Шестопер написал(а):Давление в хвостовике стрелки будет создаваться порядка 2 ГПа (если нужно разогнаться до 1350 м/c в стволе длиной метр) - можете сравнить с пределом текучести различных марок сталей.
И это я еще считал разгон постоянным - лень было интегрировать по кривой распределения давления в стволе. И не учитывал трение о стенки ствола. В реальном стволе пиковые нагрузки будут процентов на 30-40 выше.
Школьный расчет - из длины ствола и конечной скорости получаем среднее ускорение, через массу стрелки находим ускоряющую силу. Если сила в толкающем поддоне приложена к торцу стрелки - то давление есть сила делить на площадь поперечного сечения. Пиковое ускорение при максимальном давлении пороха в реальном стволе будет еще выше.
Чего-то у вас цифры получились шибко большие. Приведённая выше стрелка весит 1.35 грамм (0.00135 кг), диаметр тела 2.5 мм, толщина стенки трубчатого хвоста 0.25 мм, толщина пера 0.25 мм, размах оперения 5 мм, три пера. Из этих цифр получается, что площадь той площадки внутри стрелы, на которую давит штырь внутри неё, будет 3.14 кв.мм, площадь торца трубчатого хвоста 1.77 кв.мм, поперечного сечения перьев стабилизатора 0.9375 кв.мм.
Движение стрелы в стволе для простоты считаем равноускоренным.
a = V0^2/2L, где a - ускорение при разгоне стрелки, V0 - её скорость у дула, L - дистанция, которую стрелка при разгоне проходит в стволе. V0 = 1350 м/с, L = 1 метр (у Carl Gustav m/42 1.1 метр, но там часть длины идёт на гильзу).
Таким образом, ускорение равно 911250 м/кв.сек.
F = ma, где F - сила, с какой ведущее устройство толкает стрелку вперёд, а - ускорение при разгоне стрелки, m - её масса, равная 0.00135 кг.
Таким образом, сила равна 1230.1875 м*кг/кв.сек, то есть 1230.1875 Ньютон.
P = F/S, где P - давление, которое ведущее устройство оказывает на стрелку, F - сила, с какой ВУ давит на стрелку, а S - площадь поперечного сечения, на которое давит ведущее устройство.
Если штырь, на которую насажена стрелка, упирается в площадку внутри неё, а торец трубчатого хвоста также подпирается толкающим ведущим устройством, тогда S = 4.91 мм. Если ведущее устройство подпирает ещё и задние кромки лопастей стабилизатора, то S = 5.85 кв.мм. Получаются, соответственно, два значения давления: 250.55 Н/кв.мм (МПа) и 210.29 Н/кв.мм (МПа). Если реальные пиковые нагрузки в стволе выше на 40 процентов из-за того что движение не равноускоренное , то получается, соответственно, 350.77 МПа и 294.4 МПа. У стали 45 предел текучести не менее 355 МПа. При этом стрела находится не прямо в канале ствола, окружённая горячими пороховыми газами, а в пластмассовом стакане, и потому практически не греется (у пластмасс теплопроводность в разы ниже, а теплоёмкость в разы выше чем у металлов), и значит предел текучести практически не понижается. Также. ствол длиной 1.1 метра у м42 относительно короткий для 20 мм пушки. Если вытянуть ствол до 1524 мм, как у "Вулкана", то и ускорение, а значит, и давление, станет на те самые 40% меньше. Вытянув ствол до двух метров можно снизить его вообще вдвое. При этом стреляющая палка потяжелеет от силы до 20 кг.
Можно возразить, что, мол, давление отдельно на площадку, торец трубки и перья стабилизатора гораздо больше, и они не выдержат. Действительно, если считать давления на них отдельно, то получаются 391, 695 и 1312 МПа соответственно. Однако можно прикинуть, например, какое давление на зубья гребёнки советского 4.510 мм. Поздний вариант, 19ВЛГ.016 был с 13-ю зубьями, меньший диаметр 3.8 мм, больший 4.5 мм. Масса стрелы 4.3 грамм (0.0043 кг), длина ствола 620 мм (0.62 м), скорость у дула 1250 м/с. Площадь поперечного сечения зуба, на которую давит ВУ при разгоне, 4.56 кв.мм. Ускорение при равноускоренном движении стрелы в стволе 1260080.65 м/кв.сек (реально больше, так как часть длины ствола отнимает гильза с порохом). Сила 5418.35 Ньютон. Давление на один зуб гребёнки получается 1188.23 МПа, на все 13 оно 91.4 МПа. При этом предел текучести у фенилона С2, из которого сделано ВУ, составляет 250 МПа при 20 градусах цельсия, а у стали 45 - от 355 МПа. Но в отличие от системы с толкающим ВУ в виде стаканчика, тут стрела непосредственно контактирует с пороховыми газами, греется от них, и предел текучести снижается. Т.е. хоть давление на один зуб гребёнки и на стреле, и на ВУ сильно больше предела текучести материалов, но за счёт того что зубьев 13. в сумме давление ниже этих пределов.
Резюме: полагаю, вы не перевели граммы в килограммы при расчёте, или где-то ещё и ушли в гигапаскали )))
Шестопер написал(а):А если поддон, как в нормальных конструкциях, охватывает боковую поверхность стрелки на большой площади - то как добиться надежного разделения 19 стрелок и многочисленных сегментов поддона? При таком креплении поддона нельзя просто сдернуть его целиком сопротивлением воздуха в полете со СПЭЛ назад, как пыж в заряде дроби. Придется собирать поддон из разделяющихся вбок сегментов. Но в таком многопульном патроне сегментов поддона будет слишком много для разделения без возмущения движения стрелок.
В тянущем ведущем устройстве едва ли получится сделать патрон, кучно выстреливающий более 5 стрел. Если использовать тянущие ВУ в оружии, призванном заваливать противника быстрыми кучными залпами, то надо делать однопульные патроны и выстреливать их либо из блока стволов залпом с задержкой в 0.01 секунды, либо из скорострельного пулемёта с темпом порядка 6000 в/м или более. Весить такое счастье при 1.35 г стрелках на 1350 м/с и динамореактивном принципе будет килограмм двадцать, стрелка вместе с ВУ порядка 2 грамм, калибр 8.7 мм, масса пороха и объём гильзы примерно как у .338 LM. Патрон будет весить порядка 20-28 грамм в зависимости от исполнения и материала гильзы, БК на очередь в 19 выстрелов - 380-532 грамм (без учёта звеньев лент, их может и не быть), на 20 таких очередей 7.6-10.64 кг. С безгильзовыми патронами будет легче, и так как большой ресурс, а, стало быть, и надёжность, летающей палке с крыльями и винтами без надобности, они могут быть предпочтительнее.
