======Інтер'єр балістичної моделі, Джерела та Модель пороху====== =====Інтер'єр балістичної моделі===== Алгоритми, які використовуються в GRT, - це окрема розробка на основі інформації, що міститься у книзі //"Waffentechnisches Taschenbuch"// від Rheinmetall(("Waffentechnisches Taschenbuch", Rheinmetall, 1977, ASIN: B002FOOB8G)) та книжках //"Ballistik - Theorie und Praxis"// від Beat P. Kneubuehl (("Ballistik - Theorie und Praxis", Beat P. Kneubuehl, ISBN: 978-3-662-58299-2)), //"Ballistik"// від Richard Emil Kutterer(("Ballistik", Richard Emil Kutterer, ISBN: 978-3-663-02335-7)) а також під впливом IBHVG2 "lumped-parameter model"(("IBHVG2 - Interior Ballistics of High Velocity Guns, Version 2", ASIN: B00CQCV310)). ====Різні характеристики горіння==== Різні порохи мають різні характеристики горіння, тобто, залежно від виробника та типу, порох згорає з **різною** швидкістю в процесі розвитку тиску! Такі порохи поводяться прогресивно, дегресивно або їх комбінацією. Терміни "прогресивний" і "дегресивний" тут взаємно не виключаються, оскільки навіть дегресивний порох може бути дуже прогресивним. Різна поведінка горіння може впливати на те, чи може, наприклад, снаряд прискорюватися більше в довшому стволі одночасно залишаючи тиск низьким. ====Форм функції та прив'язка==== {{ en:media:propellant-vivacity1.png?25%&link}} Ця характеристика спалювання пороху математично моделюється при розрахунку моделювання за допомогою так званих //форм функцій//. Ці форм функції математично представляють та апроксимують поведінку пороху в процесі горіння. На жаль, цього недостатньо для використання в диференціальних рівняння з літератури 1:1, їх потрібно було вирішити знову або отримати числове наближення, потрібно було скласти нові рівняння. **Математичне представлення** характеристик пороху базується на стандартизованому вимірюванні, наприклад з калориметричною або манометричною бомбою (камера високого тиску), яка має певний об'єм. Далі проводять та фіксують декілька випробувань із певною різницею в кількості пороху (дельта/delta). Параметри форм функцій змінюються таким чином, що вони моделюють криву вимірювань. Згодом проводиться калібрування за балістичними даними. {{ en:media:propellant-vivacity2.png?25%&link}} **Після адаптації та калібрування** математичне представлення не обов'язково відповідає справжнім даним вимірювань, оскільки заряд пороху поводиться динамічно інакше, ніж у манометричній бомбі. Без вимірювання манометричною бомбою, можливо створити наближену модель, використовуючи балістичні дані з великої вибірки калібрів, але дані, згенеровані таким чином, досі часто є дуже неточними. Отже, вимірювання у манометричній бомбі є одними з найважливіших початкових даних для порохової моделі. Як правило, виробники порохів проводять ці виміри з метою досліджень та контролю якості. Значення **Ba**, наведене в даних пороху, є **початком** цієї кривої, що складається з двох або більше секцій. На відміну від іншого програмного забезпечення, **GRT** має **триступеневе** представлення поведінки горіння, яке враховує поведінку мульти-базового пороху та частково добавок таких як розміднювачі та стабілізатори температури тощо. ====Визначення характеристик пороху==== Розрахунки внутрішньої балістики залежать від цих характеристик пороху. Визначити характеристики пороху можливо за допомогою термодинамічного розрахунку ((Köhler et al., 2008, Akhavan, 2008)) або експериментальним визначенням. Експериментальне визначення більшості характеристик пороху можна здійснити за допомогою //манометричної бомби//. ===Манометрична бомба=== ==Тиск у манометричній бомбі== Основна ідея манометричної бомби полягає в тому, що певна кількість пороху **mc** спалюється у фіксованому об'ємі **V_mb**. При //горінні// досягається максимальний тиск **p_mb**, залежно від типу порху та його кількості. p_mb * ( V_mb - b * mc ) = mc * R * T_ex **mc** - маса пороху, **b** - кооб'єм, **R** - газова константа і **T_ex** температура вибуху (температура полум'я) газів згорання (зазвичай розраховується термодинамічно). ==Константа пороху, питома енергія== //Питома енергія// **F_se** отримується з добутку газової константи **R** і температури вибуху **T_ex**: F_se = R * T_ex Ця питома енергія представляє собою енергію тиску при спалюванні пороху, яка доступна для перетворення в механічну енергію. ==Рівняння Абеля== Англійський хімік //Ф.