согласования являются также и .