книги / Проектирование артиллерийских боеприпасов

S – площадь сечения канала ствола; F = t в1 – площадь рабочей стороны выступа ведущего пояска; в1 – средняя рабочая ширина

ведущего пояска; t – глубина нарезов ствола.

Размеры нарезов можно оценить при помощи табл. 5.

Давление на дно снаряда вычисляется по формуле внутрен-

где Pm – максимальное среднебаллистическое давление порохо-

вых газов.

Угол наклона нарезов можно найти из соотношения: tgα = ηπ ,

где η – длина хода нарезов в клб.

Допустимые напряжения на смятие для ведущего пояска из меди принимаются в пределах [σсм ] = 35–45 кгс/мм2.

11

Исходя из допустимого напряжения рабочая ширина ведущего пояска определяется по формуле:

Полная ширина пояска приближенно равна в = 1,1 в1 (рис. 2).

Рис. 2. Определение площади рабочей поверхности ведущего пояска: dвп – диаметр ведущего пояска; dп – диаметр по полям нарезов;

dн – диаметр по дну нарезов; α – глубина выемки; Q – площадь рабочей поверхности пояска; в2 – ширина канавки под ведущий поясок; dк – диаметр канавки

Наружный диаметр пояска вычисляется по формуле dвп = d + 2(t + d ),

где – величина форсирования ведущего пояска на полукалибр снаряда, клб.

Ширина в2 канавки под ведущий поясок выполняется по формуле:

в2 = в+ (d − dК ) tg15°.

Если расчетная ширина ведущего пояска выходит за допустимые пределы (10 мм для снарядов малого калибра, 15 мм – среднего калибра, 25 мм – крупного калибра), то снаряд проекти-

12

руется с двумя ведущими поясками или с одним широким, но фасонного профиля.

Если не удается спроектировать прочную ведущую часть снаряда с двумя ведущими поясками, то прибегают к уменьшению осевого момента и начальной скорости снаряда, а в случаях, когда орудие проектируется одновременно со снарядом, уменьшают крутизну нарезки ствола.

Некоторые типы ведущих поясков для существующих снарядов приведены на рис. 3.

Рис. 3. Конструкция ведущих поясков существующих снарядов: 1 – 0 к Д-44;

2 – ОФ к ПТП Д-48; 3 – ОФ к БС-3; 4 – ОФ-412 Ж; 5 – ОФ к А-19; 6 – ОФ к Д-74; 7 – ОФ к МЛ-20 и Д-20; 8 – ОФ к БР-2; 9 – ОФ к М-47; 10 – ОФ к КС-30 и М-46; 11 – ОФЗ к М-46

4. РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СНАРЯДА РУЧНЫМ МЕТОДОМ ПО СПОСОБУ ГОБАРА

Для расчета динамических характеристик снаряда используется эскизный чертеж снаряда, выполненный на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1.

Чертеж корпуса разбивается сечениями, перпендикулярными оси снаряда, на равные части (рис. 4). Чем на большее число частей будет разбит снаряд, тем погрешность вычисления будет меньше. На практике высоту участков обычно назначают равной

13

толщине дна h или величине кратной ей. Полученные сечения нумеруются от 0 до n, начиная от донного среза снаряда, затем составляется таблица (табл. 6), в первый столбец которой вписываются номера сечений от 0 до n, во второй и третий – радиусы соот-

ветствующих сечений по наружному (Ri) и внутреннему (ςi ),

очертанию, снятые с эскизного чертежа снаряда в сантиметрах, остальная часть таблицы заполняется в процессе ведения расчетов.

Рис. 4. Эскизный чертеж, подготовленный для ручного расчета динамических характеристик

Данные расчетов столбцов 1–8 суммируются и под их сум-

приведенным в столбце вспомогательных вычислений табл. 6. После вычисления поправок расчета динамических характери-

стик снаряда получают искомые суммы , , … , необхо-

1 2 8

димые для расчета динамических характеристик снаряда.

Если при разбивке чертежа последнее сечение не совпало с головным срезом корпуса, то есть высота последнего элемента

получилась меньшей (h′ < h), то в таблицу вместо снятых с чертежа значений радиусов Rn−1, Rn , ςn−1, ςn вносят условные величины радиусов, которые вычисляются по формулам:

14

Определение массы снаряда

Масса окончательного снаряженного снаряда складывается из массы корпуса mк, снаряжения mс, ведущего пояска mп и

взрывателя mв.

15

m = mк + mс + mп + mв.

Масса корпуса (mк, кг) и снаряжения (mс, кг) определяется по формулам:

mк = Vк к 10−3 , mс = Vс с 10−3 ,

где Vк, Vс – объем корпуса и снаряжения, соответственно, в см3;к, с – массовая плотность корпуса и снаряжения, соответст-

венно, в смг3 .

