книги / Последействие газов на ствол. Расчет и моделирование дульных тормозов

Существует более распространенный подход к определению импульса периода последействия. Так, аппроксимируя (1.35), можно выделить импульс действия газов в основной период, равный 0,5 Vд c условным коэффициентом действия 0,5.

С учетом (1.2)

или, принимая

Uд Vд, Lд 0,5 Vд,

tn R t dt Vд,

0

получаем выражение для импульса периода последействия

дульнаяскорость Vд 1020м/с, объемканаластвола Wс 0,0865м3, давление в моменте вылета снаряда Pд 123,3МПа, газовая постоянная пороховых газов R 340дм/кг К, коэффициент адиабаты k 1,25, сила пороха f 106 дм/кг.

21

Решениеприусловииадиабатическогопроцессаистечения

n k 1,25.

1. Площадь канала ствола S 3,14 0,132 0,0133м2. 15,5

2.Внутренняя энергия газа в момент t tд

RTд Pд WC 123,315,5106 0,0865 68,81 104дм/кг.

3.Число Маха в дульном отверстии в момент t tд

22

7. Продолжительность периода последействия (1.13)

8.Зависимость изменения давления от времени (1.11)

P t 123,3 106 1 19,77 t 10 Па.

9.Изменение реакции газов в дульном отверстии (1.27)

R t 1,64 106 1 19,77 t 10 2,3 106 1 19,77 t 17 Н.

10.Реакция газов в момент t tд

Rд SPд GдPд 0,0133 106 2451,8 938,2 3940 кН.

11. Сила отдачи в периоде последействия (1.32)

Pотд t 1,64 106 1 19,77 t 10 Н, PJотд.д 1640кН.

12. Импульс отдачи за период движения снаряда по каналу ствола (1.35)

Jотд.д 33,5 0,5 15,5 1020 42,08кН с.

13.Импульс отдачи в периоде последействия (1.36)

Jотд t 9216 1 1 19,77 t 9 Н с, Jотд 9,22кН с.

14.Полный импульс отдачи (1.41)

Jотд.в 51,3кН с.

Решение при условии изотермического процесса истечения n 1.

Расчет по пунктам 1–5 соответствует предыдущей задаче.

23

6.Коэффициент полного действия газов (1.21)

13001020 1,275.

7.Показатель интенсивности истечения (1.19)

24

ГЛАВА 2 ДУЛЬНЫЕ ТОРМОЗА. РАСЧЕТ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1. Дульные тормоза и их влияние на отдачу оружия в периоде последействия

Известно, что применение дульных тормозов (ДТ) является одним из наиболее эффективных и практически удобных способов уменьшения нагрузок на лафет при выстреле. Действие ДТ основано на изменении величины и направлении реакции истекающих изканаластволапороховыхгазоввпериодепоследействия.

Степень уменьшения реакции газов определяется конструктивной характеристикой ДТ, зависящей только от его формы и размеров.

i 1

текающих из каналов ДТ газов, на направление действия реакции в дульном отверстии R;

R0 t – реакция газов в центральном отверстии ДТ;

R i t , i – реакция газов в i-м боковом канале и угол наклона

её равнодействующей по отношению к оси канала.

Обычно характеристику α понимают как интегральную величину:

где ДТ – коэффициент полного действия газов с дульным тормозом

25

ДТ .

Для дульных тормозов значение α изменяется в пределах1 1, 1 соответствует отсутствию дульного тормоза,

при 1 все газы развернутся в противоположную движению снаряда сторону. Как будет показано позже, для существующих дульных тормозов конструктивная характеристика составляет

0,2 0,7.

Определим теперь силу и импульс отдачи орудия с учетом действия дульного тормоза.

При умножении выражений (1.27) или (1.31) на величину α получим реакцию действия ДТ RДТ.

Учитывая формулы (1.11), (1.26) или (1.30), имеем

для изотермического процесса, где α = 2в.

При интегрировании последних выражений получим зависимости для импульсов отдачи орудия.

За весь период последействия при t

26

ствола в конце периода последействия без ДТ и с ДТ соответственно;

27

M 0,M 0ДТ – масса ствола без ДТ и с ним;

Vотд в,VотдДТв – скорости отката ствола без ДТ и с ним. Характеристики J, E зависят не только от конструкции

ДТ, а в значительной степени от баллистических характеристик орудия, в частности от соотношения ω/q и дульной скорости Vд.

При увеличении относительной массы заряда ω/q эффективность действия ДТ увеличивается (повышаются характеристики J, E) вследствие большого количества протекающих через ДТ пороховых газов.

Рис. 2.1. Схема снижения импульса отдачи дульными тормозами с различной эффективностью:

При увеличении скорости снаряда Vд в соответствии

с формулой (1.21) уменьшается коэффициент действия β, что приводит к более интенсивному истечению и, как следствие, снижению эффективности ДТ. Графики на рис. 2.1 показывают, что теоретически возможно полное гашение импульса от-

дачи ( JотдДТ.в 0; J 100%; E=100 %) при условии наличия конструктивной характеристики, не превышающей величины

28

Конструктивно ДТ представляет собой совокупность последовательно действующих конструктивных элементов, каждый из которых создает осевое усилие на ствол в направлении, противоположном откату. Поэтому представляется возможным систематизировать известные схемы ДТ по конструктивным признакам, основываясь на формализованном описании размеров (параметров) каждого элемента. На рис. 2.2 представлена схема расчленения ДТ на типовые элементы и показаны все параметры элемента, описывающие в эскизном варианте его конструкцию:

Dнi – наружный диаметр i-го элемента;

Li – расстояние от передней кромки бокового отверстия до диафрагмы i-го элемента;

вi – ширина бокового отверстия в минимальном проходном сечении;

аi – приведенная высота бокового отверстия;

ψi – угол наклона от бокового отверстия i-го элемента по отношению к его продольной оси;

Dki – внутренний диаметр канала элемента; Doi – диаметр в диафрагме;

Ci – расстояние от диафрагмы (i–1) элемента до задней кромки бокового отверстия;

hi – толщина диафрагмы;

ni – количество отверстий в элементе.

Конструктивно ДТ подразделяются на три группы: бескамерные, однокамерные многорядные, многокамерные.

Рис. 2.2. Схема расчленения ДТ на типовые элементы

29

В табл. 2.1 формализованы конструктивные признаки по группам ДТ с выделением основных параметров.

2.2. Расчет конструктивной характеристики дульного тормоза

В настоящее время известно несколько методик расчета величины α: метод Б.В.Орлова [1, 2], метод В.Е. Слуходского, метод НИИ-3 (ОСТ В 2047-75) [5, 6], метод Ю.В. Чуева, газодинамической метод. В наибольшей степени теоретически обоснован метод Б.В.Орлова, в котором практически отсутствуют эмпирические коэффициенты. Однако он не учитывает явления проскальзывания потока в длинных боковых окнах с относительно тонкой стенкой камеры ДТ. Поэтому, рассматривая далее алгоритм этого метода, мы внесем эмпирическую поправку на явление проскальзывания струи, заимствованную в методе Ю.В. Чуева. Подробно обоснование метода изложено в [1, 3]. Здесь приводится метод Б.В. Орлова в конечном виде, достаточном для решения проектных задач.

Конструктивная характеристика ДТ определяется соотношением

30