Научно-производственная фирма "ИМКАС"

5.2. Исследовательские испытания глушителя

После проектных разработок изготавливаются экспериментальные образцы глушителя и начинается этап исследований его характеристик. Выше было показано, что разработанная газодинамическая модель глушителя позволяет удовлетворительно предсказывать уровни ослабления звука выстрела. Однако принятая газодинамическая модель, по-видимому, отражает общую энергетику процесса заполнения камер. При расчете определяются значения параметров газа в камерах после вылета снаряда из глушителя. При этом полагается, что средний уровень амплитуд давления в звуковой волне, а также их пиковые значения, пропорциональны давлению в снарядном канале глушителя (или баллистическое давление в стволе без глушителя) при вылете снаряда, а коэффициент пропорциональности во всех случаях одинаков. Эксперимент не подтвердил указанные посылки, о чем свидетельствуют результаты испытаний автоматов АКС-74У и АКС-74М без глушителей. Так, осредненный по 5-и испытаниям уровень звукового давления для АКС-74У без глушителя равен 122,1 дБ, а для АКС-74 М без глушителя (по 4 испытаниям) – 120,9 дБ. Их разница составляет 1,2 дБ. Расчетное же значение этой разницы превышает 6 дБ, что свидетельствует о неполном учете в методиках всех факторов процесса преобразования энергии потока пороховых газов в звуковые колебания. Анализ основных зависимостей и сравнение результатов расчетов и экспериментов позволил сделать следующие выводы и рекомендации по проектированию глушителей:

  • Величина площади кольцевого отверстия между выходом из канала ствола и снарядным каналом глушителя существенно влияет на расчетную эффективность снижения уровня звука выстрела. При выборе этой площади следует учитывать геометрию каналов. Если (как в приведенном на рисунке 5.42 случае) в конце канала ствола имеется диффузорный участок, то площадь отверстия должна определяться как площадь поверхности усеченного конуса, образованного вращением отрезка , нормального к вектору скорости потока;
  • При оценке эффективности глушителя следует использовать отношение не статических, а полных давлений газа на срезе ствола и при вылете снаряда из глушителя;
  • В исходных данных расчета следует задавать объем газовой камеры до снаряда (при его крайнем переднем положении) с учетом объема газового канала между камерой и каналом ствола. К указанному объему следует добавлять объем внутренней части гильзы и объем снаряда;
  • Оценка дополнительного выделения энергии при сгорании пороха после вылета снаряда из ствола для автоматов с укороченным стволом, например, АК-74У показала необходимость учета в исходных данных дополнительной энергии в безразмерном виде (0 для обычного ствола, 0,18 для укороченного ствола);
  • Для учета наполнителя в камерах глушителя в исходных данных следует задавать безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий теплоотдачу: 0 – для глушителя без наполнителя и 1 – для глушителя с наполнителем. В случае задания для какой-либо камеры значения 1 следует задать площадь сетки наполнителя в камере, размер ячейки сетки, диаметр проволоки, плотность материала сетки, теплоемкость материала сетки. Коэффициент теплоотдачи через поверхность наполнителя определяется по критериальным зависимостям [246] и умножается на заданный поправочный коэффициент теплоотдачи. Затем уточняется массоприход в расширительные камеры путем сопоставления экспериментальных и расчетных значений эффективности глушителя.

Рис. 5.42.  Диффузорный выход из ствола

По разработанным (см. раздел 4) методикам были проведены расчеты основных характеристик глушителей различных конструкций. В частности для глушителей ПСУЗВ-30 и ПСУЗВ-30Н (с наполнителем) к автомату Калашникова АК-74, конструктивная схема которых представлена на рис. 5.43 и рис. 5.44, получены зависимости давления и температуры в камерах, скорости полета пули и эффективности глушителя от его длины и диаметра.

