Предел модернизации пневматического оружия.

Есть пневматические винтовки, стреляющие шариками 4.5 мм. Они заряжаются баллончиками с 12гр. CO2.
Есть аксессуары для подключения к винтовкам баллонов от пейнтбола с воздухом/азотом под давлением 2000 CPI.
В связи с этим возник вопрос, как посчитать максимально возможную скорость шарика из такой винтовки, исходя из того, что давление в стволе не может быть выше давления в баллоне?

Сильно надо?
И в каком виде?
Если в общем, то это означает решить основную задачу внутренней баллистики для такого типа пневмовинтовки.

А то ведь дня три буду трахаться с непривычки... 12 лет назад щелкнул бы за полдня.
Даже забыл, куда внутренную баллистику сунул Для другого типа, с пружиной, мой друг решил ее несколько лет назад и даже публиковал в каком-то журнале.

Но твоя задача не частный случай его - ведь клапан на определенное время открывается?

Вот хорошая мысль - подключить к ней вместо баллончика с воздухом балончик, скажем, с гелием. Или с водородом. Дульная скорость сразу резко вырастет.

Ага. Только следует учесть, что вязкость газов существенно разная и расход через запорную арматуру будет излишне большой.

А какова теоретически предельная скорость пули при выстреле из пневматики? Есть у меня подозрение, что предельная скорость пули равна скорости звука в рабочем газе. Так ли это?

IMHO, ПРЕДЕЛЬНАЯ модернизация пневматики, это оснащение ее более компактным и гораздо более мощным источником давления газа , а именно пороховым зарядом. Все, что до этого - полумеры и нездоровые компромисы. Нет? Ник
P.S. особо интресует мнение Varban-а

U235> Есть у меня подозрение, что предельная скорость пули равна скорости звука в рабочем газе. Так ли это?

Конечно, а как иначе?
Это вообще-то Основной Вопрос Внутренней Баллистики (с) группы 725 ЛТИ им Ленсовета.

Этот вопрос задается дэвушке, в конец заваливавшей экзамен по внутренней баллистике ствольных систем.
И то, если дэвушка симпатичная, а преподаватель гуманный.

varban>Сильно надо?
varban>И в каком виде?

Просто для общего развития.

varban>Если в общем, то это означает решить основную задачу внутренней баллистики для такого типа пневмовинтовки.

varban>А то ведь дня три буду трахаться с непривычки... 12 лет назад щелкнул бы за полдня.

Не надо. Лучше подскажи методику.
Я додумался только до того, что зная давление и площадь пули можно найти силу, зная массу пули - ускорение, зная длину ствола - скорость. Но, думаю, это не то. Не учил я балистику. Совсем.

varban>Даже забыл, куда внутренную баллистику сунул varban>Для другого типа, с пружиной, мой друг решил ее несколько лет назад и даже публиковал в каком-то журнале.

varban>Но твоя задача не частный случай его - ведь клапан на определенное время открывается?.

Да. Но для максимальной скорости можно считать, что на все время пока пуля в стволе и пропускная способность клапана намного выше чем ствола.

U235>А какова теоретически предельная скорость пули при выстреле из пневматики? Есть у меня подозрение, что предельная скорость пули равна скорости звука в рабочем газе. Так ли это?

Думаю так. Только какова скорость звука в воздухе при давлении 2000 PCI и при той температуре воздуха которая будет в стволе?

Скорость от давления не зависит, а только от температуры.
Температура невысокая, так что считай 300 m/s.

varban>>Сильно надо?
varban>>И в каком виде?

Maggot>Просто для общего развития.

Принципы решения можно изложить... даже наверное стоит изложить в более общем виде - в виде основ пиродинамики.
Кстати, тот мой друг, что решал задачу для пружинного пневморужья, использует интересный подход - он решает основную задачу для безоткатного орудия.
Нет сопла - и это уже ствольная система.
Нет снаряда - ракетный двигатель.
Хитрый он

Maggot>Я додумался только до того, что зная давление и площадь пули можно найти силу,

Так, и не иначе.

> зная массу пули - ускорение,

А тут надо учесть второстепенные работы.
Силу трения, деформация пули при врезания в нарезах, работу на раскручивание пули, работу на перемещение газов в стволе, реакция системы (типа отката).

И если некоторые (работу на закручивание) поддаются расчету, то трение не считается "и за большие деньги" (с) Бабаев, мой препод по матану.

А трение может составлять и 10, и 20 % от усилия.
Чем меньше калибр и давление, тем больше.
Так что с достаточной точностью для практики эту задачу не решить.

Кстати, в подобный случай целесообразен смешанный подход - сначала составляется модель, потом измеряют скорость пули в разных условиях (разная масса пули и давление, разные времена срабатывания клапана, то-се), а потом расчитывают корреляционные коэффициенты.

varban>>Но твоя задача не частный случай его - ведь клапан на определенное время открывается?.

