Теоретический предел, либо его отсутствие, у пневматического оружия.

Общий форум по пневматическому оружию

Модераторы: shapanur, lomaster, BTKO

ranga
Сообщения: 1
Зарегистрирован: 23 фев 2016, 02:02

Сообщение ranga » .

Я совершенно не разбираюсь в пневматике, да и в оружии в целом.
Но все таки необходима информация: каковы идеальные условия для получения превосходства пневматики над огнестрелом? Естественно, повторюсь, теоретически :) Т. е возможно все, так скажем. Больше интересует газ, а именно какими свойствами он должен обладать, что бы дать необходимую мощность орудию, при том условии, что мы имеем бесконечно прочный материал для изготовления резервуара и самого оружия. Спасибо огромное заранее :)
С-Б-А
Поручик
Поручик
Сообщения: 5079
Зарегистрирован: 22 май 2013, 22:45

Сообщение С-Б-А » .

Я совершенно не разбираюсь в пневматике, да и в оружии в целом.
Тогда у вас странный теоретический предел мозга, либо его отсутствие.
ADF
Генерал-лейтенант
Генерал-лейтенант
Сообщения: 32950
Зарегистрирован: 25 апр 2003, 02:54

Сообщение ADF » .

Вот так с порога всё вам расскажи? И вам, стесняюсь спросить, для чего эти знания, да еще и теоретические?
Вообще, тут не теория, тут давно практика есть. Но строго для тех, кто точно знает: зачем ему "мелкашка" на сжатом воздухе и как к таким показателям прийти. А людям со стороны совершенно не обязательно знать, как это делается, и вообще знать, что такое кое-где существует в нашем мире. Потому, что внезапный интерес часто истекает от нездоровых умыслов...
PS: к слову. Воздушка, которая может показать подобные характеристики, в среднем в 2-3 раза дороже, чем малокалиберный огнестрел. И не продается в каждом подряд оружейном магазине. Неплохой сдерживающий фактор от случайных людей.
ADF
Генерал-лейтенант
Генерал-лейтенант
Сообщения: 32950
Зарегистрирован: 25 апр 2003, 02:54

Сообщение ADF » .

Если цель - поупражняться в физике, то приведу простые цифры:
в малокалиберном огнестреле - давление газов в стволе может достигать 1300 атмосфер (одна тысяча триста). Во "взрослом" нарезняке - давление газов в стволе можети достигать величин в 3 тысячи атмосфер и выше.
В пневматике в самом бешаном случае - в стволе может иногда действовать давление в 300 атмосфер, на практике - редко выше 110-130. Т.е. на один порядок, в 10 раз, ниже, чем даже у младшего огнестрела - мелкашки. У стандартной развлекательной пневматики давления еще ниже, от 50 до 70 атмосфер, и это пиковое давление, которое действует на пулю лишь в начале ствола. По мере движения пули по стволу, давление быстро уменьшается. В огнестреле же, напротив, горение пороха продолжается на протяжении всего выстрела и давление газов, которое и без того очень велико, не стремится уменьшаться по мере движения пули, пока та окончательно из ствола не вылетит.
В тонкости вдаваться не буду, но готов поручиться, что для вас, что бы вы там не замышляли, этой информации достаточно :P
VikluhaVaklay
Младший унтер-офицер
Младший унтер-офицер
Сообщения: 324
Зарегистрирован: 10 сен 2008, 23:55

Сообщение VikluhaVaklay » .

Emax=n*R*T/(k-1)
где n - количество газа в молях,
R - универсальная газовая постоянная
T - абсолютная температура в кельвинах
k - показатель адиабаты.
Это максимум энергии сжатого некоторого объёма газа при практически бесконечной степени его расширения (ооочень длинный ствол).
Но в реальности объем ствола сопоставим с объёмом накопительной камеры, поэтому Еmax умножают на коэффициент (1+{V1/V2}^[k-1]). Для современной ПНП пневматики этот коэффициент лежит в пределах 0,3...0,45. Чем меньше расход, тем выше этот коэффициент.
Также энергия газа тратится не только на кинетическую энергию пули, но и на кинетическую энергию самого себя.
Поэтому, чтобы сделать пневматику похожей на огнестрел, придется развить давление и температуру огнестрела, иными словами - превратить пневматику в огнестрел.
TimeDivizion
Фельдфебель
Фельдфебель
Сообщения: 819
Зарегистрирован: 25 фев 2014, 18:38

Сообщение TimeDivizion » .

