Balistyka wewnętrzna
Transkrypt
Balistyka wewnętrzna
"Z A T W I E R D Z A M" Dziekan Wydziału Nowych Technologii i Chemii dr hab. inż. Stanisław CUDZIŁO Warszawa, dnia .......................... SYLABUS PRZEDMIOTU NAZWA PRZEDMIOTU: Balistyka wewnętrzna Kod przedmiotu: WTCCWSI-Bal Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO): Wydział Nowych Technologii i Chemii (WTC) (prowadząca kierunek studiów) Kierunek studiów: chemia Specjalność: materiały wybuchowe i pirotechnika Poziom studiów: studia pierwszego stopnia Forma studiów: studia stacjonarne Język prowadzenia: polski Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego 2012/2013 1. REALIZACJA PRZEDMIOTU Osoba(y) prowadząca(-e) zajęcia (koordynatorzy): dr hab. inż. Zbigniew LECIEJEWSKI PJO/instytut/katedra/zakład: WML/Instytut Techniki Uzbrojenia/Zakład Balistyki 2. ROZLICZENIE GODZINOWE forma zajęć, liczba godzin/rygor (x egzamin, + zaliczenie, # projekt) semestr punkty ECTS razem wykłady ćwiczenia laboratoria VI 60 30/x 6/+ 12/+ 12/+ 4 Razem 60 30 6 12 12 4 projekt seminarium 3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI Teoria materiałów wybuchowych Wymagania wstępne: znajomość teoretycznych podstaw inicjacji i przebiegu procesów spalania i detonacji, znajomość podstawowych charakterystyk materiałów wybuchowych i eksperymentalnych metod ich wyznaczania, znajomość termochemii przemian wybuchowych. Chemia i technologia MW Wymagania wstępne: znajomość metody syntezy, wydzielania i oczyszczania nieorganicznych i organicznych związków wybuchowych, znajomość zasad komponowania mieszanin wybuchowych, znajomość właściwości związków wybuchowych i zasad bezpieczeństwa podczas pracy z materiałami wybuchowymi. 4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA Efekty kształcenia Symbol W1 W2 W3 U1 U2 U3 U4 K1 K2 K3 odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku Posiada ogólną wiedzę z zakresu fizyki umożliwiającą rozumienie zjawisk i procesów fizycznych zachodzących w układach miotających i napędowych. Zna podstawy teoretyczne oraz budowę i zasady działania aparatury laboratoryjnej i naukowo-pomiarowej wykorzystywanej do badań właściwości stałych materiałów miotających oraz potrafi dokonać pomiaru i interpretować wyniki pomiaru wielkości fizykochemicznych materiałów miotających i napędowych Zna zasady bezpieczeństwa i higieny pracy obowiązujące podczas pracy z materiałami wysokoenergetycznymi. Umie mierzyć i obliczać istotne parametry zjawisk i procesów związanych ze spalanie materiałów miotających i napędowych. Potrafi ocenić uzyskany wynik pomiaru z punktu widzenia dokładności i precyzji. Umie korzystać z literatury fachowej, baz danych oraz innych źródeł informacji w celu pozyskania niezbędnych danych oraz ma podstawową zdolność oceny rzetelności pozyskanych informacji. Posiada umiejętności przygotowania wystąpień ustnych w języku polskim i angielskim dotyczących zagadnień z zakresu tematyki chemicznej w nawiązaniu do zagadnień balistyki. Dostrzega społeczne, ekonomiczne, prawne i inne pozatechniczne skutki użytkowania materiałów wysokoenergetycznych. Ma świadomość poziomu swej wiedzy i umiejętności w zakresie posługiwania się materiałami wysokoenergetycznymi. Potrafi pracować w zespole i ma świadomość odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. Ma świadomość ważności pozatechnicznych aspektów i skutków użytkowania materiałów wysokoenergetycznych oraz układów technicznych je wykorzystujących. K_W08 K_W10 KW_11 K_U02 K_U07 K_U09 K_U13 K_K01 K_K02 K_K07 5. METODY DYDAKTYCZNE Wykład z elementami pokazu i wykorzystaniem urządzeń multimedialnych. Ćwiczenia rachunkowe i zajęcia praktyczne w laboratorium balistyki Zajęcia seminaryjne z elementami dyskusji. 6. TREŚCI PROGRAMOWE lp tematyka zajęć 1. Rola i zadania balistyki wewnętrznej. Równania stanu gazów prochowych. Wzór Noblego-Abela. Podstawowy wzór pirostatyki Geometryczne prawo spalania. Charakterystyki geometryczne ziaren prochowych. Równanie dopływu gazów prochowych. Szybkość spalania prochu. Obliczenia: charakterystyk geometrycznych ziaren prochowych oraz wartości parametrów energetycznych i termodynamicznych gazów prochowych z wykorzystaniem równania stanu gazów Noble-Abela Doświadczalne metody badań charakterystyk energetyczno-balistycznych stałych materiałów miotających. Wyznaczenie ciepła spalania stałych materiałów miotających Wyznaczenie wartości parametrów równania stanu gazów Noble-Abela oraz szybkości spalania stałych 2. 3. 4. 5. 6. liczba godzin wykł. ćwicz. lab. 2 2 2 2 2 4 proj. semin. