Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Проектирование лафетов артиллерийских орудий. Часть 1

Учебное пособие по курсу «Проектирование ракетного и ствольного оружия»
Покупка
Новинка
Артикул: 837263.01.99
Доступ онлайн
640 ₽
В корзину
В пособии приведены материалы, касающиеся основных вопросов проектирования лафетов артиллерийских орудий: действия выстрела на ствол и лафет орудия, расчета силы отдачи пороховых газов, определения характеристик устойчивости и неподвижности орудия при выстреле, выбора законов сопротивления и решения задач отката и наката. Для студентов старших курсов, изучающих дисциплину «Проектирование ракетного и ствольного оружия».
Сусляев, В. С. Проектирование лафетов артиллерийских орудий. Часть 1 : учебное пособие по курсу «Проектирование ракетного и ствольного оружия» / В. С. Сусляев. - Москва : Изд-во МГТУ им. Баумана, 2007. - 87 с. - ISBN 978-5-7038-3008-6. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.ru/catalog/product/2160784 (дата обращения: 13.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

В.С. Сусляев 
 
 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛАФЕТОВ  
АРТИЛЛЕРИЙСКИХ ОРУДИЙ 
 
Часть 1 
 
Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана  
в качестве учебного пособия по курсу  
«Проектирование ракетного и ствольного оружия» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

М о с к в а  

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 

2 0 0 7  

УДК 623.41(075.8) 
ББК 68.514 
С904  
Рецензенты: А.А. Королев, В.А. Велданов  

 
  
  
 
Сусляев В.С. 
 
Ч 24 
 
Проектирование 
лафетов 
артиллерийских 
орудий: 
Учеб. пособие по курсу «Проектирование ракетного и 
ствольного оружия». — Ч. 1. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. 
Баумана, 2007. — 87 с.: ил.  

ISBN 978-5-7038-3008-6 
В пособии приведены материалы, касающиеся основных вопросов проектирования лафетов артиллерийских орудий: действия выстрела на ствол и лафет орудия, расчета силы отдачи пороховых газов, определения характеристик устойчивости и неподвижности 
орудия при выстреле, выбора законов сопротивления и решения задач отката и наката. 
Для студентов старших курсов, изучающих дисциплину «Проектирование ракетного и ствольного оружия». 
 
УДК 623.41(075.8) 
ББК 68.514 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-7038-3008-6 
 
 
     © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007 

 
С904  

ВВЕДЕНИЕ 

Лафет артиллерийского орудия (от нем. Lafette) — часть орудия, на которой закрепляется его ствол. Лафет придает стволу необходимое положение перед выстрелом, воспринимает импульс 
отдачи, служит для передвижения орудия. Со времени возникновения артиллерии (примерно XIV в.) развитие лафетов происходило непрерывно — от простейшего станка с жестким креплением 
ствола до современных сложных технических систем с автоматическим управлением и стабилизацией параметров наведения и 
движения ствола при выстреле. 
Скачком в развитии артиллерии вообще и лафетов в частности 
стало появление в конце XIX в. орудий с откатом ствола вдоль его 
оси, позволившее резко снизить силовое воздействие выстрела на 
лафет, улучшить массогабаритные и боевые характеристики орудий. Лафеты этих орудий содержали комплекс механизмов, получивший всеобщее признание и ставший классическим: люлька для 
направления движения ствола при откате, противооткатные устройства для управления этим движением, верхний и нижний станки лафета, механизмы наведения, прицельные приспособления и 
другие устройства. Приоритет в создании такого орудия принадлежит русскому инженеру В.С. Барановскому. Лафеты орудий с 
откатом ствола стали называть упругими. 
Применение отката позволило снизить нагрузку на лафет при 
прочих равных условиях благодаря увеличению времени действия 
импульса силы отдачи Pкн. Поскольку в соответствии с законом 
сохранения импульса 
 

