Název SŠ: SŠ-COPT Uherský Brod Autor: Ing. Štursa Petr Název prezentace: 02. Vnitřní balistika Název sady: Balistika a konstrukce hlavních dílů zbraní (pro 2. ročník předmětu SZb) Číslo projektu: CZ.1.07./1.5.00/ Datum vzniku: 5. Září 2012 Uvedení autor, není-li uvedeno jinak, je autorem tohoto výukového materiálu a všech jeho částí. Tento projekt je spolufinancován ESF a státním rozpočtem ČR. 02. Vnitřní balistika

A N O T A C E Záměrem této sady výukových materiálů s názvem Balistika a konstrukce hlavních dílů zbraní je ukázat žákům 2. ročníku SŠ-COPt, ve vyučovaném předmětu Střelné zbraně a balistika zajímavou technikou některá úskalí této zajímavé vědní disciplíny. Jednotlivé prezentace této sady popisují postupně probírané oblasti a zábavnou formou se je snaží přiblížit žákům a tak je vtáhnout do daného problému.

Co sleduje vnitřní balistika - Sleduje dynamické a chemické jevy probíhající při výstřelu uvnitř hlavně. Úkolem je objasnění vzájemných vztahů mezi komponenty náboje (střela, nábojnice a zápalka), a mezi nimi a hlavní zbraně (nábojová komora, dosedací kužel, přechodový kužel, krček, přechodový kužel, vývrt a ústí hlavně). - Jednotlivé části budou podrobněji probírány a vysvětlen jejich význam, vliv na střelbu a precizi ve vyšších ročnících v předmětech střelné zbraně a puškařská technologie. - Samotná vnitřní balistika se skládá ze tří základních fází

První fáze Zápalka iniciovaná úderem zápalníku, svou deformací a stykem s kovadlinkou, zažehne prachovou náplň. Při hoření prachové slože se uvolňují prachové plyny. Jejich mohutný vývin má za následek mohutný nárůst tlaku, který uvede střelu do pohybu. Střela překonává výtahové síly působící od zaškrcení v nábojnici. Po velmi krátkém volném běhu se v místě přechodového kužele začne zařezávat se do drážek vývrtu v hlavni. Nábojnice je v tuto chvíli tlakem prachových plynů roztažena na průměr nábojové komory. Tím dochází k dokonalému utěsnění v nábojové komoře a je zabráněno úniku prachových plynů. Nábojová komora se vlivem zvětšujících se tlaků začíná roztahovat v mezích pružnosti.

Druhá fáze S množstvím shořelé prachové náplně, přímo úměrně vzrůstá tlak v hlavni. Díky tomu začíná střela prudce akcelerovat rychlostí úměrnou rychlosti ohořívání povrchu prachových zrn. Po dosažení maximálního tlaku a jeho celkovém vyhoření se zrychlování střely výrazně zpomalí. Jakmile se střela začne vzdalovat ode dna nábojnice zvětšuje se prostor mezi ním a spodní částí střely. Díky tomuto zvětšujícímu se prostoru začíná tlak v hlavni mírně klesat, což ale nezastaví stále se zvětšující rychlost střely. Nábojová komora se začíná vlivem poklesu tlaku smršťovat. Současně s tímto poklesem tlaku začíná hlaveň kmitat. Druhá fáze končí úplným vyhořením prachové náplně.

Třetí fáze V této fázi prudce klesá tlak i teplota prachových plynů. Střela ještě stále akceleruje, ale o ne tak intenzivně jako ve druhé fázi. Po průletu ústím hlavně, střela hlaveň opouští. Tím končí vnitřní balistika. Současně s poklesem tlaku v hlavni a vyrovnání s atmosférickým tlakem se nábojová komora se vrací z nafouknutého stavu na svůj původní průměr. Vlivem pružnosti a rychlosti této změny, překmitne přes původní rozměr a současně stlačí nábojnici na její konečný průměr. Díky tomuto překmitnutí je výsledný rozměr vystřelené nábojnice o něco menší než nábojová komora. Vlivem těchto změn dojde k nalepení povrchu nábojnice na stěny nábojové komory, což nám stěžuje její extrakci.

Průběh hoření Po prošlehnutí plamene zátravkami, do prostoru nábojnice s prachovou náplní, nesmí tlak zplodin vyvolaný hořením zápalkové slože překročit 0,01 Mpa. Toto je nutný bezpečný tlak, který je naprosto dostatečný pro zapálení prachové slože. Sám ale nemůže způsobit uvolnění střely ze zaškrcení v nábojnici. Při absenci prachové slože by mohlo dojít k uvolnění střely a její následné zaříznutí do vývrtu hlavně, což by mohlo vyvolat havárii zbraně.