никакой. плазма высокоэнергичней любого газа, поэтому лол.
John JACK
Капитан
Капитан
Сообщения: 12233
Зарегистрирован: 23 июл 2004, 18:46

Сообщение John JACK » .

Давление — ерунда. Само по себе давление ничего не решает.
Теоретический предел — скорость звука в использующемся газе. Скорость звука увеличивается с ростом давления и температуры. В горячих пороховых газах с давлением за тысячу атмосфер скорость звука больше двух километров в секунду. В холодном, но таки сжатом воздухе чуть больше 330 м/с.
А самую большую скорость из возможных при разгоне снаряда газом выдаёт таки пневматика. Точнее легкогазовые пушки — на сжатом и нагретом водороде. Газов легче водорода нет, жмите и нагревайте как получится.
AlexSnake
Прапорщик
Прапорщик
Сообщения: 2396
Зарегистрирован: 23 янв 2015, 17:41

Сообщение AlexSnake » .

ranga писал(а): Но все таки необходима информация: каковы идеальные условия для получения превосходства пневматики над огнестрелом?
Высокое давление сзади снаряда и низкое (вакуум) спереди и достаточной длинны разгон, тогда и шарик пинк понга пробивает легко теннисную ракетку на скорости 1448 км/час
https://www.youtube.com/watch?v=0mB2m2MJbxA
Юрис
Подпрапорщик
Подпрапорщик
Сообщения: 1168
Зарегистрирован: 07 авг 2012, 18:52

Сообщение Юрис » .

А как же момент страгивания.Скажем взять пулю от калашникова и мелкашки и попытаться отделить пулю от гильзы плоскогубцами..От мелкашки хоть и свинцовая пуля спокойно руками даже отделяется,от калашника плоскогубцами не взять бесполезно.......Чур по почкам не бить)).
Аватара пользователя
Непушист
Модератор
Сообщения: 78397
Зарегистрирован: 10 фев 2012, 02:33

Сообщение Непушист » .

ranga писал(а): каковы идеальные условия для получения превосходства пневматики над огнестрелом?
Кратко говоря, все преимущества пневматики перед огнестрелом лежат только в плоскости практического применения. Т. е. когда огнестрел избыточен: слишком высокая мощность, слишком крупный калибр для данной конкретной цели, слишком дорогой боеприпас для данной задачи, причем все это при сохранении слишком громкого звука выстрела, и т. д.
VikluhaVaklay
Младший унтер-офицер
Младший унтер-офицер
Сообщения: 324
Зарегистрирован: 10 сен 2008, 23:55

Сообщение VikluhaVaklay » .

Теоретический предел — скорость звука в использующемся газе. Скорость звука увеличивается с ростом давления и температуры.
С температурой зависимость явная, от давления зависимость крайне сложная и для наших давлений 300 бар практически не сказывается. Поскольку время выстрела занимает миллисекунды, а это явно динамическая система,то скорость звука не является ограничивающим фактором. Из-за огромной разницы давлений между объёмом ВД и НД возникает ударная волна, и скорость газа может достигать даже 3 Махов.
John JACK
Капитан
Капитан
Сообщения: 12233
Зарегистрирован: 23 июл 2004, 18:46

Сообщение John JACK » .

Юрис писал(а): А как же момент страгивания.
А при чём тут вообще момент страгивания?
VikluhaVaklay писал(а): и для наших давлений 300 бар практически не сказывается.
Автор спрашивает за теоретический предел ведь. Не при наших давлениях, а при неограниченных. Здесь надо смотреть не на духовушки из магазина, а уже на экспериментальные системы. Легкогазовые пушки я назвал.
VikluhaVaklay писал(а): между объёмом ВД и НД возникает ударная волна, и скорость газа может достигать даже 3 Махов.
Есть какие-то подтверждения этому? Или прецеденты ПЦП на воздухе, выдающей скорость пули пусть не в 1000 м/с (три маха) а хотя бы в 400?
ППП могут кидать пули на сверхзвук. Но у них и сверхзвук всё равно жиденький, и воздух внутри весьма горячий.
Аватара пользователя
Непушист
Модератор
Сообщения: 78397
Зарегистрирован: 10 фев 2012, 02:33

Сообщение Непушист » .

