Balistika.cz

Úvod

Vnější balistika:

Teorie

Program

Vnitřní balistika

Výpočet vnitřní balistiky palných zbraní (termodynamický model NATO, Stanag 4367)

Určení základních vnitrobalistických veličin (tlaku a teploty plynů, rychlosti střely a dráhy střely, množství shořelého prachu) v závislosti na čase nebo poloze střely v hlavni.

Tento model je principiálně stejný jako model používaný v zemích východního bloku (viz dále), ovšem se snahou přesného započtení ztrát energie při výstřelu (ztráta zahřáním prachových plynů, třením, převodem tepla do hlavně, urychlením plynů, rotací střely, odporem vzduchu před střelou, pohybem zákluzových hmot). Navíc jsou při výpočtu použity přesné rozměry a tvar prachových zrn. Kromě obvyklých veličin model umožňuje vypočíst i ohřátí hlavně při výstřelu, průběh tlaku na dno komory, dno a špici střely při výstřelu, rychlost zákluzových hmot a udělat si představu o velikosti energetických ztrát.

Program je k dispozici pouze v anglickém jazyce (viz anglická verze stánek). Krátký popis:

Program má pouze 1.3 MB, bez instalace.
Tvarové funkce pro 7 druhů prachových zrn.
Soubor parametrů pro houfnici 152 mm.
Kompletní vyčíslení energetických ztrát.
Několik možností grafického zobrazení výpočtu.
Nahrání parametrů z txt souboru, uložení výsledku do txt souboru.

Výpočet vnitřní balistiky palných zbraní (termodynamický model zemí východního bloku)

Tento model je dostatečně popsán v české literatuře. Energetické ztráty a často i vliv tvaru a rozměrů prachových zrn je řešen pomocí víceméně experimentálních konstant.

Na obrázcích je ukázka výpočtu pro Sa 58. Ve výpisu jsou uvedeny hodnoty vnitrobalistických veličin ve třech místech v hlavni: v místě maximálního tlaku, v místě dohoření prachové náplně a na ústí hlavně. Veličina "Zrno" představuje shořelou tloušťku prachového zrna (1 = 100% shořelo). Tlak představuje střední tlak v hlavni, na posledních dvou řádcích výpočtu je uveden i maximální tlak na dno nábojové komory a na dno střely. Na obrázcích je v grafu zobrazen postupně průběh tlaku, rychlosti střely a shořelého zrna na poloze v hlavni:

Výpočet opravových koeficientů

Podstatou teorie oprav ve vnitřní balistice je získání opravových koeficientů, podle kterých můžeme zjistit změnu dané vnitrobalistické veličiny při malé změně některého vstupního parametru aniž bychom museli řešit systém rovnic. Na obrázku je ukázka výpočtu opravových koeficientů hmotnosti prachové náplně pro Sa 58:

Takto získáme několik jednoduchých čísel (pro maximální a úsťový tlak, polohu maximálního tlaku a pro úsťovou rychlost střely) , podle kterých můžeme v případně potřeby rychle určit změnu vnitrobalistických veličin. Příklad podle výsledků z obrázku: zvětším-li hmotnost prachové náplně v Sa 58 o 10%, tlak se zvýší o cca 28% a úsťová rychlost vzroste o 9.8%. V grafickém znázornění je vidět zlom u některých veličin - odpovídá snížení hmotnosti prachové náplně tak, že nedohoří prach v hlavni během výstřelu.

Modelování vnitrobalistického děje

Tato metoda využívá opravových součinitelů k hledání zvolených parametrů prachové náplně nebo náboje tak, aby jsme získali požadované velikosti vnitrobalistických veličin. Počet hledaných parametrů může být různý, pro jeden parametr lze výpočet provést ručně, pro více je použití modelování (iterační postup vycházející z teorie oprav) nezbytné:

Hledáme jeden parametr tak, aby jsme dosáhli určité hodnoty u jedné veličiny. Například hledáme hmotnost prachové náplně tak, aby se úsťová rychlost střely zvýšila o 10%.
Hledáme dva parametry tak, aby jsme dosáhli určité hodnoty u dvou veličin. Například hledáme hmotnost prachové náplně a střely tak, aby se úsťová rychlost střely zvýšila o 10% a hodnota maximálního tlaku zůstala zachována.
Hledáme tři parametry tak, aby jsme dosáhli určité hodnoty u třech veličin. Například hledáme hmotnost a energie prachové náplně a hmotnosti střely tak, aby se úsťová rychlost střely zvýšila o 10% a hodnota i poloha maximálního tlaku zůstala zachována.
Hledáme čtyři parametry tak, aby jsme dosáhli určité hodnoty u čtyřech veličin. Například hledáme hmotnost a energii prachové náplně, hmotnost střely a objemu nábojnice tak, aby se úsťová rychlost střely zvýšila o 10%, hodnota i poloha maximálního tlaku a úsťového tlaku zůstala zachována. V praxi se ukazuje, že vliv nedohoření prachové náplně v hlavni znemožňuje modelování pro 4 parametry, řešením je modelování pro 3 parametry a změna úsťového tlaku změnou polohy maximálního tlaku (možný posuv směrem k nábojové komoře).

Na obrázku je ukázka modelování se třemi parametry pro Sa 58, zvýšení rychlosti střely o 10% aniž by se změnil úsťový a maximální tlak a místo maximálního tlaku se může posouvat jen směrem k nábojové komoře. Vstupní parametry k modelování lze samozřejmě měnit:

Jak je vidět na výpisu v obrázku, k výpočtu s touto přesností bylo třeba 101x spočítat vnitřní balistiku Sa 58 a i tak výpočet trval na běžném PC pod 2 sekundy. Ruční hledání parametrů by bylo velmi zdlouhavé. Modelování je možné využít pro výpočty při přebíjení nábojů. V laboračních tabulkách pro přebíjení výrobci udávají k hmotnosti střely a prachové náplně maximální tlak a úsťovou rychlost a to lze použít k nalezení parametrů prachu.

Balistické projektování

Metoda pro nalezení druhu, hmotnosti a rozměru prachu a rozměru hlavně k dané ráži zbraně, hmotnosti střely a úsťové rychlosti. Navíc tak, aby byla co nejefektněji využita prachová náplň a hlaveň. Z několika dostupných metod balistického projektování je na obrázku ukázka projektu "Hemen" pro houfnici 152 mm. Samotné vysvětlení vstupních a výstupních parametrů je zdlouhavé a lze jej nalézt v literatuře.