Эксплуатация боеприпасов на огневой позиции 9 страница

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.

Ранее отмечалось, что при откате ствол тормозится силой со­противления откату

где —сила тормоза отката;

— сила накатника;

— сила трения;

составляющая веса откатных частей.

На рис. 13.1 представлен график силы R и ее составляющих, площадь ограничения кривой равна работе силы R на

пути и следовательно, всей поглощенной энергии откатных частей. Площади, ограниченные кривыми слагаемых, показывают

долю поглощенной ими энергии при откате. На практике силами

трения поглощается 3—5% энергии откатных частей. Накатником поглощается (аккумулируется) 15—20% энергии отката. Осталь­ная часть энергии поглощается тормозом отката.

При накате энергия, аккумулированная в накатнике, снова пре­вращается в энергию движения откатных частей. Сила, действую­щая на откатные части при накате, будет равна

где —сила тормоза отката при накате;

— сила трения при накате, которую можно принять рав­ной силе трения при откате.

Рис. 13.1. График силы R и ее составляющих

Вся энергия, сообщаемая откатным частям накатником, погло­щается опять же тормозом отката и силами трения (при отсут­ствии отбора энергии на приведение в действие каких-либо устройств).

Работа составляющей веса откатных частей за цикл откат — накат равна нулю, так как при откате ее направление совпадает с направлением движения, при накате противоположно.

Таким образом, за цикл откат — накат практически вся энер­гия, сообщаемая откатным частям силой Р_кн, поглощается тормо­зом отката и силами трения и превращается в конечном итоге в тепло (некоторая часть энергии идет на нагрев накатника).

К противооткатным устройствам предъявляются следующие основные требования:

1. Надежность и безотказность действия при различных условиях эксплуатации (колебания температуры, изменения режимов > огня и т. д.). Длина отката при этом должна оставаться в допустимых пределах.

2. Плавность действия.

3. Безопасность в обращении. С этой целью, например, проти­вооткатные устройства орудий, у которых на походе ствол оттянут

назад, снабжаются механизмами взаимной замкнутости, исклю­чающими производство выстрела при отсутствии надежной связи тормоза и накатника со стволом.

4. Простота конструкции и" эксплуатации.

5. Возможность длительного хранения на складах и в войско­вых частях.

§ 13.1. НАКАТНИКИ

Накатник служит для возвращения откатных частей артилле­рийского орудия после выстрела в исходное положение и удержа­ния их в этом положении при всех углах возвышения ствола. Как

Рис. 13.2. Схемы пружинных накатников: а — расположение пружин в одну колонку; б — телескопическое расположе­ние пружин; 1 — цилиндр тормоза; 2 — подвижный цилиндр; 3 — люлька

отмечалось, накатник участвует в торможении отката, аккумули­руя часть энергии, которая используется в дальнейшем для осу­ществления наката. Кроме того, аккумулированная накатником энергия может быть использована для автоматического открыва­ния затвора или приведения в действие других автоматических устройств.

Аккумулирование необходимой для наката энергии осущест­вляется у накатников с помощью упругого элемента (рабочего тела), который при откате сжимается. После отката он разжи­мается, накатывая ствол в исходное положение. В зависимости от природы рабочего тела различают следующие типы накатников: пружинные, гидропневматические и пневматиче­ские.

У пружинных накатников пружины могут быть рас­положены либо в одну колонку (один ряд), либо телескопически. В первом случае пружины надеваются на цилиндр тормоза отката.

(рис. 13.2, а) или на ствол. При телескопическом расположении (рис. 13.2,6) внутренняя пружина надевается на цилиндр тормоза l, наружная — на подвижный цилиндр 2, перемещающийся в люльке 3. Сжатие обеих пружин происходит одновременно. Дей­ствие на ствол телескопического накатника практически не отли­чается от однорядного. Основное его достоинство — малая длина, недостаток — большие поперечные размеры.