John JACK писал(а): Не при наших
Это да. Не при ваших уж точно..
VikluhaVaklay
Младший унтер-офицер
Младший унтер-офицер
Сообщения: 324
Зарегистрирован: 10 сен 2008, 23:55

Сообщение VikluhaVaklay » .

John JACK писал(а): Или прецеденты ПЦП на воздухе, выдающей скорость пули пусть не в 1000 м/с (три маха) а хотя бы в 400?
А почему бы и нет?
http://www.sniper.ru/news/index.php?news=2090
http://www.sniper.ru/news/index.php?news=2949
Да и в принципе, Максимальные скоростя в PCP!
ADF
Генерал-лейтенант
Генерал-лейтенант
Сообщения: 32950
Зарегистрирован: 25 апр 2003, 02:54

Сообщение ADF » .

Изначально написано VikluhaVaklay:
Из-за огромной разницы давлений между объёмом ВД и НД возникает ударная волна, и скорость газа может достигать даже 3 Махов.

Ярый п-ж!
Ударная волна может и возникает, только к передаче энергии пуле она никакого отношения не имеет, а прыгает сама по себе в пределах замкнутого объема.
Упрощеная аналогия для понимания сути: волны на поверхности воды. Могут двигать только легких серфингистов и в определенных условиях. Любой более-менее крупный корабль - плевал на волны, его несет только течение - движение всей воды в целом.
Волна толкает серфингиста только потому, что тот не отражает волну обратно, а быстро набирает скорость, равную скорости волны. Задница пули - не серфингист. Волна давления в неё прилетает и тут-же отражается назад, прыгая по увеличивающемуся объему, пока совсем на нет не сойдет и пока давление во всем объеме газа не подчинится закону Паскаля. И происходит это исчезновение волн довольно быстро, так как добротность объема как резонатора - полное говно, в частности за счет наличия перепуска, который дросселирует газ.
VikluhaVaklay
Младший унтер-офицер
Младший унтер-офицер
Сообщения: 324
Зарегистрирован: 10 сен 2008, 23:55

Сообщение VikluhaVaklay » .

ADF писал(а): к передаче энергии пуле она никакого отношения не имеет
После открытия клапана из-за значительного перепада давления возникает ударная волна, фронт которой движется со сверзвуковой скоростью. Вслед за этим фронтом на такой же скорости движется и масса воздуха с низким статическим давлением, но высоким динамическим. И при достижении волны юбки пульки эта масса воздуха также ударяется о неё с передачей своей энергии. Если посмотреть на процесс через CFX, то давление не перетекает плавно из накопителя к пульке ровным градиентом, оно сперва резко исчезает на выходе из накопителя, потом неожиданно появляется на выходе из перепуска в ствол и возле юбки, как раз где тормозится поток. И время, через которое у юбки возникает избыточное давление горааздо меньше, чем если бы фронт перепада давления двигался со скоростью звука.
После достижения ударной волны и идущей за ней массой воздуха она (волна) уже ведёт себя как раз как волна в океане - передача массы волной не происходит, она отражается несколько раз и затухает. Дальше процесс происходит по классической модели адиабатного расширения. Потенциальная энергия неупорядоченного покоя перетекает в упорядоченное движения. И теория, что с помощью газа можно разогнать объект свыше скорости звука в этом газе в этих условиях, не расходится с практикой, где колпачками или чуть потяжелее ПНП винтовки плюют 340+ м/с.
Оценку в виде пиздежа считаю неуместной, поскольку это не моё субъективное мнение, а научный и практический факт.
John JACK
Капитан
Капитан
Сообщения: 12233
Зарегистрирован: 23 июл 2004, 18:46

Сообщение John JACK » .

VikluhaVaklay писал(а): А почему бы и нет?
В рекламе я вам тоже много чего напишу.
415 м/с ­— ладно, этонемного больше взятой мной круглой цифири 400. Но это близко к скорости звука в воздухе при давлении около 250 атмосфер, вполне реальном для ПЦП. Трёх махов тут и близко нет, и ударная волна для объяснения не нужна.
VikluhaVaklay писал(а): не расходится с практикой, где колпачками или чуть потяжелее ПНП винтовки плюют 340+ м/с.
Они плюют воздухом с далеко не атмосферным давлением.
VikluhaVaklay
Младший унтер-офицер
Младший унтер-офицер
Сообщения: 324
Зарегистрирован: 10 сен 2008, 23:55

Сообщение VikluhaVaklay » .

