03.11.2002.
В данной статье я попытаюсь оценить возможности темповой стрельбы из CO2 оружия с точки зрения теории, естественно, оценка получается весьма грубая и скорее качественная, чем количественная.
Итак, рассмотрим следующую модель: CO2 баллон, затем расширительная камера (куда может испаряться CO2), затем через большое отверстие соединяется с дозатором, который в свою очередь большим отверстием открывается в ствол. Такая модель позволит предположить, что в момент выстрела газ расширяется не только из дозатора, а из всей расширительной системы. После выстрела, в перерыве до следующего (возможно, 0.3 - 1.0 секунды, но все равно гораздо дольше времени выстрела) давление в дозаторе и расширительной камере будет выравниваться, стараясь выйти на равновесное. Также для простоты считаем, что за время темповой стрельбы заметного теплообмена между газом и прочими металлическими частями пистолета не происходит, т.е. все тепло перетекает только внутри CO2, в его жидкой и газообразной форме.
Объем расширительной камеры составляет примерно 20% от объема баллона, а объем дозатора составляет примерно 6% от объема баллона.
Текст алгоритма расчета для данной модели из-за большого числа формул приведен не только в виде отдельной странички (~40 кБ), но и в формате MS Word (*.doc) и заархивирован архиватором WinZip (*.zip) (22 кБ).
Справочные данные, на которые есть ссылки в статье приведены в таблице формата MS Excel (*.xls) и заархивированы архиватором WinZip (*.zip) (130 кБ).
Объем расширительной камеры составляет примерно 130% от объема баллона, а объем дозатора составляет примерно 6% от объема баллона.
Текст алгоритма расчета для данной модели из-за большого числа формул приведен не только в виде отдельной странички (~41 кБ), но и в формате MS Word (*.doc) и заархивирован архиватором WinZip (*.zip) (22 кБ).
Справочные данные, на которые есть ссылки в статье приведены в таблице формата MS Excel (*.xls) и заархивированы архиватором WinZip (*.zip) (130 кБ).
Объем расширительной камеры составляет примерно 700% от объема баллона, а объем дозатора составляет примерно 6% от объема баллона.
Текст алгоритма расчета для данной модели из-за большого числа формул приведен не только в виде отдельной странички (~29 кБ), но и в формате MS Word (*.doc) и заархивирован архиватором WinZip (*.zip) (18 кБ).
Справочные данные, на которые есть ссылки в статье приведены в таблице формата MS Excel (*.xls) и заархивированы архиватором WinZip (*.zip) (130 кБ).
Модель | Объем расширительной системы (от баллона до ствола), см3 | Масса газа, уходящего за один выстрел, грамм | Давление в системе после выстрела (без испарения), атм. | Давление в системе после выстрела и после испарения газа, атм. | Температура газа после выстрела до испарения газа и теплообмена, oC | Температура газа после выстрела и после испарения газа и теплообмена, oC |
1 | 1,5 | 0,15 | 40,72 | 55,26 | -16,0 | 18,5 |
2 | 11,5 | 0,186 | 53,94 | 55,67 | 13,8 | 19,1 |
3 | 59,2 | 0,197 | 58,58 | 58,58 | 20,0 | 20,0 |
Таким образом, видно, что при темповой стрельбе (если считаем, что газ испариться и полностью восстановить давление не успеет между выстрелами) наиболее выгодными являются модели 2 и 3. При этом модель 2 будет себя куда лучше, чем модель 3 вести в плане повторяемости выстрелов через 5-10 выстрелов, когда в модели 3 начнет заметно падать давление. И ещё, не следует обольщаться малым расхождением по динамике падения температур между моделью 1 и 2. Ибо это только для первого выстрела разница будет в полградуса. Для второго наберется уже как минимум градус, а то и больше (теплота испарения повышается с падением температуры, да и масса газа остающегося в баллоне уменьшается) и так далее. Для десяти выстрелов расхождение уже будет как минимум на 5 градусов, а это уже разница в давлении на 5 - 7 атмосфер, что весьма существенно. И это для результатов ПОСЛЕ восстановления равновесного давления в системе. А если без восстановления давления (испарения жидкой части), то разница уже идет почти на три десятка градусов!
Примечание 1. Модели с проточным дозатором нельзя сравнивать по параметрам охлаждения с моделями с изолированным дозатором, ибо хотя дозатор у них одинаковый, но объемы растрачиваемого газа совсем разные. Модели с проточным дозатором имеет смысл сравнивать только между собой. Зато модель с проточным дозатором по моему мнению ближе к реальным условиям.
