Эксплуатация боеприпасов на огневой позиции 8 страница

У орудий с упругим лафетом при выстреле под действием силы Р„н снаряд и откатные части начнут перемещаться одновре­менно. С началом движения откатных частей на них начнет дей­ствовать тормозящая сила — сила сопротивления откату R. Так как давление пороховых газов вначале велико, то и дви­

жение откатных частей будет ускоренным. С падением давления в канале стволавеличина будет уменьшаться. В момент вре­мени, когда скорость откатных частей достигнет макси­мума. В дальнейшем и откатные части будут двигаться с замедлением до остановки.

Расчет отката сводится к определению пути и скорости

откатных частей. Для этого было бы достаточно проинте­грировать уравнение движения откатных частей:

Однако аналитической зависимости , удобной для ин­

тегрирования в периоде движения снаряда по каналу ствола, нет (рис. 12.7). Поэтому решать задачу целесообразно, используя принцип независимости действия сил. Сначала рассматривается

так называемый свободный откат, когда на откатные части действует только сила Затем рассматривается торможен­ный откат, при котором учитывается влияние силы R на ско­рость и путь свободного отката.

По физической сущности явления свободный откат делят на три периода (рис. 12.7): первый — период движения снаряда по каналу ствола; второй — период последействия газов; третий — пе­риод движения откатных частей по инерции.

Первый период. Поскольку для этого периода аналитиче­ской зависимости нет, воспользуемся законом сохранения количества движения изолированной системы тел откатные ча­сти— заряд, снаряд (сила является внутренней, а сила веса откатных частей будет учитываться при рассмотрении торможен­ного отката).

При этом примем следующие допущения:

— масса заряда и продуктов сгорания равномерно распреде­лена между дном канала ствола и дном снаряда;

— скорость движения продуктов сгорания и несгоревших ча­стиц заряда в пределах заснарядного пространства изменяется по линейному закону, что равносильно движению одной половины массы заряда со скоростью снаряда, а другой — со скоростью от­катных частей.

Введем следующие обозначения;

— масса откатных частей;

—масса снаряда;

—масса заряда;

— абсолютная скорость откатных частей;

— скорость движения снаряда по каналу ствола (относитель­ная скорость);

— путь откатных частей при свободном откате.

Абсолютная скорость снаряда и прилегающей к нему половине

массы заряда будет равна

Так как до выстрела количество движения рассматриваемой изолированной системы равно нулю, то и в любой момент вы­стрела в результате действия только внутренней силы оно также равно нулю, т. е.

Откуда

Так как то

где —путь снаряда по каналу.

Подставляя в формулы (12.15) и (12.16) значения для

любого момента времени движения снаряда по каналу, получаем соответствующие значения

Например, для конца периода

В теории лафетов широко применяется другая формула для определения через начальную скорость снаряда Ее получить наиболее просто, пренебрегая в знаменателе (12.16) суммой и полагая Тогда

При практических расчетах достаточно рассчитать для

момента времени (максимального давления в канаЛе ствола) и (конца периода).

Второй период. Будем полагать, что снаряд мгновенно покидает дульный срез ствола. Тогда сила в начале периода последействия газов будет равна (рис. 12.7)

В дальнейшем по мере истечения газов из канала ствола сила будет уменьшаться. Для расчета свободного отката в периоде последействия газов задаются аналитическим выражением — законом последействия газов.

Советскими и зарубежными учеными предложено несколько аналитических зависимостей . Наиболее хорошо подтвер­

ждается опытными данными закон проф. Бравина Е. Л.

где —основание натуральных логарифмов;

— параметр показательной функции, выражающий собой время истечения пороховых газов из канала ствола со средней скоростью За конец периода последействия принимают момент времени при котором сила _т очень мала. Практически этот момент на­ступает при давлении- , т. е. при

Тогда из выражения (12.18) легко определяется продолжитель­ность периода последействия газов:

После сокращения на 5 и логарифмирования (12.19) получим

откуда или

В системе СИ формулы (12.20) примут вид

где

Приняв закон Бравина, получим уравнение движения откатных частей такого вида:

или

Проинтегрировав левую часть уравнения (12.22) от до и правую от 0 до t, получим текущее значение скорости свободного отката во втором периоде:

Так как то

Интегрируя левую часть (12.24) от до L и правую от 0 до t, получим текущее значение пути отката:

При практических расчетах W и L во втором периоде задаются и т. д. В этом случае получают4—5 расчетных точек. В конце периода последействия Подстав­

ляя эти значения в формулы (12.23) и (12.25) и пренебрегая после раскрытия скобок произведением

получаем значения скорости и пути свободного отката в конце вто­рого периода:

Очевидно, что без знания параметра b рассчитать W и L невоз­можно. Для определения параметра b используют формулу (12.26), из которой

В свою очередь находят по одной из основных полуэмпи­

рических формул теории лафетов:

где — коэффициент действия пороховых газов.