Объемы корпуса снаряда и снаряжения с любой степенью точности могут быть вычислены по формулам:

Vс = πh ,

2

где Vн – объем снаряда по внешнему очертанию. С учетом этого

mк, кг = πh с 10−3.

2

Расчет массы ведущего пояска производится отдельно и никаких затруднений не вызывает. При разработке снаряда к данному орудию масса взрывателя обычно задается.

Если масса снаряда, полученная расчетом, заметно отличается от массы, установленной баллистическим расчетом, то эскизный чертеж снаряда уточняется с целью подгонки массы. Обычно подгонка осуществляется за счет изменения длины цилиндрической части снаряда. Высота элемента цилиндриче-

16

ской части (H, см), необходимая для подгонки массы снаряда, вычисляется по формуле

где m – величина, на которую нужно изменить массу снаряда, кг; R, ς – наружный и внутренний радиусы сечения цилин-

дрической части, см.

Определение положения центра масс снаряда

Для определения положения центра масс снаряда необходимо прежде всего найти моменты массы элементов его составляющих (корпуса, снаряжения, ведущего пояска и взрывателя) относительно донного среза.

Выражения для моментов имеют вид:

Мк = xк mк,

Мс = xс mс,

Мв = xв mв,

Мп = xп mп,

где xк, xс, xв, xп – расстояния от донного среза до центра масс

корпуса, снаряжения, взрывателя и ведущего пояска, соответственно, см.

Положение центра масс взрывателя предполагается на головном срезе корпусе снаряда.

Моменты массы корпуса и снаряжения складываются из моментов массы отдельных геометрических фигур и могут быть найдены по следующим формулам:

Мс = πh2 с 10−3 кг см.

4

17

Расстояние от дна до центра масс всего снаряда (Х, см) определяется по формуле:

X = Мк + Мс + Мв + Мп . m

Определение осевого момента инерции снаряда

Осевой момент инерции окончательно снаряженного снаряда равен сумме моментов инерции его элементов

A = Aк + Aс + Aв + Aп.

Осевой момент инерции объема каждого элемента, составляющего снаряд, определяется по формуле:

Осевой момент инерции ведущего пояска вычисляется отдельно, а взрывателя берется отдельно из исходных данных.

Определение экваториального момента инерции

Экваториальный момент инерции снаряда вычисляется по формуле:

B = A2 + Bк + Bс + Bп + Bв − mx2 ,

где Bк, Bс, Bп, Bв – экваториальные моменты инерции элементов снаряда относительно плоскости данного среза; mx2 – изменение

18

экваториального момента инерции снаряда при параллельном переносе оси инерции от донного среза к центру масс; x – расстояние от донного среза до центра масс, см.

Экваториальные моменты инерции корпуса (Вк, кг·см2) и снаряжения (Вс, кг·см2) снаряда определяются по формулам:

Bк = πh3 ( − ) к3 ,

5 6 10

Bc = πh3 с3 .

6 10

Экваториальный момент инерции ведущего пояска вычисляется отдельно, а взрывателя берется из исходных данных.

Оценка устойчивости снаряда и расчет коэффициентов α и Cq

Результаты, полученные при расчете динамических характеристик, оцениваются с точки зрения обеспечения заданных бал-

листических и боевых характеристик. Отношение B A позволит

оценить устойчивость снаряда в полете. Для снарядов, имеющих общую длину до 5,5 клб, применяемых для стрельбы из артиллерийских орудий с η = 20 − 30 клб, отношение должно находиться

в пределах 3 ≤ B A ≤ 12.

Величины коэффициента наполнения α и коэффициента веса Cq , кг/дм3, определяются по формулам:

α = mmс 100 %,

Cq = dm3 .

19

5. РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СНАРЯДА НА ЭВМ

Корпус артиллерийского снаряда по наружному и внутреннему очертанию представляет собой поверхности вращения, состоящие из цилиндрических, конических и овальных участков. Все динамические характеристики элементов снаряда могут быть вычислены по формулам для усеченного конуса. При этом степень точности приближения, например, оживального участка к коническому, зависит от расстояния между сечениями, на которые разбивается оживальная часть снаряда. Цилиндрический участок рассматривается как частный случай усеченного конуса, когда радиусы оснований равны.

Суммируя соответствующим образом динамические характеристики элементов можно получить их для корпуса, снаряжения и снаряда в целом.

Динамические характеристики ведущего пояска вычисляются аналогично.

Массу усеченного конуса можно определить по формуле:

m = π3 (R12 + R1R2 + R22 ) (x2 − x1 ) ,

где R1, R2 – радиусы нижнего и верхнего основания конуса, соответственно (рис. 5); x1, x2 – расстояния от выбранного сечения

(обычно дна снаряда) до нижнего и верхнего оснований конуса, соответственно; ϱ – плотность материала конуса.

Расстояние от выбранной точки до центра масс усеченного конуса определяется по формуле:

а осевой и экваториальный моменты:

20