John JACK писал(а): 400. Но это близко к скорости звука в воздухе при давлении около 250 атмосфер
Откуда такой расчёт?
VikluhaVaklay
Младший унтер-офицер
Младший унтер-офицер
Сообщения: 324
Зарегистрирован: 10 сен 2008, 23:55

Сообщение VikluhaVaklay » .

John JACK писал(а): В рекламе я вам тоже много чего напишу
Поэтому далее я указал тему с этого форума с реальным случаями.
VikluhaVaklay
Младший унтер-офицер
Младший унтер-офицер
Сообщения: 324
Зарегистрирован: 10 сен 2008, 23:55

Сообщение VikluhaVaklay » .

John JACK писал(а): ударная волна для объяснения не нужна
Я не объясняю такие скорости пульки ударной волной. Выше я написал уравнение работы газа при расширении. В этом уравнении нет исключений. И именно ударная волна и сверхзвуковое течение газа объясняется этим уравнением термодинамики.
VikluhaVaklay
Младший унтер-офицер
Младший унтер-офицер
Сообщения: 324
Зарегистрирован: 10 сен 2008, 23:55

Сообщение VikluhaVaklay » .

У меня есть конкретный пример. Я испытал недавно поршневой УОС. В нём воздух для закрытия клапана должен преодолеть путь в 17 мм. За это время пуля со скоростью 220 м/с должна пролететь всего 6 мм. Если бы воздух с маленьким давлением на выходе из ствола двигался со скоростью звука, то клапан начал бы закрывать канал после пролёта пули. Но первый выстрел показал, что клапан закрылся уже наполовину ещё до встречи пульки. Пришлось выковыривать обоих. После симуляции в CFX видно, что воздух за пулькой даже с давлением ~40 бар на выходе из ствола разгоняется до 1100 м/с
John JACK
Капитан
Капитан
Сообщения: 12233
Зарегистрирован: 23 июл 2004, 18:46

Сообщение John JACK » .

Изначально написано VikluhaVaklay:

Откуда такой расчёт?

Это не расчёт, это табличные данные. Факты, то есть.
Посмотрите сами зависимость скорости звука от давления.
VikluhaVaklay писал(а): на выходе из ствола

На выходе из ствола — может. Там как раз работают ударные волны и всякие хохмочки вроде сопла Лаваля. Но мы-то говорим о скорости потока воздуха в трубе (которая is not an orifice), да ещё и при попытке давить с ненулевой силой на ненулевую массу пули.
По ссылкам нашёл информацию о скорости пули (колпачка точнее) 450 м/с. Которой сам автор удивляется. Это единственный случай, который таки больше скорости звука в воздухе при реальных давлениях, и то ненамного.
EJZ
Прапорщик
Прапорщик
Сообщения: 2101
Зарегистрирован: 11 июл 2009, 10:14

Сообщение EJZ » .

Патчем не пробовали через хрон стрелять? :)
ADF
Генерал-лейтенант
Генерал-лейтенант
Сообщения: 32950
Зарегистрирован: 25 апр 2003, 02:54

Сообщение ADF » .

Изначально написано VikluhaVaklay:
...она отражается несколько раз и затухает. Дальше процесс происходит по классической модели адиабатного расширения. Потенциальная энергия неупорядоченного покоя перетекает в упорядоченное движения.
...
Оценку в виде пиздежа считаю неуместной, поскольку это не моё субъективное мнение, а научный и практический факт.

Дык вот именно: пуля плевала, что там за волна у неё за задницей попрыгала: итоговый результат такой, будто давление под задницей - постоянное (плавно падающее по мере расширения газа при движении пули по каналу) и в расчетах итоговой энергии никаких волн нет.
Изначально написано VikluhaVaklay:
И теория, что с помощью газа можно разогнать объект свыше скорости звука в этом газе в этих условиях, не расходится с практикой, где колпачками или чуть потяжелее ПНП винтовки плюют 340+ м/с.

