Kulehastighet og trykk

[telang]

Enda et spørsmål fra en fersking...

-Har nettopp gitt meg på dette med lading, og lurer litt på enda en sak:

-Hvis jeg holder meg under eller opp mot hastigheten som er opgitt i ladetabellene for den kulevekten jeg bruker, så skulle jeg være på den sikre siden når det gjelder trykk også. Stemmer denne tanken, eller har kuleformen også stor betydning ifht trykk?

 

Ser også at mange plasserer kronografen 3m fra munningen. Hastigheten i tabbellene er vel målt ved munning, eller?

[mork]

Foreslår at du tar utgangspunkt i oppgitte ladevekter, ikke målte hastigheter. Du har et annet våpen/løp enn testvåpenet.

Kulas form har betydning for trykket, ja.

Kronografen står nok unna munningen. 3-5 m er passende. Du "mister" litt fart, men det går bra.

[ojoh]

Hastighet er ingen god måleparameter for trykket ( vi snakker egentlig om maks trykk...) som oppstår inne i hylsa. Jeg skrev en kort "Indrebalistikk for dummies " under pistollading som du kan se på som vil gi deg et litt mer utfyllende svar.

 

Jeg har savnet en kort og presis beskrivelse av noen fenomener og begreper vi hjemmeladere stadig kommer borti og som jeg ser at selv drevne forumbrukere har problemer med å forklare. Dette blir nødvendigvis ikke indre ballistic på høyt nivå men kan kanskje hjelpe noen med bedre å forstå noe av det vi driver med som hjemmeladere.

 

Dette er helt og holdent min forståelse av det jeg har lest meg til, og jeg ser ingen fare i å dele dette med forumleserne – da jeg tror langt de færreste hjemmeladere tar en neve krutt under lupa og dytter det i første og beste hylse for å se hva som skjer – tror forøvrig at de som er tilbøyelig til det, gjør det uansett.

 

Jeg har merker hvert avsnitt slik at det er mulig å referere til det for spørsmål, kommentarer og rettelser.

 

Jeg har ut i fra noen timers litteratursøk funnet ut følgende:

 

A) Røyksvakt krutt er laget av nitrocellulose (enkeltbase) og kan være tillsatt mindre mengder av nitroglyssering (dobbeltbase) og andre stoffer (multibase) for å øke energitetthet (J/g) og oppførsel som forbrenningshastighet. Forbrenningsproduktet er stort sett gass og lite faste partikler (sot og aske)

 

1) Krutt produseres i tre hovedformer

- Kuler og pellets

- Skiver og flak

- Sylinder med og uten huller

 

2) Krutt formes ved ekstruderingsteknikk (gjelder det bare sylinderkrutt ?),valsing og utstansing (her trenger jeg noen korreksjon / utfyllende beskrivelse).

 

B) Energitetthet oppgies i Joule pr masse enhet og er et mål på hvor mye energi kruttet inneholder pr vektenhet.

 

1) Energitetthet sier ingen ting om kruttets brennkarakteristikk i et lukket kammer, men kun et mål på hvor mye energi som er til rådighet for å akselerere et prosjektil og eventuelt deformere et brennkammer.

 

2) En stor andel av energien går til varme og noen krutt frigir mer varme enn andre krutt (denne påstanden må verifiseres...??)

 

C) Relativ brennhastighet er en størrelse som fremkommer ved å brenne kruttet i et gitt lukket kammer og sammenligne brennhastighet med andre kruttsorter.

 

"Burning Rate - A arbitrary index of the quickness that burning propellant changes into gas"

 

1) Oversatt betyr det at man legger en bestemt masse krutt inn i et bestemt volum som tåler betydelig trykk og antenner det. Trykket øker når kruttet brenner og endrer form til gass. Det man måler er tiden fra antenning til maksimalt trykk er oppnådd og ingen ny gassdannelse finner sted - kruttet er brent opp.

 

2) Relativ brennhastighet sier ingenting om energitetthet i kruttet, bare hvor fort kruttet omdannes til gass (+ litt aske og sot).

 

3) Et lavenergi krutt kan frigjøre sin totale energi like raskt som et høyenergi krutt, men med vidt forskjellig utfall for trykkoppbyggingen i brennkammeret.

 

4) Relativ brennhastigheten kan i hovedsak påvirkes ved å endre kornstørrelse, kruttform, tilsetningstoffer og overflate belegg.

 

5) Relativ brennhastighet kan ikke avgjøres ved å vurdere form og størrelse på kruttkorn.

