• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Сили, діючі на ствол при пострілі

Напруги та деформації, які виникають при пострілі.

При пострілі в стволі створюється високий тиск порохових газів, під дією сили яких приводиться в рух система СТВОЛ – СНАРЯД, а також виникають сили взаємодії. У свою чергу, рух ствола гальмується силами опору відкоту. Всі сили, діючі на ствол при пострілі, підрозділяються на:

- сили тиску порохових газів;

- сили взаємодії снаряда зі стволом;

- силу, що проводить відкіт ствола;

- силу опору відкоту;

- силу інерції частин відкоту, що виникають внаслідок нерівномірного руху ствола.

а) Сили тиску порохових газівдіють на внутрішні поверхні стінок ствола і направлені до цих поверхонь. Вони діють на стінки труби; скати камори; дно каналу ствола.

Рис. 14.Сили тиску в каналі ствола

Сили тиску порохових газів на стінки ствола прагнуть змінити його діаметральні розміри, тобто деформувати стінки ствола, не викликаючи його переміщення уздовж осі, оскільки рівнодіюча цих сил на вісь каналу ствола рівна нулю. Величина цих сил визначається балістичним тиском порохових газів Р.

При русі снаряда сила тиску порохових газів змінна по довжині ствола. Найбільша величина цієї сили діє на стінки труби, розташовані між казенним зрізом і опорною точкою m, відповідає max тиску газів. За величиною сил тиску порохових газів розраховують стінки ствола на міцність.

Рівнодіюча сила тиску порохових газів на скати комори Р_ск виникає внаслідок різниці діаметрів дна і ведучої частини каналу ствола з урахуванням нарізу. Вона направлена по осі каналу до дульної частини і визна-чається за формулою:

Р_ск = Р (()- ks _d2),

де ks – коефіцієнт, що враховує наявність нарізу в каналі ствола.

Сили тиску порохових газів на дно каналу направлені паралельно осі ствола і рівнодіюча їх визначається за формулою:

Р_дн = Р ,

де d_дн – діаметр дна каналу ствола.

Ця сила використовується для розрахунку деталей затвора і щок казенника на міцність.

Сили Р_ск і Р_дн є основними силами, під дією яких відбува-ється відкіт ствола.

Для гармат середнього калібру величина їх складає декіль-ка мільйонів ньютонів в межах Р_дн = 7,6 ×10⁶ Н; Р_ск = 3,34 × 10⁶ Н.

б) До сил взаємодії снаряда зі стволом відносятьсясили, що виникають в результаті:

- радіального тиску ведучого пояска снаряда на стінки ствола;

- тиску ведучого пояска на бойові грані нарізу;

- руху снаряда по каналу ствола, що має кривизну в допустимих межах;

- руху статично і динамічно неврівноваженого снаряда по стволу.

Радіальний тиск ведучого пояска на стінки ствола виникає внаслідок різниці діаметрів ведучого пояска і каналу ствола.

При входженні в конічний скат ведучий поясок снаряда обжимається, в результаті в стінках ствола виникає тиск g'.

У момент врізання в наріз за рахунок ущільнення і напливу металу ведучого пояска створюється додатковий тиск на стінки ствола g'', і при цьому радіальний тиск ведучого пояска на стінки ствола буде рівний сумі цього тиску g_п = g' + g''.

Радіальний тиск ведучого пояска досягає свого максимуму в момент повного врізання ведучого пояска в наріз, після чого різко зменшується. Це падіння відбувається внаслідок збільше-ння діаметра каналу ствола через пружні деформації стінок ствола під дією тиску порохових газів.

В середній частині ствола воно дещо зростає за рахунок збільшення діаметра снаряда через деформацію його корпусу під дією сил інерції і за рахунок зменшення пружних деформацій стінок ствола через падіння тиску порохових газів.

У дульній частині радіальний тиск зростає через зменшення пружного розширення стінок, через збільшення їх товщини і унаслідок падіння тиску порохових газів.

Радіальний тиск ведучого поясочка досить сильно впливає на знос ствола. Тому цю величину g_п враховують при аналітич-ному визначенні живучості стволів. Врахування g_п проводиться призначенням відповідних коефіцієнтів запасу міцності.