Формула (12.29) вытекает из уравнения количества движения системы откатные части — заряд, снаряд в момент прекращения действия пороховых газов, т. е.

где —начальная скорость снаряда;

— средняя скорость истечения пороховых газов из канала' ствола.

Из уравнения (12.30) следует, что

где

Отсюда коэффициент действия пороховых газов — это отноше­ние средней скорости истечения пороховых газов из канала ствола к начальной скорости снаряда.

Точность определения максимальной скорости свободного от­ката и параметра b зависит от точности определения коэф­фициента действия пороховых газов

Для расчета коэффициента существует ряд эмпирических и теоретических формул.

Наиболее употребимы следующие формулы: •— французская формула

для (для гаубиц);

— формула АНИИ (для пушек)

— формула проф. В. Е. Слухоцкого

где —скорость звука в пороховых газах при дуль­

ном давлении; ■— показатель адиабаты, принимаемый равным 1, 2;

— удельный объем пороховых газов в момент вылета снаряда. Кроме зависимости (12.28) для вычисления параметра b при­меняется другая, из нее вытекающая:

Для получения последней зависимости в формулу (12.28) под­ставляют значения из выражений (12.29) и (12.17).

Третий период свободного отката характерен движением откатных частей со скоростью по инерции. В заключение

Рис. 12.8. График скорости и пути свободного отката § 12.3. ДУЛЬНЫЙ ТОРМОЗ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ОТКАТ СТВОЛА

Дульный тормоз — это устройство, предназначенное для умень­шения действия выстрела на лафет за -счет энергии пороховых га­зов, истекающих из канала ствола. s Рис. 12.9. Типы дульных тормозов (вид сверху): а — щелевой активного типа; б — сетчатый реактивного типа; в — двухкамерный активно-реактивного типа

приводим график изменения элементов свободного отката № и L (рис. 12.8).

Конструктивно дульный тормоз представляет собой либо часть ствола с симметрично расположенными боковыми отверстиями (ствольный дульный тормоз), либо деталь с боковыми отверстия­ми (дульный тормоз), которая жестко соединяется с дульной ча­стью ствола. По форме боковых отверстий дульные тормоза раз­деляют на оконные (камерные), щелевые и сетчатые (дырочные).(рис. 12.9).

Сущность действия дульного тормоза любой конструкции за­ключается в следующем. Вследствие давления на стенки отвер­стий части истекающих через них газов возникает тормозящая сила , которая уменьшает силу вызывающую откат ствола. Величина тормозящей силы зависит от количества пороховых га­зов, попавших на стенки, и угла отражения потока от них. При наличии дульного тормоза сила отдачи действующая вдоль

оси канала ствола, будет равна

По характеру действия дульные тормоза условно делят на три типа: активные, реактивные, активно-реактивные.

У активных дульных тормозов стенки отверстий перпендику­лярны оси канала ствола.

У реактивных дульных тормозов стенки отверстий наклонены к оси канала ствола в сторону казенной части. В этом случае в результате большого отклонения стенками отверстий истекающих частиц газов возрастает их тормозящее действие на стенки, т.е. увеличивается реактивное действие дульного тормоза.

Совершенно очевидно, что дульные тормоза работают только в периоде последействия газов.

Дульный тормоз был применен впервые в России в 1862 г. в трехпудовой пушке с жестким лафетом для уменьшения отката орудия. В стволе пушки было сделано восемь отверстий под углом 45° к оси канала ствола. Однако затем дульные тормоза не получили распространения, так как вопрос уменьшения действия выстрела на лафет был решен с введением противооткатных устройств. После первой мировой войны в связи с увеличением мощности орудий.дульные тормоза получили широкое распростра­нение. |

У современных орудий дульные тормоза выполняются либо как ствольные, либо навинчивающимися на дульную часть ствола. На- винтной дульный тормоз снабжается левой резьбой и стопорами во избежание самоотвинчивания при выстреле. Для исключения ударов снаряда о перегородки дульного тормоза его осевые отвер­стия должны быть больше калибра ствола. Важным требованием к дульному тормозу является симметричность расположения боко­вых отверстий. При несимметричности отверстий возникают на­чальные возмущающие воздействия на снаряд, повышающие рас­сеивание. Шаткость дульного тормоза совершенно недопустима, так как она может вызвать удар снаряда о перегородки и прежде­временный разрыв его. Стрельба холостыми выстрелами без пред­варительного свинчивания навинтного дульного тормоза или при­менения специальных устройств (за исключением 122-мм гаубицы Д-30) запрещается. Вследствие ударного характера нагрузок на дульный тормоз в его стенках могут возникать трещины. Поэтому при эксплуатации дульных тормозов необходим регулярный и тщательный их осмотр.

