home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / rec / guns / 18690 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-12-25  |  3.9 KB

  1. Path: sparky!uunet!dtix!mimsy!gatech.edu
  2. From: emory!ke4zv!gary@gatech.edu (Gary Coffman)
  3. Newsgroups: rec.guns
  4. Subject: Re: Stupid question time, again...
  5. Message-ID: <1992Dec25.175854.8845@ke4zv.uucp>
  6. Date: 26 Dec 92 00:17:34 GMT
  7. Sender: magnum@mimsy.umd.edu
  8. Organization: Destructive Testing Systems
  9. Lines: 59
  10. Approved: gun-control@cs.umd.edu
  11.  
  12. In article <1992Dec22.184105.19382@cbfsb.cb.att.com> osan@cbnewsb.cb.att.com (Mr. X) writes:
  13. #Hi Folks!
  14. #
  15. #I have a question that has been nagging at me for quite some time.  Why is it
  16. #that large artillery guns can toss projectiles out the muzzle at velocities
  17. #so much higher than a shoulder arm?  Is there any absolute reason why you could
  18. #not build a .30 rifle that spits a projectile down range at 10K fps, muzz. ?
  19.  
  20. Well artillery doesn't approach 10K fps either. Most of it is sub-3000 fps,
  21. some of the heavier guns very much sub-3000. You can watch the shells pass over
  22. in flight. Now the APDS anti-armor round of the 120mm Rhinemetal smoothbore
  23. used on the M1A1 does sing right along at about 1,500 meters/sec, or about
  24. 5,000 fps. The penetrator is quite slender, however, and the large base
  25. area of the 120 mm sabot gives a large area to push against for the projectile
  26. mass, so the pressures can remain reasonable. Note the Remington Accelerators 
  27. in 30-06 use this same technique with a .30 sabot carrying a .224 penetrator. 
  28. They get 4,000 fps from that out of a rifled barrel. Fired in a smoothbore 
  29. .30 cal, it should do better.
  30.  
  31. There are two limitations to hyper-velocity rounds. First is chamber
  32. pressure, and second is the speed of sound in the propellant medium.
  33. There are two ways to get more pounds of push against the back of a
  34. bullet, use higher gas pressure, or give the PSIs more square inches
  35. to push against. Now artillery does both. The guns are very heavy,
  36. 2.5 ton breeches are common, that allows high chamber pressure, and 
  37. the shells have a fairly big base area, 70 sq inches in the case 
  38. of the M1A1 main gun. The pounds of force pushing a projectile is the
  39. product of the pressure and the base area. for the Rhinemetal cannon
  40. that's about 4.9 million pounds. Compare that to the 11,309 pounds of
  41. force behind a 30-06. Now the mass of the projectile matters, with
  42. the Accelerator massing 55 gr and the APDS massing 100 pounds. If you
  43. divide the mass of the projectile into the pounds force, you get a
  44. figure of merit, a dimensionless number, showing the relative potential
  45. velocity differences. For the APDS it's 49,000. For the Accelerator it's
  46. 791,630. So why is the APDS faster?
  47.  
  48. This brings up the second constraint on velocity, the speed of sound
  49. in the propellant gases. No projectile can go faster than the pressure
  50. wave generated by the burning propellant. If it did, it would trail
  51. a vacuum behind it and get no push. Now the speed of sound is faster
  52. in a hot dense gas than it is in ordinary air or no bullet could exceed
  53. 1,100 fps. The molecular weight of the gas matters too. Light molecules
  54. can give higher speeds than heavy ones, and you have more light molecules
  55. for a given weight of gas than you do heavy ones which increases pressure
  56. by Boyle's Law. As the barrel lengthens, gas pressure decreases with the 
  57. larger expansion volume. Eventually the pressure falls enough that the 
  58. speed of sound in the gas drops to the speed of the projectile and you can't 
  59. go any faster. In big bore artillery the volume increases less for a given
  60. distance down the barrel vis the chamber volume than it does in the slender 
  61. barrel of small arms. So the artillery piece can achieve a higher velocity 
  62. before the speed of sound falls too much.
  63.  
  64. Gary
  65.  
  66. -- 
  67. Gary Coffman KE4ZV          |    You make it,     | gatech!wa4mei!ke4zv!gary
  68. Destructive Testing Systems |    we break it.     | uunet!rsiatl!ke4zv!gary
  69. 534 Shannon Way             |    Guaranteed!      | emory!kd4nc!ke4zv!gary      
  70. Lawrenceville, GA 30244     |                     | emory!ke4zv!gary@gatech.edu
  71.