Рис. 5.43. Конструктивная схема глушителя ПСУЗВ-30

Рис. 5.44. Конструктивная схема глушителя ПСУЗВ-30Н

Исходные данные, использованные в расчетах, приведены в таблице 5.4, а расчетные зависимости – на рис. 5.45 – рис. 5.50 (рис. 5.46 представляет собой фрагмент рис. 5.45 в увеличенном масштабе).

Рис. 5.45. Зависимость давления в камерах глушителей ПСУЗВ-30Н и ПСУЗВ-30  автомата АК-74 (5,45 мм).

Рис. 5.46. Фрагмент зависимости давления в камерах ПСУЗВ-30Н и ПСУЗВ-30 для автомата АК-74 (5,45 мм)

Рис. 5.47. Зависимость температуры в камерах глушителей ПСУЗВ-30Н и ПСУЗВ-30

Рис. 5.48. Зависимость скорости пули в глушителях ПСУЗВ-30Н и ПСУЗВ-30

Рис. 5.49. Зависимость эффективности ПСУЗВ-30Н и ПСУЗВ-30 от из длины

Рис. 5.50. Зависимость эффективности глушителей ПСУЗВ-30Н и ПСУЗВ-30 от их диаметра

Из графиков зависимостей следует, что скорость пули в глушителе возрастает примерно на 2,2%, эффективность глушителя с наполнителем несколько выше, чем у глушителя без наполнителя. Начиная с длины около 260 мм и диаметра 70 мм, эффективность глушителя практически не растет. В таблице 5.4 в качестве примера приведены исходные данные для расчета глушителей ПСУЗВ-30, ПСУЗВ-30Н к автомату АК-74

Таблица 5.4. Исходные данные для расчета характеристик глушителей ПСУЗВ-30, ПСУЗВ-30Н

Тип глушителя к автомату АК-74

ПСУЗВ-30, ПСУЗВ-30Н

Калибр,

5,45

Длина хода нарезов ствола до среза, мм

415,0

Объем газовой камеры до поршня мм3

3000,0

Давление газов на срезе ствола,

400,0

Температура газов на срезе, К

1800,0

Газовая постоянная, Дж/(кг×град)

340,0

Показатель адиабаты газов

1,25

Скорость пули на срезе ствола, м/с

900,0

Масса пули, гр

3,45

Длина центрального канала глушителя от среза, мм

226,0

Диаметр центрального канала глушителя, мм

8,0

Относительный шаг интегрирования по времени, с

0,001

Поправочный коэффициент на теплоотдачу

1,000

Дополнительная энергия (на длину ствола)

0,0

Число камер, кроме центрального канала, целое

3

Объем камер, начиная от среза ствола, мм3

70325,0

71230,0

108745,0

Число обобщенных отверстий перепуска, целое

3

Площадь

сетки

см2

Размер

ячейки

мм

Диаметр

проволоки

мм

Плотность материала

г/см3

Теплоемкость материала

кДж/(кг×К)

856,8

0,8

0,23

7,8

0,48

 

Для глушителей ПСУЗВ-32 и ПСУЗВ-32Н (с наполнителем) к автомату Калашникова АКМ, конструктивная схема которых представлена на рис. 5.51 и рис. 5.52, также были получены зависимости давления и температуры в камерах глушителя, величины скорости пули по длине глушителя, зависимость эффективности глушителя от его длины и диаметра.

Рис. 5.51. Конструктивная схема глушителя ПСУЗВ-32.

Рис. 5.52. Конструктивная схема глушителя ПСУЗВ-32Н.

Исходные данные, использованные в расчетах, приведены в таблице 5.5, а расчетные зависимости – на рис. 5.53 – рис.5.58 (на рис. 5.54 представлен фрагмент рис. 5.43 в увеличенном масштабе).

Из графиков зависимостей следует, что скорость пули в глушителе возрастает примерно на 3,5%. Эффективность глушителя с наполнителем несколько выше, чем у глушителя без наполнителя. Начиная с длины 280 мм и диаметра 70 мм, эффективность глушителя практически не растет.