Основными недостатками дульных тормозов являются демаски­рующее действие облака пыли, подымаемое выходящими через окна газами, а также воздействие газов на расчет. Пороховые газы, истекающие из дульного тормоза, создают вокруг орудия зону повышенного давления (рис. 12.10). Значение избыточного давления на местах расчета не должно превышать и при стрельбе в защитных шлемах

Основной энергетической характеристикой дуль­ного тормоза является коэффициент эффективности, или просто эффективность. Коэффициент эффективности выражает относительное количество энергии откатных частей, поглощенное дульным тормозом:

где —скорость свободного отката в конце периода последей­ствия при наличии дульного тормоза.

Эффективность будет тем больше, чем большему количеству газов дульный тормоз изменит направление истечения и чем на больший угол будет изменено это направление. У современных орудий величина лежит в пределах 25—50%, у некоторых дохо­дит до 70—80%.

Зная из выражения (12.35) можно найти скорость

свободного отката в конце второго периода при наличии дульного тормоза:

При отсутствии дульного тормоза приращение скорости отката во втором периоде всегда больше нуля (рис. 12.11):

При наличии дульного тормоза приращение скорости свобод­ного отката во втором периоде в зависимости от величины мо­жет быть больше или меньше нуля:

С точки зрения физики это явление означает следующее. При конструкция дульного тормоза такова, что во втором пе­риоде сила меняет свое направление, т. е. из силы, вызываю­щей откат, превращается в силу тормозящую, так как

Для учета влияния дульного тормоза на элементы свободного отката W и L в любой текущий момент времени используется им­пульсная характеристика дульного тормоза.

Импульсной характеристикой называется отноше­ние импульса силы при наличии дульного тормоза к им­пульсу силы ~ без дульного тормоза в периоде последействия газов:

Указанное отношение справедливо, так как постановка дуль­ного тормоза практически не изменяет время периода последей­ствия т. Как отмечалось ранее, в зависимости от величины 5 при­ращение скорости отката Следовательно, из выражения

(12.37) может быть (рис. 12.12). Подставив в вы­ражение (12.37) закон изменения сил , будем иметь

откуда

Для получения скорости и пути свободного отката во втором периоде при наличии дульного тормоза достаточно в фор­мулах (12123) и (12.25) заменить на С учетом зависимости

(12.38) формулы для элементов свободного отката примут вид

где у. подставляется со своим знаком. К этому собственно и сво­дится учет влияния дульного тормоза на свободный откат. Вели­чину х вычисляют из выражения (12.37):

или

Для вычисления часто пользуются другой формулой, для чего в выражение (12.40) подставляют значения (зависи­

мости 12.29 и 12.17):

Ранее мы рассмотрели, как при известной энергетической ха­рактеристике и с помощью импульсной характеристики можно

учесть влияние дульного тормоза на скорость и путь свободного отката.

Для проектирования дульного тормоза необходимо иметь связь между энергетической характеристикой и его конструктивными размерами. Эта связь осуществляется с помощью конструктивной характеристики

Допустим, что пороховые газы истекают через осевое и боковые окна дульного тормоза с одинаковой скоростью В этом случае, если через осевое окно истечет относительное количество газов то через боковые окна истечет относительное количество газов, рав­ное 1 — (рис. 12.13).

Запишем уравнение количества движения изолированной си­стемы откатные части — заряд — снаряд для конца периода после­действия:

или

Обозначив через из выражения (12.42) получим

Тогда по аналогии с выражением (12.29) можно записать:

где —коэффициент действия пороховых газов при

наличии дульного тормоза.

Выражение для найдем¹ из следующих соображений, ис­пользуя ранее полученные зависимости. Так как

и

то

Откуда

Таким образом, зная коэффициент эффективности дульного тормоза можно рассчитать и затем конструктивную харак­теристику

С другой стороны, геометрическая характеристика из выра­жения(12.43) является функцией геометрических величин

, так как относительное количество газов зависит от соотношения площадей осевого и боковых окон.

Полученные зависимости являются основой для проектирова­ния дульного тормоза.

§ 12.4. ТОРМОЖЕННЫЙ ОТКАТ

Расчет торможенного отката заключается в определении дей­ствительной скорости и пути откатных частей. Движение откатных частей при торможенном откате рассматри­вается по тем же периодам, как и при свободном откате.

Дата добавления: 2015-07-26