При русі снаряда з боку ведучого поясочка на бойові грані нарізу діють нормальні поверхневі сили, рівнодіючі яких прикладені до середини бойових граней, направлені перпендикулярно нарізам і називаються силою нормального тиску ведучого пояска на бойову грань нарізу N.

Крім того, на поверхню бойової грані діє сила тертя fN, де f – коефіцієнт тертя. Вектор цієї сили направлений у бік руху ведучого пояска снаряда. Сила N за величиною рівна силі нормальної реакції бойової грані нарізу, тій, що веде поясочок снаряда, але направлена в протилежну сторону і визначається за формулою:

N= рS tga,

де:

l для бронебійних снарядів = 0,56, для фугасних 0,6-0,68.

n – число нарізів;

a - кут нахилу нарізу;

S – площа поперечного перетину каналу ствола з урахуванням нарізів.

Сила нормального тиску ведучого пояска на бойову грань нарізу залежить від тиску в каналі ствола, величини і характеру зміни кута нахилу нарізу і швидкості снаряда. Ця сила має найбільше значення для нарізки з a= const в зоні максимального тиску, а у разі прогресивної нарізки – в дульній частині, де тиск порохових газів має значення значно менше максимального.

Вживання нарізу прогресивної крутизни дозволяє:

- зменшити силу N_max на 30-40% в порівнянні з N_max для

a= const і змістити її додаток щодо Р_m, підвищуючи тим самим живучість ствола;

- полегшити умови врізання в наріз і виключити зрив ведучого пояска снаряда, оскільки сила N рівномірно змінюється залежно від шляху снаряда.

При русі снаряда по каналу, що має кривизну на стінки ствола діє відцентрова сила F_цб, направлена по радіусу кривизни у бік опуклості, і вона визначається за формулою:

F_цб = ,

де:- маса снаряда;

n - швидкість снаряда;

r - радіус кривизни каналу ствола.

При постійній кривизні каналу ствола сила F_цб досягає найбільшого значення у дульного зрізу.

Під дією відцентрової сили F_цб, направленої у бік опуклості ствола, відбувається односторонній знос каналу і зміна кута вильоту снаряда. Тому при виробництві кривизну ствола прагнуть звести до мінімуму.

Для артилерійських стволів приймають допустимий радіус кривизни r ³ 600 м, оскільки в цьому випадку величина F_цб невелика, при = 33,4 кг, n₀ = 930 м/с з 130 мм пушки при

r = 600 м F_цб = 47595 Н.

При русі статично і динамічно неврівноваженого снаряда по каналу ствола виникає сила статичної і динамічної неврівно-важеності снаряда, діюча на ствол через центруюче потовщення снаряда.

Снаряд, у якого центр тяжіння С не співпадає з віссю симетрії, буде статично неврівноваженим і матиме ексцентри-ситет центру маси снаряда е_с.

При русі статично неврівноваженого снаряда на ствол діятиме сила статичної неврівноваженості снаряда Fс, щорозраховується за формулою:

Fс = ,

де: F_цб - відцентрова сила від статичної неврівноваженості снаряда;

е_с – ексцентриситет центру маси снаряда;

- відстань між середніми площинами центруючого потовщення і ведучого поясочка снаряда;

₁ – відстань між С і середньою площиною ведучого поясочка снаряда.

Снаряд, у якого центри окремих його частин не лежать на осі симетрії, буде динамічно неврівноваженим, хоча він може бути при цьому статично урівноважений. При русі такого снаряда кожна неврівноважена маса викликає появу пари відцентрових сил F¢_цб, які,у свою чергу, утворюють момент пари F_цбі в результаті на ствол діятиме сила F_d, що визначається за формулою:

F_d = .

Окрім сил F_с і F_d на ствол діятиме сила, що виникає внаслідок наявності зазора між центруючим потовщенням снаряда і полями нарізу.

При односторонньому зазорі між осями каналу ствола і снаряда утворюється кут d= , і при цьому центр тяжіння снаряда не співпадає з віссю каналу ствола:

У= d = .

