Эксплуатация боеприпасов на огневой позиции 9 страница

В первом и втором периодах дифференциальное уравнение дви­жения откатных частей имеет вид

в третьем , так как . Для определения скоро­

сти отката проинтегрируем уравнение (12.47):

Так как по зависимостям свободного отката

то

Имея в виду, что

или

Так как

то

откуда

В начале первого периода ; тогда для

первого периода выражения (12.48) и (12.49) примут вид

В начале второго периода тогда для второго периода будем иметь

Полученные выражения (12.50) и (12.51) называются форму­лами перехода от элементов свободного отката к элементам тор-

Рис. 12.14. График силы R=f(t)

моженного отката. Для получения расчетных формул необходимо знать закон изменения силы сопротивления откату , кото­

рым обычно задаются. Выбранный закон зависит от конкретного типа орудия (полевого, зенитного, стационарного и т. д.).

Для полевых орудий закон должен отвечать следую­

щим основным требованиям:

— значение силы сопротивления откату на любом участке от­ката не должно превосходить значение полученное из усло­вия устойчивости орудия (рис. 12.6);

— торможение должно быть плавным, а энергия откатных ча­стей должна полностью поглощаться на заданной длине отката X.

Наиболее полно физической сущности явления отвечает закон проф. Е. Л. Бравина, получивший поэтому широкое распростране­ние (рис. 12.14). Закон удобен для интегрирования и позволяет применить для расчета элементов отката формулы перехода.

В первом периоде

поэтому закон носит краткое название «закона квадрата синуса».

Во втором периоде В третьем периоде

изменяется линейно от имеет криволинейную

зависимость).

Первый период. Для расчета элементов торможенного от­ката в этом периоде закон (12.52) приводят к более удобному для интегрирования виду. Заменив

и обозначив через

получим

После подстановки R в формулы перехода (12.50) получим

Путем интегрирования находим искомые величины: В конце период

После подстановки этих значений в формулы (12.54) и (12.55) будем иметь:

Если принять то

Для производства расчетов необходимо знать величины и которые выбираются из следующих соображений. В началь­ный момент времени, когда откатные части неподвижны,сила гид­равлического тормоза отката будет равна нулю. Сила склады­вается в этом случае из следующих величин:

где —начальная сила накатника;

— сила трения;

— составляющая веса откатных частей, направленная вдоль оси канала ствола (рис. 12.15).

v

Начальная сила накатника, как будет показано ниже в гл. 13, определяется по формуле

где —наибольший угол возвышения;

— коэффициент трения на направляющих люльки;

— коэффициент учета трения в уплотнениях про­тивооткатных устройств.

Значение коэффициента v можно приближенно рассчитать по формуле проф. А. А. Толочкова

где d — калибр, см.

Сила трения является суммой сил

^где — сила трения на направляющих люльки, про­

порциональная нормальной составляющей веса (рис. 12.15); — сила трения в уплотнениях противооткатных устройств, которую принимают пропорцио­нальной весу откатных частей.

Тогда

где и имеют вышеуказанные числовые значения.

Обратим внимание, что формула (12.62) для определения силы трения справедлива для любых углов возвышения ствола после подстановки в нее угла ср, при котором сила трения определяется. На практике

Величина силы рассчитывается исходя из условия устой­

чивости орудия (12.13) с учетом того, что при

где — масса орудия в боевом положении.

Так как путь Х_х еще неизвестен, можно принимать Второй период. Во втором периоде отката Тогда из формул перехода (12.51) после интегрирования следует, что

Расчет элементов отката ведется в тех же точках, что и для свободного отката. В конце второго периода

Тогда

Второй период отката характерен тем, что в этом периоде ско­рость торможенного отката может достигать максимального значе­ния. Максимальноезначение скорости будет соответствовать моменту времени при котором (рис. 12.16). При — откат будет ускоренным. При — откат замедленный. С точки зрения математики в момент вре­мени

Следовательно, производная , что соответствует экстре­

муму.