А. Абель// опублікував дослідження та рівняння у 1874 р., пропонуючи використовувати загальне рівняння стану при високих тисках. Це є причиною, чому тут не використовується рівняння Ван-дер-Ваальса. У випадку обставин, що виникають у балістиці та вибухах, внутрішній об'єм молекул газу повинен також враховуватись (кооб'єм **b**). Якщо щільність заряду **delta** обчислюється як відношення порохової маси **mc** до камери згорання **V_mb** **(mc/V_mb)**, рівняння, відоме в балістиці як //рівняння Абеля// отримується: p_mb = (delta * F_se) / (1 - delta * b) ==Вимірювання== Для досягнення рівномірного згорання від вимірювання до вимірювання і, таким чином, кривої тиску що оцінюється, щільність заряду в камері згорання манометричної бомби не повинна перевищувати максимальне значення . Максимальне значення саме по собі залежить від питомої енергії вибуху **Qex** пороху що застосовується. Дослідження досвіду //Gallwitz// показали, що приблизно має бути **delta*Qex = 545 ккал/дм³**. (("Explosivstoffe", J. Köhler, R. Meyer, ISBN: 9783527660070)) ==Необроблені дані та обробка== **На практиці**, однак, через повсюдне і неминуче розсіювання, вимірювання необхідно проводити з різною щільністю заряду. Питома енергія та кооб’єм потім визначається лінійною регресією. Взаємні значення проведених вимірювань утворюють пари значень. Схил лінії регресії дає зворотну величину питомої енергії **F_se**, з якої можна визначити кооб'єм **b**. Під час вимірювання тиск реєструється як функція часу, де **z(t)** - частка перетвореного заряду. Як вже було сказано, проблема тут полягає у неминучому розсіянні та шумі сигналу: {{en:media::propellant-closed-vessel-data-processing-1.png?40%&link}} Записані дані аналізуються та обробляються після, наприклад, використовуючи такі фільтри, як Саватський-Голей (Savatsky-Golay) або LOWESS. Результати можуть відрізнятися залежно від використовуваних фільтрів та параметрів. Це причина, чому значення, що використовуються в моделі пороху GRT, можуть дещо відрізнятися від цифр, опублікованих виробником, оскільки виробник може використовувати інші фільтри або параметри для їх аналізу. {{en:media::propellant-closed-vessel-data-processing-2.png?40%&link}} Якщо замість **z(t)** використовується закон горіння, це можна вирішити відповідно через добуток //динамічної жвавості// та //форм функції// **phi(z)** (див. зображення/діаграму вище, вісь Y). ( Ba * phi(z) ) / p0 = (ppunkt(t) / p(t)) * ( (1- b*z(t)*delta - (1-z(t))*delta/pc)² / (delta * F_se * (1-delta/pc)) ) де **b** - кооб'єм, **delta** співвідношення порохової маси та камери згорання **mc/V_mb** і **pc** щільності (масова щільність) порохової речовини. ====Температурний вплив на порохи==== {{ en:media:propellant-temperature-coefficients.png?40%&link}} **У GRT зміна поведінки горіння через вплив температури пороху** представлена температурними коефіцієнтами, які окремо представляють діапазон нижче і вище типової температури 21° C (див. малюнок праворуч, натисніть для збільшення). Користувач має можливість змінити температуру пороху з типового значення, в обмеженому діапазоні, для врахування впливу навколишнього середовища. Загалом, температурне відхилення пороху представлене загальноприйнятими аналізом та алгоритмами. ((Karim et al. (2015). "Influence of Firing Temperature on Properties of Gun Propellants." )) ((STANAG 4115. 