 

D) Kruttoverflaten og forbrenningshastighet er avgjørende for kruttets karakteristikk og egenskaper. Nitrocellulosen inneholder det oksygenet kruttet trenger for til forbrenningen. Kruttet brenner i overflaten og dannner store mengder gass og svært lite ”aske” slik at overflaten beveger seg med flammefronten som en smeltende iskube.

 

1) Forbrenningen frigjør store mengder gass og varmeenergi som umiddelbart øker trykket i forbrennings kammeret (hylsa). Trykk oppbyggingen avtar først når volumet i brennkammeret øker (kula akselererer og eller som vi prøver å unngå, at brennkammeret deformeres...).

 

2) Forbrenningen skapere en energifluxen (energifrigjøring pr flateenhet) over den til enhver tid tilgjengelige overflate. Forbrenningshastigheten øker med økende trykk, som igjen betyr at energifluxen ikke er konstant, den øker med økende trykk.

 

3) Overflate arealet til kruttkornet er avhengig kornets utforming. Energiflux over en overflate kan manipuleres med forskjellige varianter av overflate behandling.

 

4) Korn, flak og sylinderformede uten hulrom vil ha avtagende overflatearealet under forbrenningen.

 

5) Sylinderformede korn med huller kan få et økende areal inntil et punkt hvor overflate arealet også her blir avtagende. Overflaten i hullene i røret øker mer enn overflaten på utsiden minker inntil et visst punkt. Samlet overflate arealet har et maksimum i løpet av forbrenningstiden.

 

6) I det forbrennings prosessen starter er trykk og temperatur gitt av eksplosjonen i tennhetta. Den til enhver tid samlede energi frigjøringen (dvs trykk og varme) er gitt av det samlede tilgjengelige overflatearealet ganget med energifluxen.

 

7) Energifluxen øker med økende trykk og vil, i mer eller mindre grad kompensere for minkende tilgjengelig overflate. Jo brattere trykk økning er (høy trykkgradient) desto mer blir redusert tilgjengelig overflate areal kompensert med økende energiflux. Trykkgradienten vil være en funksjon av volumet i brennkammeret.

 

8.) Vi får en initiellen relativt rask utvikling av energi frigjøring og en brattere trykkgradient for kruttformer hvor arealet øker fordi tilgjengelig samlet overflate areal øker samtidig som vi får en høyere energiflux fordi trykket øker.

 

E) Anvendelse. De fleste røksvake kruttsorter er konstruert for spesielle formål det være seg i pistol, rifle, kanon etc. Avhengig av hva som er ønskelig for de enkelt bruksområder, konstruerer man krutt som har progressive, nøytral eller degressiv (eller en blanding av disse) energifrigjøring (forbrenning), i de lukkede omgivelser (brennkammer) de er konstruert for. Det ideelle er å få overført så mye av energien til prosjektilet som mulig uten å deformere brennkammeret.

 

1) Arealet under trykk-kurven tilsvarer tilgjengelig arbeid som kan overføres til prosjektilet som bevegelsesenergi. Korte brennekammer har kortere tid å gjøre dette på enn lange (pipa er en del av brennkammeret).

 

2) Ideelt skal flammen fra tennhetten produsere tilstrekkelig trykk og varme for at alle kruttkorn skal starte sin forbrenning på noenlunde samme tid. I store hylsevolumer med mye krutt vil det helt sikkert forekomme at enkelte korn starter sin forbrenning senere enn andre korn, når trykk og varmen etterhvert er blitt tilstrekkelig høy. En kraftigere tennhette kan bøte på problemet, men vil også endre brennkarakteristikken til kruttet – og kanskje raskere trykk oppbygging enn vi hadde tenkt.

 

3) Ved starttidspunktet er trykke relativt lavt og dermed energiflux relativt lav. Men det totale arealet er stort og finkornet krutt har generelt større tilgjengelig totalt areal en tilsvarende masse grovkornet krutt. Hvis forholdet mellom kruttmengde og brennkammer er slik at forbrenningen ikke raskt nok klarer å øke trykket før kammeret begynner å utvide seg (kula starter på vei ut) vil kruttet ikke forbrenne tilstrekkelig og vi får mengder av uforbrent krutt.

 

Jeg håper at dette kan hjelpe på forståelsen for at det er mange faktorer som spiller inn, at det er en grunn til at kruttprodusentene tilgjengeliggjør sine ladetabelller og at vi som hjemmeladere ikke nødvendigvis har kapasitet til å finne opp kruttet på nytt.

[telang]

Takk for raske svar.

Målte noen skudd i dag som kun var neck sized. Skal prøve samme ladninger over helga med den forksjellen at de blir krympet med Lee Factory Crimp, litt spent på om det blir særlig forskjell.