Скорость и путь торможенного отката в момент времени па основе зависимостей (12.64) будут равны:

Для расчета необходимо знать время Так как

при

то

Все вышесказанное о времени t_R справедливо при отсутствии дульного тормоза или при применении относительно малоэффек­тивных дульных тормозов, у которых импульсная характеристика %>0. При применении дульных тормозов с большой эффективно­стью с х<0, как отмечалось ранее, сила Ркндт в начале второго периода меняет свое направление (знак) и уравнение движения откатных частей будет иметь вид

Это означает, что сразу после вылета снаряда из канала ствола откат будет замедленным.

Следовательно, при применении дульных тормозов с импульс­ной характеристикой максимальная скорость отката будет существующих орудий

Третий период. В третьем периоде на откатные части дей­ствует только сила сопротивления откату R. При этом из­меняется,как отмечалось ранее, по линейному закону от значения до (рис. 12.17). Поэтому задача сводится к определению зависимости

Вначале составим уравнение прямой , которое нам по­

надобится для определения скорости отката V. Из подобия тре­угольников (рис. 12.17) асе и bed следует

или

Отсюда

Скорость откатных частей найдем, применив к откатным ча­стям теорему об изменении кинетической энергии. Когда откатные части пройдут путь X, их скорость будет равна V. В конце отката их скорость V=0.Работа силы R на пути будет равна пло­

щади трапеции Следовательно,

или

Подставляя в выражение (12.70) значение силы R (12.69), по­лучим квадрат скорости отката

Квадрат скорости определяется при расчетах через интервал пути Однако в формуле (12.71) неизвестна длина

откатг которую определяют, также применяя к откатным частям теорему об изменении кинетической энергии на пути .. При

,а при Работа силы R, затраченная на

изменений кинетической энергии, равна площади трапеции Следовательно,

откуда

Из условия устойчивости орудия и

Подставляя значения в выражение (12.72) и пре­

образуя относительно получаем

где

Очевидно, что

Продолжительность третьего периода определяем из уравне­ния изменения количества движения откатных частей:

где

Отсюда продолжительность третьего периода

Полное время отката

В заключение приведем примерный график изменения скорости откатных частей при выстреле (рис. 12.18).

§ 12.5. УСТОЙЧИВОСТЬ И НЕПОДВИЖНОСТЬ ОРУДИЯ ПРИ НАКАТЕ

После отката благодаря энергии, аккумулированной накатни- • ком, начинается накат откатных частей в исходное положение. Расчет наката, как будет показано ниже, ведется при угле возвы­шения ствола Поэтому устойчивость и неподвижность орудия пои накате будем рассматривать, полагая угол возвышения ствола

При накате на лафет будут действовать следующие силы (рис. 12.19):

r — сила, равная и противоположная по направлению равнодей­ствующей всех сил, приложенных к откатным частям;

— весорудия в боевом положении;

— составляющие реакции грунта.

Сила r равна сумме сил: силы накатника, вызывающей накат, силы тормоза отката и силы трения, тормозящих откатные части. В зависимости от их соотношения равнодействующая, приложен­ная к откатным частям, может быть

1. При r>0 (на рис. 12.20 показана штрихами) накат будет ускоренным. В этом случае сила r приложена к лафету в точке А в противоположном направлении. Это направление совпадает с направлением силы сопротивления R при откате. Так как r<R, то, естественно, при ускоренном накате устойчивость орудия нару-' шена не будет.

2. При r= 0 накат будет равномерным и орудие будет нахо­диться в покое.

3. При r<0 (показана на рис. 12.20 сплошной линией) накат будет замедленным. В этом случае сила г, воздействуя на лафет, будет стремиться переместить орудие вперед вдоль оси X. Кроме

того, возникает вращающий момент, стремящийся повернуть ору­дие вокруг точки К (рис. 12.19) против хода часовой стрелки. По­этому неподвижность и устойчивость орудия при накате рассма­триваются только в периоды замедленного наката.

Из уравнения движения откатныхчастей следует, что сила r равна силе инерции откатных частей и поэтому приложена к их Центру тяжести О:

где u - скорость наката.

Такой же вывод можно получить путем рассуждений, аналогич­ных изложенным в § 12.1, где речь шла о точке приложения силы сопротивления откату R.

