Сравнение теоретических и экспериментальных данных

Оценка точности решения основной задачи внутренней баллистики разделяющихся снарядов

Для проведения сравнительного анализа теоретических и экспериментальных данных необходимо установить величину параметров согласования — поправочного коэффициента в_г— в формулах (3.24) и коэффициента вытекания а¹ в формулах (3.34), характеризующих соответственно интенсивность процессов теплообмена и переноса порохового заряда в рабочих полостях КГЧ.

С этой целью путем проведения сопоставительных расчетов для рабочих объемов экспериментальной установки первоначально определяются значения коэффициентов эффективности теплообмена е" обеспечивающих удовлетворительное совпадение экспериментальных и расчетных данных. Для проведения расчетов используется система дифференциальных уравнений и алгебраических соотношений, описывающая процесс горения заряда в рабочих объемах в термодинамической постановке, представленная в параграфе 3.2 и использующая массовую скорость горения пороха. В процессе решения учитывались конструктивные особенности экспериментальной установки, а истинные значения силы пороха для ДРП-1, ДРП-2, ДРП-3 определялись по результатам сжиганий в манометрической бомбе.

В результате расчетов, произведенных для различных условий заряжания, были получены значения коэффициентов в пределах 4,55—5,2. Оценка математического ожидания величины коэффициента согласования составила величину e_t— = 4,8.

Для определения коэффициента согласования а¹ проводился ряд сжиганий дымного пороха различных марок в однокамерной установке, включающей аккумулирующую полость с зарядом пороха, связанную газовой связью с атмосферой. Газовая связь осуществлялась с помощью сменных конструктивных элементов (сменной диафрагмы и центрального стакана с различными положениями газовой связи, сменными корпусами для размещения порохового заряда при наличии или отсутствии радиального перфорированного дна). При этом предоставлялась возможность варьирования характером распределения пороховых элементов по камере при наличии или отсутствии непосредственного выброса порохового заряда из перфорированного стакана в отверстие газовой связи. Принципиальные схемы установок показаны на рис. 10.4. По результатам эксперимента была проведена серия расчетов по определению величин коэффициента а¹. При этом величина в, принималась равной 4,8.

В результате расчетов установлено следующее. Для условий экспериментов, характеризующихся отсутствием направленного потока газопороховой смеси от корпуса порохового заряда к газовой связи, значения коэффициентов согласования а¹ находятся в нешироких пределах 0,595—0,65. Оценка математического ожидания величины коэффици;

Рис. 10.4. Принципиальные схемы установок

ента а¹ составляет величину, равную 0,62. При наличии направленного потока газопороховой смеси от корпуса порохового заряда к газовой связи, реализуемого использованием стакана с центральной газовой связью и корпуса порохового заряда без дна, удовлетворительного совпадения расчетных и экспериментальных данных получить не удается. При этом величина ошибки уменьшается при увеличении расстояния от корпуса порохового заряда до месторасположения газовой связи.

Таким образом, в результате экспериментальных исследований процесса, протекающего в однокамерной установке при наличии или отсутствии различного типа газовой связи ее с атмосферой, путем проведения сопоставительных расчетов получены следующие значения коэффициентов согласования с опытом г_г = 4,8 и а¹ = 0,62. Характерный вид экспериментальных и расчетных кривых давления и температуры показан на рис. 10.5 (на рисунке и везде в дальнейшем сплошными линиями изображены результаты расчета, пунктирными — результаты эксперимента).

Рис. 10.5. Характерные расчетные и экспериментальные кривые давления 7 и температуры 2 для открытой полости

Для более широкой проверки надежности полученных результатов было проведено экспериментальное исследование внутрибаллистического процесса с использованием многокамерных установок, принципиальные схемы которых показаны в табл. 10.5. Используя различные модификации сменных конструктивных элементов (диафрагмы, центральной трубы, расходной шайбы и др.), установки позволяли в условиях, сходных с реальными, варьировать характер и интенсивность заполнения газодинамически связанных полостей, некоторые из которых заполнялись имитаторами боевых элементов.

Анализ результатов экспериментального исследования проводился путем решения исходной системы уравнений для соответствующего количества рабочих полостей. В результате проведения сопоставительных расчетов установлено, что определенные выше значения параметров согласования s* = 4,8 и а' = 0,62 позволяют получить удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных. При этом максимальное расхождение экспериментальных и расчетных данных, достигавшее по величине давления 9,4%, было получено для полостей с имитаторами боевых элементов. С целью получения более полного согласования экспериментальных и расчетных данных значения е_г для указанных полостей в дальнейшем уточнялись. В результате корректировочных расчетов была получена следующая величина коэффициента эффективности теплообмена S; = 5,9. Характерный вид расчетных и экспериментальных кривых давления и температуры, суммарных теплопотерь и текущей массы заряда для двухполостной схемы показан на рис. 10.6—10.9 (сплошные линии — расчетные данные; пунктирные линии — данные эксперимента).

Рис. 10.6. Изменение во времени безразмерных давления (7) и температуры (2) для аккумулирующей полости

Рис. 10.7. Изменение во времени безразмерных давления (7) и температуры (2) для смежной полости

Рис. 10.8. Изменение во времени отношения суммарных теплопотерь к внутренней энергии для аккумулирующей (7) и смежной полости (2)

Рис. 10.9. Изменение во времени отношения текущей массы заряда к начальной массе в аккумулирующей полости для аккумулирующей (7,2) и смежной полости (3).