Крім рівнодіючої сили тиску порохових газів, що проходять уздовж осі каналу ствола, на снаряд діятиме момент

М_D = УРS = РS, викликаючи появу сили F_Д= = РS

Центруюче потовщення передає на ствол сумарну силу

F_ц = F_с + F_d + F_D = ++РS

Максимальне значення цієї сили F_ц виникає тоді, коли вектори цих трьох сил мають один напрям, при е_с = 0,2 мм на центруючому потовщенні снаряда при його русі по каналу ствола з'являється відбиток нарізу глибиною до 0,5 мм.

в) Сила Р_кн, що проводить відкіт ствола, або сила віддачі є сумою алгеброїчної проекції сил, що виникають в каналі при пострілі і діють на вісь ствола

Р_КН = Р_ДН – Р_СК - rn = РS - rn_,

де: Р_ДН- сила тиску порохових газів на дно каналу;

Р_СК- сила тиску порохових газів на скати комори;

rn – сила подовжнього тиску ведучого пояска на бойові грані нарізу.

Ця сила Р_КН з¢являється у момент досягнення пороховими газами тиску Р_m величиною 416 ×10⁴ Н.

г) При відкоті ствол гальмується силою опору відкоту R, яка прикладена до центру тяжіння частин відкотів і визначається за формулою:

R = Ф₀ + П + R_f - Q₀ sin j,

де: Ф₀ – сила гідравлічного опору гальма відкоту;

П - сила накату;

R_f – сумарна сила тертя в спрямовуючих і ущільнюючих пристроях;

Q₀ sin j - установлена сила тяжіння частин відкотів на напрям відкату;

j - кут піднесення ствола.

Ця величина R встановлюється за умови стійкості і нерухомості гармати.

д) Сили інерції I.При пострілі розглядається сила інерції в будь-яких поперечних перетинах частин відкотів і ствола і яка визначається за формулою:

I =Мn ,

де Мn – маса передньої частини ствола від даного перетину;

- прискорення ствола при відкаті.

У результаті ряду допущень і перетворень сила інерції визначається за наступною формулою:

I = Р_КН,

де: М₀ – маса частин відкотів;

Р_КН – сила, що здійснює відкат ствола.

Аналізуючи даний вираз, можна зробити наступні висновки:

- чим ближче даний перетин до казенника ( чим більше Мn), тим більше сила інерції;

- максимального значення сила інерції Iдосягає у момент відкату, коли в каналі ствола тиск порохових газів досягає Р_max.

Оскільки сила інерції не направлена у бік, зворотний відкату, то вона прагне відірвати дульну частину ствола від казенника.

За абсолютною величиною сила інерції коливається в межах 70 × 10⁴ - 150 × 10⁴ Н.

Силу інерції використовують при розрахунку різьби казенника на міцність і осьових деформацій ствола.

Читайте також:

1. Бурові установки для буріння стволів, їх призначення і класифікація.
2. Діючі значення синусоїдальних величин
3. Діючі й середні значення перемінного струму та напруги
4. Етап - визначають конкурентні сили, що діють у галузі, та оцінюють їх вплив на ситуацію у галузі.
5. З точки зору цілей, які відстоюють протидіючі сторони конфлікту розподіляються на особисті, групові, суспільні.
6. Закони динаміки. Поняття маси, сили, імпульсу, імпульсу сили. Інерціальні системи відліку
7. Застосування фізичної сили, спеціальних засобів та зброї посадовими особами митної служби України.
8. Застосування фізичної сили, спеціальних засобів та зброї посадовими особами митної служби України.
9. Канал ствола артилерійської гармати – внутрішня порожнина ствола артилерійської гармати, що включає спрямовуючу і каморну частини і обмежена гузівником і дульними зрізами ствола.
10. Канал ствола артилерійської гармати – внутрішня порожнина ствола артилерійської гармати, що включає спрямовуючу і коморну частини та обмежена казенником і дульними зрізами ствола.
11. Класифікація стволів
12. Комбайни для проходження стволів, їх призначення.

Переглядів: 1047