Уравнения равновесия артиллерийского орудия при накате бу­дут иметь вид

Из них значения реакций равны

По аналогии с откатом под неподвижностью орудия при накате понимают отсутствие его горизонтальных переме­щений вдоль оси X, т. е. отсутствие выката.

Условие неподвижности определяется выражением (12.78). Для отсутствия выката необходимо, чтобы

Значения реакций и не могут быть больше сил трения в опорах, т. е. и где

— коэффициенты трения в опорах. Отсюда предель­ное значение равнодействующей г_прЬ вытекающей из условия не­подвижности орудия при накате, имеет вид

Неподвижность орудия обеспечивается соответствующей кон­струкцией сошников и правильной установкой орудия в боевом положении. Для обеспечения неподвижности при накате отдельные орудия имеют забивные сошники и цепи с растяжками.

Условие устойчивости орудия при накате заключается в отсутствии поворота орудия вокруг точки К (рис. 12.19),т.е. отсутствии «клевка». Поворот будет отсутствовать, если т. е.

или

Величинаплеча D, как и при откате, переменна и зависит от пути наката Рассматривая устойчивость орудия при откате, мы получили зависимость (12.8)

Пути отката и наката связаны условием (рис. 12.21): откуда

С учетом этого из зависимости (12.8) при следует:

Подставляя значение D (12.83) в выражение (12.82), получим условие устойчивости орудия при.накате:

Рис. 12.21. Схема зависимости пути отката X и пути наката

или в окончательном виде

Левая часть неравенства (12.84) представляет собой стабили­зирующий момент при накате правая — опрокидывающий мо­мент

Орудие будет устойчиво, если

Из полученного условия видно, что влияние величин Qe, Qo и на устойчивость орудия при накате аналогично их влиянию на устойчивость при откате. Значения выби­

раются, как правило, исходя из обеспечения устойчивости орудия не при накате, а при откате. Тогда влиять на устойчивость орудия при откате можно, либо увеличивая плечо , либо умень­

шая равнодействующую r.

Увеличение разности может быть достигнуто некото­

рыми конструктивными мерами, например применением жестких лобовых опор, расположенных впереди колес. Уменьшение равно­действующей r достигается выбором рациональной схемы наката.

Наибольшее значение r, при котором отсутствует «клевок» орудия при наказе,называется вторым предельным значением равнодей­ствующей Из условия устойчивости (12.84)

Таким образом,представляет собой уравнение пря­

мой (рис. 12.22).

В начале наката и

В конце наката и

Проверочные расчеты показывают, что величина вычислен­ная из условия отсутствия выката, значительно меньше величины вычисленной из условия отсутствия «клевка». Поэтому при рас­четах принимают

где —для орудий среднего калибра с колесами, не

тормозящимися при стрельбе; — для орудий с тормозящимися колесами или с жесткой лобовой опорой.

Подставив в выражение (12.89) значение из условия (12.86) и перейдя к массам, получим зависимость для предельного значения равнодействующей:

Однако и при этом условии некоторые орудия, ведущие стрель­бу с колес, могут иметь небольшой выкат. Что касается выбора рациональной схемы й расчета наката, то эти вопросы будут из­ложены ниже.

глава 13 ПРОТИВООТКАТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Противооткатные устройства предназначены для уменьшения сил, действующих при выстреле на лафет.

Впервые в мире противооткатные устройства (гидравлический тормоз отката и пружинный накатник) были созданы в 1872 г. талантливым русским инженером В. С. Барановским для 2,5-дюй- мовой скорострельной пушки.

Являясь упругой связью ствола с лафетом, противооткатные устройства при выстреле выполняют следующие функции:

— тормозят откатные части при откате и накате;

— возвращают откатные части в переднее (исходное) поло­жение;

— удерживают откатные части в переднем положении при всех углах возвышения ствола

В соответствии с характером работы противооткатные устрой­ства состоят из тормоза отката, тормоза наката и накатника. В отечественной артиллерии, как правило, тормоз отката и наката представляет собой один агрегат, называемый тормозом отката; накатник, выполняющий две последние функции, — другой агрегат. В иностранной артиллерии (американской, французской) тормоз отката, тормоз наката и накатник чаще объединяют в общую кон­струкцию, называемую тормозом отката — накатником.

Дата добавления: 2015-07-26