Объем расширительной камеры составляет примерно 20% от объема баллона, а объем дозатора составляет примерно 6% от объема баллона.
Текст алгоритма расчета для данной модели из-за большого числа формул приведен не только в виде отдельной странички (~40 кБ), но и в формате MS Word (*.doc) и заархивирован архиватором WinZip (*.zip) (22 кБ).
Справочные данные, на которые есть ссылки в статье приведены в таблице формата MS Excel (*.xls) и заархивированы архиватором WinZip (*.zip) (130 кБ).
Объем расширительной камеры составляет примерно 130% от объема баллона, а объем дозатора составляет примерно 6% от объема баллона.
Текст алгоритма расчета для данной модели из-за большого числа формул приведен не только в виде отдельной странички (~33 кБ), но и в формате MS Word (*.doc) и заархивирован архиватором WinZip (*.zip) (18 кБ).
Справочные данные, на которые есть ссылки в статье приведены в таблице формата MS Excel (*.xls) и заархивированы архиватором WinZip (*.zip) (130 кБ).
Объем расширительной камеры составляет примерно 700% от объема баллона, а объем дозатора составляет примерно 6% от объема баллона.
Текст алгоритма расчета для данной модели из-за большого числа формул приведен не только в виде отдельной странички (~25 кБ), но и в формате MS Word (*.doc) и заархивирован архиватором WinZip (*.zip) (17 кБ).
Справочные данные, на которые есть ссылки в статье приведены в таблице формата MS Excel (*.xls) и заархивированы архиватором WinZip (*.zip) (130 кБ).
Модель | Объем расширительной системы (от баллона до ствола), см3 | Масса газа, уходящего за один выстрел, грамм | Давление в системе после выстрела (без испарения), атм. | Давление в системе после выстрела и после испарения газа, атм. | Температура газа после выстрела до испарения газа и теплообмена, oC | Температура газа после выстрела и после испарения газа и теплообмена, oC |
4 | 1,5 | 0,06 | 49,07 | 55,7 | 6,4 | 19,7 |
5 | 11,5 | 0,06 | 57,25 | 57,27 | 18,0 | 21,0 |
6 | 59,2 | 0,06 | 59,4 | 57-58 | 20,9 | 21-21,5 |
Таким образом, видно, что при темповой стрельбе (если считаем, что газ испариться и полностью восстановить давление не успеет между выстрелами) наиболее выгодными являются модели5 и 6. При этом модель 5 будет себя куда лучше, чем модель 6 вести в плане повторяемости выстрелов через 5-10 выстрелов, когда в модели 6 начнет заметно падать давление. И ещё, не следует обольщаться малым расхождением по динамике падения температур между моделью 4 и 5. Ибо теплота испарения повышается с падением температуры, да и масса газа остающегося в баллоне уменьшается, так что разница температур (и соответственно давлений) между двумя этими моделями будет только расти на последующих выстрелах. Для десяти выстрелов расхождение уже будет как минимум на 5 градусов, а это уже разница в давлении на 5 - 7 атмосфер, что весьма существенно. И это для результатов ПОСЛЕ восстановления равновесного давления в системе. А если без восстановления давления (испарения жидкой части), то разница уже идетна 12 градусов на первом выстреле и на десятки градусов дальше!
Примечание 2. Модели с изолированным дозатором нельзя сравнивать по параметрам охлаждения с моделями с проточным дозатором, ибо хотя дозатор у них одинаковый, но объемы растрачиваемого газа совсем разные. Модели с изолированным дозатором имеет смысл сравнивать только между собой. Зато модель с проточным дозатором по моему мнению ближе к реальным условиям.
Примечание 3. Модели 3 и 6 вообщем-то почти идентичны и различаются только объемами затрачиваемого на выстрел газа. В них уже нет существенной разницы изолирован дозатор или нет, поскольку уже весь газ находится в газообразной фазе.
Примечание 4. И вообще, как показала практика, которая является самым веским аргументом, те же ижевские конструктора при реализации первого (и пока единственного) серийного пистолета-пулемета "Дрозд" (МР-661) выбрали модель 2, т.е. проточный дозатор и довольно большая расширительная камера. Хотя с другой стороны, их пример не очень показателен, поскольку они были вынуждены подстраиваться под уже производимые конструкции с целью унификации деталей.
Примечание 5. Поскольку расчет для большинства моделей производился путем копирования предыдущего расчета и его последующей модификации, то в тексте вполне вероятны как ошибки расчета, так и просто какие-то остатки от предыдущих расчетов, некорректные ссылки и т.п. Поэтому просьба: при обнаружении сообщать, постараюсь исправить\переделать.