Zdroj energie pro střelu Nejdůležitější vlastností střelivin, které z nich činí zdroj chemické energie, pro náboje jsou: - velká rychlost přeměny chemické energie střeliviny v užitečnou mechanickou energii. - kyslík potřebný k hoření si nese střelivina sebou v prachové mase. - poměrně jednoduše lze provádět změnu průběhu tlaků plynů ve zbrani změnou: a)Chemického složení prachu b) Tvaru prachových zrn, a upravením povrchu c) Počáteční tloušťkou prachových zrn d) Velikostí navážky

Průběh hoření Výbuchové hoření, je výbušná přeměna, která probíhá za normálního tlaku rychlostí několika desetin m/s. Při zvyšujícím se tlaku tato rychlost překračuje 1 m/s. V uzavřeném prostoru hlavně, se vlivem zvyšujícího se tlaku prachových plynů, rychlost výbuchového hoření zvyšuje. Výbuchové hoření se od normálního liší tím, že se ho nezúčastňuje vzdušný kyslík, probíhá tedy bez přístupu vzduchu. Výbuchové hoření lze rozdělit do tří základních stádií: 1 – zážeh zápalkové slože 2 – vzplanutí prachové slože 3 – vlastní hoření po celém povrchu prachových zrn

Vývin rány Vývin rány je souhrn jevů, které probíhají v hlavni palné zbraně při výstřelu od zážehu hnací náplně do zahájení pohybu střely. Zážeh náplně je okamžik, kdy dojde k zažehnutí všech zrn prachu na celém jejím povrchu. K tomu je nutné, aby tlak zažehovacích plynů vzniklých hořením zápalkové slože byl minimálně 0,01 MPa. V celém prostoru kde je uložena prachová náplň. Přitom však tlak zažehovacích plynů nesmí způsobit pohyb střely. Z toho je zřejmé, že odpovídající iniciační energie zápalek je pro každý druh náboje jiná a je závislá na objemu počátečního spalovacího prostoru, což je vnitřní objem nábojnice, zmenšený o zalisovanou střelu u kulových nábojů, případně vymezený prachovým toulcem u brokových nábojů.

Srovnání s motorem Pro názornost srovnáme základní fyzikální veličiny při výstřelu ze zbraně a při výbuchu ve válci spalovacího motoru.

Jak vypadá náboj Výsledkem nesčetných pokusů bylo zjištění, že nejlepší jednotný náboj je se středovým zápalem. Monolitní nábojnice (jeden kus), vyrobená z kovu ocel, nebo mosaz. Viz obr. 1 – nábojnice (mosaz, ocel, papír) 2 – střela 3 – hnací náplň 4 – zápalková slož 5 – kovadlinka 6 – zátravky

Jednotný náboj

Jednotný náboj pro dlouhou zbraň

Jednotný náboj pro krátkou zbraň

Hromadný náboj pro brokovnici

Nejdůležitější jevy vnitřní balistiky Základní jevy probíhající při vnitřní balistice: - zážeh zápalky a vzplanutí prachové slože - tvorba prachových plynů a průběh hoření - expanze (rozpínání) tlakových plynů - postupný pohyb střely Další jevy které řeší jsou: - pružná deformace hlavně - pružná a trvalé deformace střely - přestup tepla do stěny hlavně - opotřebení hlavně - rozkmitání hlavně

Použitá literatura - Ing. FRENZL Jiří – Ruční palné zbraně Uherský Brod Ing. KŘÍBEK Jan – Střelné zbraně I + II Brno Ing. STROUHAL Karel – Civilní ruční zbraně a střelivo Uherský Brod Alexandr B. Žuk – Pušky a samopaly Moskva Alexandr B. Žuk – Revolvery a pistole Moskva 1983

Použitá literatura - Prof. Ing. Fišer Miloslav CSc. – Konstrukce loveckých, sportovních a obraných zbraní Ostrava Prof. Ing. Fišer Miloslav CSc. - Doc. Ing. Procházka Stanislav CSc. – Projektování loveckých, sportovních a obraných zbraní Ostrava Plíhal Bohumil, Beer Stanislav, Komenda Jan, Jedlička Luděk, Kuda Bohuslav - Balistika Brno 2003 Firemní literatura, odborná periodika, sbírky zákonů a ostatní normy.