Практика-практикой, но не надо притягивать за уши ошибочные выводы о сути процессов! Легкие пули из воздушек вылетают быстро не потому, что ударная волна им в жёпь прилетела. Просто не надо забывать, что в сжатом воздухе - скорость звука выше, чем в не сжатом и пуля все еще не превышает предельную скорость расширения рабочего тела, которое пердолит её в зад.
ADF
Генерал-лейтенант
Генерал-лейтенант
Сообщения: 32950
Зарегистрирован: 25 апр 2003, 02:54

Сообщение ADF » .

Изначально написано John JACK:
На выходе из ствола - может. Там как раз работают ударные волны и всякие хохмочки вроде сопла Лаваля. Но мы-то говорим о скорости потока воздуха в трубе (которая is not an orifice), да ещё и при попытке давить с ненулевой силой на ненулевую массу пули.

Редкость, когда ЖЖ сказал что-то умное и правильное.
Изначально написано John JACK:
...о скорости пули (колпачка точнее) 450 м/с. Которой сам автор удивляется. Это единственный случай, который таки больше скорости звука в воздухе при реальных давлениях, и то ненамного.

Да с чего вы все берёте, что скорость звука превышена? В сжатом до рабочего давления - она может как раз такая и была.
ADF
Генерал-лейтенант
Генерал-лейтенант
Сообщения: 32950
Зарегистрирован: 25 апр 2003, 02:54

Сообщение ADF » .

Изначально написано VikluhaVaklay:
После симуляции в CFX видно, что воздух ... разгоняется до 1100 м/с

Надо с осторожностью и пониманием относиться к симуляциям.
Такая цифра скорости получается, если тупо взять энергию воздуха и по формуле mv^2/2, с учетом плотности воздуха, раситать его скорость, как если бы он всю свою энергию использовал на разгон самого себя.
Эта цифра НЕ учитывает скорость звука в среде: т.е. может ли воздух, без применения сопел Лаваля и прочих специальных средств, до такой скорости себя растолкать.
VikluhaVaklay
Младший унтер-офицер
Младший унтер-офицер
Сообщения: 324
Зарегистрирован: 10 сен 2008, 23:55

Сообщение VikluhaVaklay » .

