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

где KP1 – коэффициент реактивности при диффузорном расширении первой камеры (элемента) ДТ,

Здесь p – коэффициент потерь от радиального расширения газа в сопле с углом раструба Θ,

ΚU – коэффициент реактивности идеального сопла для первой камеры,

λKi – безразмерная продольная скорость течения газов в i-м элементе (камеры) ДТ.

Полагаем, что скорость течения в дульном отверстии и в отверстияхдиафрагммеждукамераминоситкритическийхарактер.

Для случая диффузорного расширения камеры (2Θ=<68°) от площади S0i-1 до площади SKi величину λKi определяем, решая соотношение

При внезапном расширении камеры (2Θ>60°)

31

Gi – доля газа, оставшаяся в центральном канале ДТ после

где vi – коэффициент плотности потока при втекании в боковые отверстия i-го элемента (камеры),

где Ki – безразмернаяскорость газов вi-й камере с учетом на-

Ki Ki –приотсутствиидиафрагмы(безскачкауплотнения);i Ki cos i – безразмерная скорость газов в направлении

входавi-ебоковоеотверстие;

K i – коэффициент реактивности i-го бокового отверстия, имеет место лишь при диффузорном его расширении с углом Θ i . Тогда для расчета K i применим зависимости, аналогичные

(2.13)–(2.16) со своими индексами;

i – угол отклонения газового потока на косом по отношению к оси бокового отверстия срезе его выходного сечения.

Угол косого среза i , меньший 2 , является углом между сече-

32

ниями i-го отверстия и его продольной осью. Знак угла отклонения зависит от конструктивных условий (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Влияние кососрезанности выходного сечения бокового отверстия на изменение направления реакции

потока газов: а – i ; б – i

2 2

Численные значение Δψ в зависимости от угла φi и коэффициента реактивности Kδ даны в табл. 2.2.

33

Dср i – средний диаметр стенки камеры,

Величина mc i определяется по табл. 2.4 в зависимости от

соотношения Dmi .

Dcp i

34

mc i – опытный коэффициент учета проскальзывания струи, уменьшающий реальный угол истечения газов из длинных боко-

вых отверстий, mci = (0,48…1,0).

2.3. Пример расчета конструктивной характеристики двухкамерного дульного тормоза для 130-миллиметрового орудия

Ниже дается пример расчета характеристики α для гипотетического ДТ 130-миллиметрового орудия (его конструкция представлена на рис. 2.4).

Рис. 2.4. Эскиз ДТ с отбойниками-тарелями на второй камере

Порядок выполнения расчета α для данной схемы ДТ: 1. Исходные данные для расчета:

35

Рис. 2.5. Схема определения угла косого среза во второй камере

Для определения угла косого среза по второй камере используем дополнительный рис. 2.5 и известные геометрические соотношения:

AC AB2 BC2 2AB BC cos60 ,

AB в2 180 мм, AC=167 мм,

BC 600 340 150 мм, 2 sin60

φ2 arcsin AB sin60 69 .

AC

Первая камера

2.Коэффициент потерь (2.14) в раструбе первой камеры

36

3. Безразмерная скорость газа в первой камере (подбор по

(2.16)) при k = 1,25

4. Коэффициент реактивности идеального сопла (2.15)

KU 2,17 2,17 1 1,315. 2

5. Коэффициент реактивности центрального канала первой камеры по (2.13)

Kр1 0,98 1 0,863 1,315 1 1,246.

6. Безразмерная скорость в камере за скачком уплотнения и на выходе в боковые отверстия первой камеры соответственно

8. Относительная доля газа, оставшегося после первой ка-

меры (2.18),

9. Коэффициент реактивности боковых отверстий

K 1 1.

37

10. Угол наклона потока в косом срезе (см. табл. 2.1.), (см. рис. 2.2, б)

при 70 1,22 рад; 1 0,185рад 10,6 .

11. Диаметр газовой струи (по табл. 2.2)

12. Коэффициент проскальзывания струй газов через отверстия первой камеры (см. табл. 2.3)

Вторая камера

Пункты 1, 2, 4, 5 не выполняются, во второй камере течение газа начинается с внезапного расширения, безразмерная скорость течения определяется по (2.17).

Далее процесс расчета идет по той же схеме, что и в первой камере.

6.к2 1 0,585;

к2

2 к2 cos 2 0,585 cos120 0,293.

38

Далее определяем конструктивную характеристику ДТ по формуле (2.12):

В заключение в примере посчитаем, как уменьшается импульс отдачи периода последействия для случая, описанного в параграфе 1.6 при использовании данного дульного тормоза с 0,0993.

По зависимости (2.9) имеем

JотдДТ.n 0,0993 1,275 0,5 15,5 1020 5,90кН с.

Тогда полный импульс отдачи

JотдДТ.в 42,08 5,90 36,18кН с.

Импульсная эффективность ДТ по (2.10)

39

2.4. Экспериментальные исследования моделей известных образцов ДТ. Формирование каталога типовых конструкций

Поиск путей совершенствования схем ДТ, задача их проектирования должны основываться на данных о возможностях существующих конструкций и приемлемости различных методик оценки их эксплуатационных характеристик. Поэтому возникает необходимость теоретического и экспериментального анализа характеристик известных образцов ДТ, составляющих так называемый каталог типовых конструкций для существующих отечественных систем артиллерийского вооружения.

В настоящее время известно несколько методик расчета эффективности и величин избыточного давления, каждая из которых имеет достаточно удовлетворительную сходимость с результатами экспериментальных исследований только для определенного класса конструкций ДТ. Поэтому выбор той или иной методики вычислений должен основываться на данных о приемлемости различных методик для конкретной схемы ДТ. Для получения таких данных была собрана техническая информация и создан каталог типовых конструкций, проведено их физическое моделирование в соответствии с теорией подобия, разработана техническая документация на уменьшенные в соответствующем масштабе модели различных ДТ, изготовлены модели и проведены их экспериментальные исследования.

Сложность процессов течения газов в полости ДТ при нестационарности потока, наличие механических препятствий в виде диафрагмы или кромки боковых отверстий не позволяют достаточно точно смоделировать эти процессы и рассчитать основные экспериментальные характеристики. Поэтому для исследования возможности ДТ различных конструктивных схем и проверки теоретических гипотез и математических моделей расчета необходимо экспериментальное определение этих характеристик.

Экспериментальные исследования проводились на горизонтальном стенде свободного отката с баллистическим стволом калибра 23 мм (рис. 2.6).

40