Сравнение протекания СВС реакции и работы автоматического оружия.

Принцип СВС реакции заключается: в смеси порош­ков разных химических веществ точечно инициируют ре­акцию синтеза. При протекании процесса выделяется теп­ло, вследствие экзотермической реакции, которое нагревает соседние более холодные реакционные ячейки вещества и также возбуждает в них реакцию. Получается произвольный процесс твердопламенного горения: химическая реакция происходит в области реакционных ячеек (порошке), перемещающейся по веществу с определенной скоростью, которую можно измерить с помощью термопар. Для таких процес­сов нужны очень высокие температуры, близкие к темпе­ратурам плавления веществ, участвующих в реакции. Достоинством данного процесса является то, что большие температуры создаются в самой системе. Такой процесс ученые счи­тают разновидностью твердопламенного горения и изучают в рамках теории горения, а продукты реакций исследуют материаловеды. Следовательно, эта технология находится, как и многие другие, на стыке которая вызывает интерес благодаря своей экологичностью, экономической выгодой и простотой [3].

Автомат Калашникова является уникальным, индивидуальным оружием распространенным во всем мире как самое надежное и практичное приспособление для уничтожения живой силы противника. Он предназначен для уничтожения и поражения огневых средств противника, а также для уничтожения врага в рукопашном бою у автомата предназначен штык-нож. Для стрельбы из автомата применяются патроны со стандартными и трассирующими пулями. Из автомата ведётся огонь очередью или одиночный. Подача патронов при стрельбе производится из магазина [2].

Проводя аналогии процесса СВС с использованием пороховых газов при выстреле у автомата Калашникова можно заметить сходство в данных системах.

На рисунке 1 показана схема использования пороховых газов, отводимых из канала ствола. В данном оружие при ударе бойка о пулю она приобретает кинетическую энергию за счет выделения газов в ствольной коробке. Затвор (4) при выстреле жестко запирает ствол (1). После того как пуля, проходя по стволу, минует газоотводное отверстие (2), следующие за ней пороховые газы частично  попадают в газовую трубку (3) и воздействуют на газовый поршень затворной рамы, что приводит к отпиранию канала ствола. К моменту полного его отпирания пуля успевает покинуть ствол. Затворная рама вместе с затвором отходит в крайнее заднее положение, сжимая возвратную пружину (5) и взводя ударный механизм, при этом из ствольной коробке за счет газов, выбрасывается гильза. После чего затворная рама возвращается в первоначальное положение, следующий боеприпас досылается в патронник ствола. Дойдя до крайнего переднего положения, затворная рама, воздействуя на затвор, запирает ствол.

Таким образом, часть энергии пороховых газов, образующихся от предыдущего выстрела, то есть, от использования предыдущего патрона, тратится на заряд оружия, иначе, на создание условий для следующего выстрела (для вступления в действие следующего патрона в автомате). Предыдущий патрон в процессе стрельбы отдает часть своей внутренней энергии следующему патрону.

Рисунок 1. Использование энергии пороховых газов, отводимых из канала ствола [4]

В процессе СВС реакции исходными веществами являются порошки, частицы которых можно считать реакционными ячейками. В процессе твердопламенного горения ячейка за ячейкой, последовательно, работают в паре: одна отдает, а другая принимает  часть своей внутренней энергию. Так и происходит реакция самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (рисунок 2).

Рисунок 2. Модель  распространения  фронта  горения при СВС [5]

Также, отсюда следует следующая аналогия процесса СВС реакции со все тем же автоматом Калашникова: при СВС процессе реакционная ячейка сначала поглощает энергию (нагревается), а затем (при синтезе тугоплавкого соединения) отдаёт энергию, в том числе, и следующей ячейке для её нагревания. При стрельбе из автомата пружина автомата сначала поглощает энергию от последовавшего ранее выстрела, то есть, от реакции в предыдущем патроне, а затем отдаёт энергию для производства следующего выстрела, то есть, отдаёт энергию следующему патрону. 

СВС шихту также можно зрительно представить себе как ленту с патронами, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 3.  Лента с патронами – аналог СВС шихты

При стрельбе лента будет состоять из трех частей; уже отстрелянных патронов (остывающих гильз), работающего в данный момент патрона и ещё не участвующих в стрельбе патронов.

Аналогичным образом в процессе СВС реакции порошок можно разделить на уже остывающие продукты реакции, достаточно узкую область самой реакции и ещё не участвующие в синтезе (несгоревшие) реакционные ячейки.

Рисунок 4. Модель протекания СВС реакции [1]

(видны три области реакции)

Отсюда можно провести аналогии процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и работы системы выпуска пороховых газов и подачи патронов в автомате Калашникова.         

  Список литературы:

1. Амосов Е. А. Модель системы и примеры её применения //Теоретические и методологические проблемы современных наук: материалы XI Международной научно-практической конференции  – Новосибирск: Изд-во ООО «ЦСРНИ», 2014. - C. 65-70.

2. Козлов Д.М., Наставление по стрелковому делу 7,62-мм автомат Калашникова (АК). Воениздат МО СССР. Издание второе, исправленное и дополненное. 1960 г.

3. Мукасьян А.С., Рогачев А.С. Горение для синтеза материалов: введение в макрокинетику. М.: Физматлит, 2012. 396 с.

4. Работа автоматики // [Электронный ресурс] – Режим доступа URL:http://diversant.h1.ru/guns/raznoe/ra.html (дата обращения 15.07.16.)

5. Хисамутдинова А.В., Амосов Е.А. Наглядные модели СВС реакции // Научное сообщество студентов XXI столетия. Технические науки. 2013.№13. С.57-61.