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. materiałów miotających. Tendencje rozwojowe w dziedzinie stałych materiałów miotających – prochy wielobazowe. Budowa i zasada działania klasycznego układu miotającego broni palnej. Zjawisko strzału – podział na okresy. Krzywe balistyczne Bilans energii strzału. Podstawowy wzór pirostatyki. Prace drugorzędne gazów prochowych. Problem główny balistyki wewnętrznej (PGBW) broni lufowej. Eksperymentalne rozwiązanie PGBW broni lufowej Metoda numeryczna rozwiązania PGBW broni lufowej. Analiza wpływu różnorodnych czynników na parametry strzału z broni palnej. Tendencje rozwojowe w dziedzinie stałych materiałów miotających – prochy małowrażliwe (do amunicja LOVA, IM) Nietypowe układy miotające Układy miotające o zwiększonej (w stosunku do układu klasycznego) prędkości wylotowej pocisku Rodzaje oraz budowa i zasada działania silników rakietowych na paliwo stałe (SRPS) Równanie Bernouliego. Parametry spiętrzenia i krytyczne. Przepływ gazów przez dyszę. Ciąg. Impuls całkowity oraz impuls jednostkowy ciągu. Wpływ impulsu na charakterystyki lotu rakiety. Eksperymentalne wyznaczenie impulsu jednostkowego ciągu Tendencje rozwojowe stałych paliw rakietowych Prawo szybkości spalania stałego paliwa rakietowego (SPR). Funkcja ciśnieniowa, temperaturowa i erozyjna. Eksperymentalne wyznaczenie współczynników funkcji ciśnieniowej prawa szybkości spalania SPR Bilans masy gazów w komorze spalania SRPS. Problem główny balistyki wewnętrznej silników rakietowych. Samoregulacja ciśnienia w komorze spalania SRPS Stabilna i niestabilna praca SRPS. Metoda numeryczna rozwiązania PGBW silników rakietowych na paliwo stałe. Analiza wpływu różnorodnych czynników na pracę silnika rakietowego Budowa i zasada działania silników rakietowych na paliwo ciekłe (SRPC). Podobieństwa i różnice pomiędzy SRPS a SRPC. Tendencje rozwojowe przyszłościowych napędów rakietowych pojazdów kosmicznych Niemilitarne zastosowania SRPS oraz SRPC Procesy wewnątrzkomorowe w SRPC. Nagrzewanie komór spalania i dysz podczas pracy silnika rakietowego. Ochrona termiczna RAZEM 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 30 6 12 12 7. LITERATURA podstawowa: S. Torecki – Balistyka wewnętrzna, WAT Warszawa 1980, sygn. S- 42926 S. Torecki – Balistyka wewnętrzna silników rakietowych na paliwo stałe, WAT Warszawa 1989, sygn. S-49201 S. Torecki – Podstawy termodynamiczne balistyki wewnętrznej i silników rakietowych, WAT Warszawa 1986, sygn. S-47523 Z. Leciejewski, W. Sobczak, Z. Surma – Balistyka wewnętrzna – ćwiczenia laboratoryjne, WAT Warszawa 1997 uzupełniająca: S. Torecki – 1000 słów o broni i balistyce, Wydawnictwo MON, Warszawa 1982 S. Torecki – Silniki rakietowe, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1984 J. Nowicki, K. Zięcina – Samoloty kosmiczne, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1989 S. Wiśniewski – Termodynamika techniczna, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1980 H. Krier, M. Summerfield – Interior Ballistics of Guns, Vol. 66 Progress in Astronautics and Aeronautics, New York University, New York, 1981 G.M. Moss, D.W. Leeming, C.L. Farrar – Military Ballistics, Brassey’s – London –Washington, 1995 8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Laboratorium – zaliczenie ćwiczenia wymaga uzyskania pozytywnej ocen ze sprawdzianu przed rozpoczęciem ćwiczenia, wykonaniu ćwiczenia, pomiaru parametrów zaistniałego zdarzenia oraz oddania pisemnego sprawozdania z ćwiczenia. Ćwiczenie rachunkowe – zaliczenie ćwiczenia polega na rozwiązaniu zadanie zleconego przez prowadzącego ćwiczenie Seminarium – zaliczenie tej formy zajęć polega na wykonaniu laboratoryjnego stanowiska prezentującego zasadę działania określonego układu miotającego lub wykonaniu prezentacji multimedialnej obejmującej merytorycznie jeden z tematów seminaryjnych określony sylabusem Zaliczenie przedmiotu wymaga uzyskania pozytywnych ocen z ćwiczeń laboratoryjnych i rachunkowych, seminarium oraz co najmniej 60% pozytywnych odpowiedzi z pisemnego testu. Osiągnięcie efektów W1, W2 i U 2 weryfikowane są podczas egzaminu końcowego, natomiast efekty W3, U1, U3, U4, K1, K2 i K3 sprawdzane są w trakcie realizacji ćwiczeń laboratoryjnych, rachunkowych i zajęć seminaryjnych autor sylabusa ................................ dr hab. inż. Zbigniew LECIEJEWSKI, prof. WAT kierownik jednostki organizacyjnej odpowiedzialnej za przedmiot Dyrektor Instytutu Techniki Uzbrojenia WML ................................ prof. dr hab. inż. Józef GACEK