Рис. 5.53. Зависимость давления в камерах ПСУЗВ-32Н и ПСУЗВ-32 (7,62 мм) для автомата АКМ.

Рис. 5.54. Фрагмент зависимости давления в камерах ПСУЗВ-32Н и ПСУЗВ-32 (7,62 мм) для автомата АКМ.

Рис. 5.55. Зависимость температуры в камерах ПСУЗВ-32Н и ПСУЗВ-32 (7,62 мм) для автомата АКМ.

Рис. 5.56. Зависимость скорости пули в ПСУЗВ-32Н и ПСУЗВ-32 (7,62 мм) для автомата АКМ.

Рис. 5.57. Зависимость (от расстояния пули до среза ствола) эффективности ПСУЗВ-32Н и ПСУЗВ-32 (7,62 мм) для автомата АКМ.

Рис. 5.58. Зависимость (от диаметра глушителя) эффективности ПСУЗВ-32Н и ПСУЗВ-32 (7,62 мм) для автомата АКМ.

Таблица 5.5. Исходные данные для расчета характеристик глушителей ПСУЗВ-32, ПСУЗВ-32Н

Тип глушителя к автомату АК-74

ПСУЗВ-32, ПСУЗВ-32Н

Калибр, мм

7,62

Длина хода нарезов ствола до среза, мм

369,0

Объем газовой камеры до поршня, мм3

3000,0

Давление газов на срезе ствола,

400,0

Температура газов на срезе, К

1800,0

Газовая постоянная, Дж/(кг×град)

340,0

Показатель адиабаты газов

1,25

Скорость пули на срезе ствола, м/с

715,0

Масса пули, гр

7,9

Длина центрального канала глушителя от среза, мм

226,0

Диаметр центрального канала глушителя, мм

9,6

Относительный шаг интегрирования по времени

0,001

Поправочный коэффициент на теплоотдачу

1,000

Дополнительная энергия (обычный ствол – 0, короткий – 18)

0,0

Число камер, кроме центрального канала, целое

3

Объем камер, начиная от среза, мм3

70325,0

71230,0

108745,0

Число обобщенных отверстий перепуска, целое

3

Площадь сетки

см2

Размер ячейки

мм

Диаметр проволоки

мм

Плотность материала

г/см3

Теплоемкость материала

кДж/(кг×К)

856,8

0,8

0,23

7,8

0,48

По результатам расчетных и экспериментальных исследований процесса в глушителе сделаны выводы:

  • Наиболее полно учитывает особенности процесса в глушителе (в том числе с наполнителем) модифицированная методика расчета на основе законов сохранения массы и энергии газа, представленных в интегральном виде;
  • Введение в камеры глушителя (нескольких слоев) наполнителя в виде мелкоячеистой сетки приводит к повышению эффективности снижения уровня звука выстрела, в среднем, на 4 дБА. (расхождение теоретических и экспериментальных данных не превышает 20 %).
  • Использование наполнителя в глушителе повышает эффективность снижения уровня звукового давления, в основном, в области низких звуковых частот, где сосредоточена основная часть (до 80 – 90 %) звуковой энергии выстрела.
  • Величина площади кольцевого отверстия между выходом из канала ствола и снарядным каналом глушителя существенно влияет на расчетную эффективность глушителя. При задании этой площади следует учитывать геометрию каналов;
  • При расчете эффективности глушителя следует использовать отношение не статических, а полных давлений газа на срезе ствола и при вылете пули из глушителя;
  • В исходных данных для расчета характеристик глушителя кроме геометрических параметров следует задавать объем камеры до дна снаряда при его крайнем переднем положении с учетом объема канала между камерой и стволом. К указанному объему следует добавлять также объем внутренней части гильзы и объем пули.
  • Догорание пороха после вылета пули из ствола автомата с укороченным стволом приводит к дополнительному выделению энергии, влияющему на уровень звука выстрела.