John JACK писал(а): Это не расчёт, это табличные данные. Факты, то есть.
Я и прошу ткнуть меня носом в эти табличные данные. Я же говорю, что для идеальных газов скорость звука от давления не зависит. Но поскольку газ у нас реальный, то зависимость есть, но она очень мала для давлений, на которых работает пневматика. Эта зависимость скорости звука от давления прослеживается в коэффициенте сжимаемости газа Z, по которому вычисляют отклонение свойств реального газа от идеального.
Опытные результаты определения сжимаемости наглядно здесь: [url=http://gоо.gl/5DN0Af]http://gоо.gl/5DN0Af[/url]
John JACK писал(а): На выходе из ствола - может. Там как раз работают ударные волны и всякие хохмочки вроде сопла Лаваля
До ствола канал уже несколько раз меняет свою форму и площадь сечения. Тем более, повторюсь, выстрел нельзя рассматривать как продолжительный процесс, для которого в основном и описываются модели течения, а как динамический быстротечный.
ADF писал(а): Дык вот именно: пуля плевала, что там за волна у неё за задницей попрыгала: итоговый результат такой, будто давление под задницей - постоянное (плавно падающее по мере расширения газа при движении пули по каналу) и в расчетах итоговой энергии никаких волн нет
Да что ж эту ударную волну привлекают к работе =) До страгивания пульки воздух уже движется со сверхзвуковой скоростью, пока не затормозится о пульку. А ударная волна - это как обязательное следствие огромной разницы давлений на фронте между ВД и НД. А по мере разгона пульки, если у газа есть ещё энергия хаотического движения между молекулами, то она дальше преобразуются в более упорядоченное направленное движение со сверхзвуковой скоростью.
ADF писал(а): Практика-практикой, но не надо притягивать за уши ошибочные выводы о сути процессов!
Действительно, диаметр канала ствола 4,5 мм, перпендикулярного к стволу канала для закрытия УОС - 1 мм, а скорость движения по этому каналу уже ~800 м/с при давлении на вход канала ~50 бар. Что я могу лишнего притянуть?
ADF писал(а): Легкие пули из воздушек вылетают быстро не потому, что ударная волна им в жёпь прилетела
Опять эта ударная волна ( Не ударная волна заставляет пулю страгиваться, а воздух за волной, который движется с такой же скоростью.
ADF писал(а): Просто не надо забывать, что в сжатом воздухе - скорость звука выше, чем в не сжатом
Выше, но при давлении даже 300 бар расстояние между молекулами не настолько мало, чтобы проявилось межмолеклярное взаимодействие. 500 бар - уже да, 1000 - точно да. См. про сжимаемость газа.
ADF писал(а): Надо с осторожностью и пониманием относиться к симуляциям
Прикол в том, что CAE использует те же классические модели, но при этом может рассматривать процессы при их малой продолжительности. К примеру, если взять резеруар ВД бесконечного объема, открыть клапан, то скорость движения воздуха по стволу будет не выше звуковой - ~340 м/с - никаких расхождений с практикой, если только газ в модели идеальный без поправок на реальность. А вот если посмотреть детально на первые миллисекунды, как воздух выходит из накопителя в ствол, а потом в атмосферу - скорость в несколько раз превышает скорость звука - и ровно до тех пор, пока процесс не стабилизируется.
ADF писал(а): Такая цифра скорости получается, если тупо взять энергию воздуха и по формуле mv^2/2, с учетом плотности воздуха, раситать его скорость, как если бы он всю свою энергию использовал на разгон самого себя
Внутреннюю энергию газа можно посмотреть здесь [url=https://gоо.gl/i5QFoa]https://gоо.gl/i5QFoa[/url] и нет ничего противоречивого, если вся его внутренняя энергия превратится из одного состояния (хаотическое движение) в другое (направлленное движение)
ADF писал(а): может ли воздух, без применения сопел Лаваля и прочих специальных средств, до такой скорости себя растолкать
Для статического процесса необязательно сопло, можно на участке привести теплоту, дополнительную массу - скорость после этих участков также станет сверхзвуковой. А для динамического процесса вполне хватает значительного перепада давления.
Юрис
Подпрапорщик
Подпрапорщик
Сообщения: 1168
Зарегистрирован: 07 авг 2012, 18:52

Сообщение Юрис » .

Вот на этом видео товарищ говорит что на гелии,скорость доводили до 650 м/c.Смотреть с 7:35 мин.
Юрис
Подпрапорщик
Подпрапорщик
Сообщения: 1168
Зарегистрирован: 07 авг 2012, 18:52

Сообщение Юрис » .

ADF
Генерал-лейтенант
Генерал-лейтенант
Сообщения: 32950
Зарегистрирован: 25 апр 2003, 02:54

Сообщение ADF » .

Изначально написано VikluhaVaklay:
Для статического процесса необязательно сопло, можно на участке привести теплоту, дополнительную массу - скорость после этих участков также станет сверхзвуковой. А для динамического процесса вполне хватает значительного перепада давления.

Смотри, какая ерунда. Если газ разогнал себя до скорости звука - то в нем статичного давления уже почти нет, есть только скоростной напор. И если эта струя натыкается на плотный предмет, скорость которого ниже скорости струи - то газ, передав импульс, порождает вторичную (отраженную) волну, которая вынуждена двигаться назад, а не стоять за жопой пули, продолжая толкать. Т.е. чтобы растолкать пулю вперед со скоростью выше скорости звука - ей под задницу должен дуть непрерывный сверхзвуковой поток. И вот тут у меня сомнения, что таковой формируется внутри ПЦП или любого иного типа пневматики! Точнее - что при предельной скорости движения воздуха - это именно скорость потока, а не одного фронта.
Можно допустить, что при выходе из перепуска в ствол проявляется какой-то эффект наподобие эффекта сопла Лаваля, но высокая скорость у пули образуется ближе к концу ствола, а не в момент старта. А дует ли воздух так же быстро ближе к выхлопу?
Да и на практике. Реальные получаемые скорости пуль, если и превышают скорость звука в рабочем теле, то лишь на самый децл. Чтобы уйти вверх, за отметку в ~400м\с, применяют другие газы, вон про гелий уже написали.
Ответить

Вернуться в «Общий»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 3 гостя