1997. "Definition and Determination of Ballistic Properties of Gun Propellants. North Atlantic Council.")) ((STANAG 4489. 1999. "Explosives, Impact Sensitivity Tests. NATO Standardization Agreement." )) ((Clifford, W. 1982. "Temperature Sensitivity of Aircraft Cannon Propellants. AFATL-TR-82-72." )) Деякі з виробників надають температурні коефіцієнти з конкретних вимірювань для їхніх порохів, що покращує результати, інакше використовуються внутрішні коефіцієнти за замовчуванням. **Для визначення коефіцієнтів** вимірювання жвавості повторюють при заданій температурі, а потім розраховують так: ==Коефіцієнт низької температури (tcc)== tcc = (Ba(T= +21°C) - Ba(T= -20°C)) / (21+20) ==Коефіцієнт високої температури (tch)== tch = (Ba(T= +60°C) - Ba(T= +21°C)) / (60-21) ====Енергії при пострілі==== Хімічна енергія, що виділяється при перетворенні порохового заряду при здійсненні пострілу, по суті поділяється на наступні: * поступальна енергія кулі * обертова енергія кулі * Енергія потоку порохових газів * Внутрішня енергія порохових газів * Теплові втрати в трубі, кулі та втулці * Втрати газу, тертя та акустика (вібраційна поведінка) * Робота проти опору витягування (страгування кулі) * Робота по впиранню кулі в нарізи * Енергія рухомих частин зброї * Енергія для руху (напів) автоматичної зброї ====Втрати==== **Частина віддачі зброї**, а також енергія приводу автоматичної зброї, якщо такий є, становить менше 1% від загальної енергії, і тому нею можна знехтувати. **Втрати газів та тертя кулі** представлені в алгоритмі за допомогою моделей, що надають користувачу можливість встановити різні технічні характеристики матеріалу кулі. Вони впливають на коефіцієнт тертя і враховують втрати газів при різних можливостях ущільнення (запирання газів) різних матеріалів кулі на основі фізично та емпірично визначених коефіцієнтів/констант. **Енергія потоку порохових газів** можна обчислити як співвідношення заряду (коефіцієнт перенесення, коефіцієнт Себерта) до маси кулі, яку слід прискорити. Як і в інших областях фізики, обчислюється завжди ефективна маса. Також інші втрати енергії можуть мати місце в ективній масі, наприклад втрати енергії при виділенні тепла. **Втрати газів через конструктивні особливості**, такі як кільцевий зазор револьверів може становити **до 20%**. Вони є частиною алгоритмів, але наразі **не використовуються**, оскільки варіант налаштування цього може значно знизити відображений/розрахований тиск газів а неправильні записи можуть призвести до потенційно небезпечних (неправильних) результатів. Впровадження для користувачів все ще обговорюється та оцінюється (статус:03/2019). =====Дані===== Дані калібру, кулі та пороху, надані GRT, ретельно створені командою розробників GRT, спільнотою та даними отриманими вручну тоді як дані пороху ґрунтуються на вимірюваннях відповідних виробників, а також даних, що були визначені та визначатимуться спільнотою на основі власних замовлених вимірювань. Особлива подяка оголошується компаніям (в алфавітному порядку): * [[https://www.brownells.com|Brownells - https://www.brownells.com]] * [[https://www.explosia.cz|Explosia - https://www.explosia.cz]] * [[https://www.reload-swiss.com|Reload Swiss - https://www.reload-swiss.com]] * [[https://www.rheinmetall.com|RHEINMETALL - https://www.rheinmetall.com]] * [[https://www.ruag.com|RUAG - https://www.ruag.com]] * [[https://www.somchem.com|SOMCHEM - https://www.somchemreload.com/]] * [[https://www.vihtavuori.com|VIHTAVUORI - https://www.vihtavuori.com]] ====Важлива примітка==== **Через коливання та допуски на виробництві важливо порівнювати надані дані з реальними умовами та при необхідності їх коригувати. Зокрема: об'єм гільзи та довжину кулі потрібно завжди перевіряти і вимірювати. Жодної гарантії щодо правильності наданих даних**