Maggot>Да. Но для максимальной скорости можно считать, что на все время пока пуля в стволе и пропускная способность клапана намного выше чем ствола.

Неинтересно
И бесполезно практически

varban>Скорость от давления не зависит, а только от температуры.
Странно. А от плотности?

varban>Температура невысокая, так что считай 300 m/s.
Есть пневматические винтовки со скоростью пули 350 m/.

На сжатом воздухе.

Maggot>Не надо. Лучше подскажи методику.
Maggot>Я додумался только до того, что зная давление и площадь пули можно найти силу, зная массу пули - ускорение, зная длину ствола - скорость. Но, думаю, это не то. Не учил я балистику. Совсем.

А может проще решить все по закону сохранения энергии? Начальный объем и давление сжатого газа известны. Следовательно, известна и начальная потенциальная энергия системы. Конечный объем - это начальный плюс объем ствола. Расширение у нас достаточно бытрое, поэтому считаем его адиабатическим и на тепловые потоки при расширении газа забиваем. Остаются потери на трение. Их считаем по классической формуле Fтр*L . Fтр можно считать постоянной и, по-моему, ее нетрудно высчитать или измерить напрямую. Оставшаяся разница в энергиях - кинетическая энергия пули. В общем, при таком подходе задачка под силу любому школьнику.

Maggot>На сжатом воздухе.

Гм...
Я вот что удумал - а не имеет ли место газодинамическое ускорение воздуха во время перепуска в канал?
Есть там сопло?
Если есть, то возможно воздух разогнать до сверхзвуковых скоростях. Ну и пульку тоже.

Это вариант газодинамической пушки, которую изредка пробовали применять для достижения экстравыских скоростях (выше 2000 m/s).

Ну, или все-таки воздух заметно нагревают... хотя я занизил именно в расчет на охлаждения - адиабатическое расширение же...

Я никогда не разбирал такую высокоскоростную винтовку, и даже щас узнал о том, что они есть.

U235>А может проще решить все по закону сохранения энергии?

А ты думаешь, как Задача решается?
Только удобнее работу считать.

Строже энергия, конечно, но так принято
Вообще, баллистика весьма традиционная область - до сих пор в дециметрах считают

> В общем, при таком (упрощенном, замечание мое;)) подходе задачка под силу любому школьнику.

Но и годиться такая задачка лишь в педагогических целях.
Легко ошибиться на 30%.

Скорость от давления не зависит, а только от температуры.
Температура невысокая, так что считай 300 m/s.

А если все-таки в гелии? Масса у него в 8 раз меньше, чем у воздуха, и в 12 - чем у CO2. То есть скорость молекул (и звука больше от 3 до 4 раз. Будет ли в 3-4 раза большая скорость пульки?

Прошу прощения, Варбан - "вконец" пишется вместе, или несколько иной смысл имелся в виду?..

Нет, слитно имел ввиду.
Хотя и так тоже

А не на азоте?
У него выше скорость звука за счет меньшей мол. массы.

А у CO₂ - ниже.

Теоретически ничего не мешает, однако на практике есть значительные затруднения. Первое затруднение - в источнике энергии.
Ведь почему не сходят со сцены пороховые орудия?
Потому что порох превращается в рабочее тело, нагретым запасеной внутренней энергией.
Нет передача энергии от одного тело к другому, а почти прямое преобрзование. Пока орудие - весьма и весьма эффективная, а главное - мощная тепловая машина. Посчитайте мощность хотя бы АК, исходя из время выстрела 0.005 секунд, масса пули 7 грамм и скорости 700 m/s. За 300 киловатт, однако!
Впечатлились? То-то...

varban> 300 киловатт



Этого быть не может. Не ошибся ли ты? Ведь этой мощьности хватило бы на питание 3000 эл. лампочек.

Если время выстрела 0.005 сек то скорострельность 12000 выстрелов в минуту. Не сходится.

Да не ошибся я, хотя в уме прикинул.
Но так и быть, посчитаю куркулятором:

Энергия пули равна работы на ускорение - (.007 * 700**2)/2 = 1715 Джоуля.
Мощность - 1715 / .005 = 343000 Ватт, что больше 300 kW, которых я прикинул Я так и написал - больше 300

---

Maggot, не путай время выстрела и время цикла. Цикл у АК - 0.09...0.07 секунд в зависимости от модификации, и время выстрела в этом цикле - чуть ли не самый короткий период.

Но даже если считать среднюю, а не мощность в импульсе... на самом деле импульсная мощность - порядка мегаватта, 340 киловатт - это средняя для выстрела, то получим киловатт 15...20 - не так мало.

Но фишка в том, что подвести нам надо не среднюю, а ПИКОВУЮ мощность! Иначе как ускорять пулю до 700 m/s на пути всего в 369 mm?