Эксплуатация боеприпасов на огневой позиции 8 страница

— 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.

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