Процессы в пушке (пороховой, газовой)

Вот какие вопросы, для начала.

Теоретический предел скорости снаряда (связан со скоростью звука?)
Влияние температуры на свойства газа, применима ли для расчётов школьная термодинамика.
КПД пушки.

Наверное, это есть в архивах?
Как найти?

Теоретически, скоростью звука в данных условиях - предел. Но, поскольку газ может двигаться, то и предел - не так, чтобы совсем предел
Применима в первом приближении - газы под давлением в тысячи атмосфер трудно назвать идеальными. Но зависимость скорости звука от температуры ± сохраняется.
А КПД совершенно ничтожный...

AleX.>Теоретически, скоростью звука в данных условиях - предел.

Да и практически - тоже - если рассматривать температуру и давление газа не средние по больнице, тьфу - объёму, а в крит.сечении.

Газ сугубо неидеальный. Плотность его совершенно жидкостная из-за диких давлений.
Уравнение Ван дер Ваальса для реального газа:

(P + a/V²)(V-b) = RT

b - константа, характеризующая объем молекул
а - константа, характеризующая силы сцепления газовых молекул.

Если температура высокая, то силой сцепления можно пренебречь и тогда уравнение будет:

P(V - b) = RT

Вот это уравнение применяется во внутренней баллистике.

Правда, традиционно b обозначают через альфу и кличут коволюмом.

Насчет предела Алекс прав.
Кстати, я не умею учитывать движение газового столба в канале ствола (просто принимаю, что около снаряда газ имеет его скорость, а около казенника стоит на месте). Приходилось проектировать заряды для скоростей, существенно ниже скорости звука - порядка 1100 m/s.

БОльшие скорости я знаю лишь практически, но не теоретически.
Другими словами, сумею отработать заряд к БПС на полигоне. Но расчитать его не смогу.

Дело в том, что методика решения задачи с учетом газодинамики струи довольно сложная. А используется она только в танковых пушек. Еще, наверное, соображения нераспространения информации есть...

> А КПД совершенно ничтожный...

Я не знаю, что в твоем представлении ничтожный к.п.д., но он не хуже к.п.д. двигателя внутреннего сгорания: 20...40%
Пушка является весьма знатным тепловым двигателем

> Наверное, это есть в архивах?

Были частности, в военном форуме.
Попробуй зацепить искалкой.

Ага. Интересно.
А как посчитать скорость звука для высоких давлений/температур?
Я так понимаю, в этих условиях энергия газа кроме кинетической энергии молекул включает всякое вращательное и колебательное возбуждение, соответственно, формула может быть неочевидной?

А всевозможные ударно-волновые процессы внутри ствола обязательно должны учитываться, или с точностью 25% можно ими пренебрегать?
Например, рассматривать содержимое ствола как устоявшийся столб газа с постоянным (?) по длине давлением, разные слои которого движутся с разной скоростью - казённая стоит, передняя летит?

До 1100...1200 m/s - нормально. Но это - 0.5 М.
Знаю, что дальше сильно лажается, и нелинейно.
Иначе бы сделали поправку

LBS>Влияние температуры на свойства газа, применима ли для расчётов школьная термодинамика.

Тихонов А.Н., Самарский А.А., "Уравнения математической физики"

Хе. Есть очень значительная разница между нормальным учебником по физике и теми формулами, которыми пользуются технари-инженеры. К которым обычно прилагается, в каких условиях и с какой точностью они работают.
Прелесть в том, что последние обозримы и понятны для не-профессионала, т е человека, который физику изучал в качестве хобби 10-15 лет назад.

Да нет, вроде колебательные и вращательные степени свободы играют роль при малых давлений. Я скорость звука всегда считал по простому, по рабоче-крестьянски:

c = (nRT/m)^-1/2, где n = C_p/C_v; R - универсальная газовая постоянная, Т - температура; m - молекулярная масса газа.

Вот интересно, а как считать пушку с коническим стволом? Тут скорость потока газа будет играть бОльшую роль, чем в обычном цилиндрическом стволе.
С КПД, согласен, облажался... Хотя, по идее, он должен зависеть от отношения объема ствола к объему гильзы.
А плотности, близкие к жидкостям, могут иметь место только в самом начале. Но ствол длинный - плотность газа быстро уменьшается. И температура тоже, т.к. процесс адиабатический. И горение заряда происходит не мгновенно... В общем, в реальной жизни там сам черт ногу сломит