п

кн
,

t
t

Р dt
Rdt

λ
=
∫
∫
 

импульс силы отдачи за время tп действия пороховых газов на 
ствол полностью передается лафету через импульс реакции R свя
зи ствола с лафетом за время отката tλ. Реакцию R в теории лафетов называют равнодействующей сил сопротивления откату. Равнодействующая R создается в основном противооткатными устройствами, с помощью которых можно регулировать ее значение в 
зависимости от пути отката и тем самым управлять движением 
откатных частей орудия. 
Увеличивая время tλ действия силы R за счет увеличения длины отката λ ствола, можно уменьшить значение этой силы и повысить устойчивость орудия при выстреле. На рис. В1 в качестве иллюстрации приведены соответствующие друг другу графики 
зависимостей сил Ркн и R от времени, площади под которыми, согласно закону сохранения импульса, равны. 
 

 

Рис. В1. Соотношение импульсов сил сопротивления и отдачи 

Со второй половины XX века в связи с развитием теории лафетов и уточнением математических моделей движения орудия при 
выстреле упругими стали называть лафеты, у которых учитываются вязкоупругие связи и зазоры между их частями (между стволом 
и люлькой, между люлькой и верхним станком и др.) и в точках 
опоры орудия на позиции. Движение орудий с учетом упругих 
свойств лафета исследуется в специальном разделе теории лафетов. Необходимость проведения таких исследований возникает 
при расчете динамических характеристик орудия при различных 
режимах стрельбы, определении параметров вылета снаряда и решении других задач функционирования орудия. Эти исследования 
возможны при наличии достаточно полной информации о параметрах орудия и могут проводиться на поздних стадиях проекти
рования. Лафеты, имеющие лишь одну упругую связь между 
люлькой и откатными частями, теперь называют жесткими. 
На начальных стадиях проектирования в условиях ограниченной информации об орудии для выбора значений его параметров 
обычно используют относительно простые математические модели. Основными задачами при этом являются задачи определения 
статической устойчивости орудия, выбора законов изменения равнодействующей R как функции перемещения откатных частей, 
расчета кинематических характеристик откатных частей при откате и накате.  

1. ДЕЙСТВИЕ ВЫСТРЕЛА НА СТВОЛ ОРУДИЯ 

При выстреле на ствол действует сила давления пороховых газов, называемая силой отдачи. Эта сила возникает как результат 
взаимодействия ствола, пороховых газов, образующихся при горении заряда, и снаряда. В теории лафетов выделяют два периода 
действия этой силы. К первому периоду относят движение снаряда 
в канале ствола от начала его движения до вылета. Ко второму периоду, называемому периодом последействия, относят период истечения пороховых газов из канала ствола от момента вылета снаряда до конца истечения. Для обоих периодов характерным 
является воздействие пороховых газов на ствол, определяющее 
динамику движения откатных частей при откате.  
Условное движение откатных частей под действием одной 
лишь силы отдачи, без сил сопротивления, препятствующих этому 
движению, называется свободным откатом. Кинематические характеристики свободного отката — его путь и скорость — легко 
определить по кинематическим характеристикам снаряда, получаемым в результате решения прямой задачи внутренней баллистики. Они используются при анализе устойчивости орудия, выборе законов изменения равнодействующей сил сопротивления, 
принятии решения об установке дульного тормоза и при решении 
задачи отката. Реальное движение ствола под действием всех приложенных к ним сил называется торможенным откатом. 

1.1. Сила отдачи 

Сила отдачи до вылета снаряда из канала ствола определяется 
давлением пороховых газов на его дно:  

 
кн
кн,
P
sp
=
 
(1.1) 

где s — площадь канала ствола с учетом нарезов;  
 
pкн — давление пороховых газов на дно канала ствола. 
Кроме давления pкн во внутренней баллистике различают давление pсн на снаряд и среднебаллистическое давление p. Эти давления связаны друг с другом соотношениями Пиобера [1]: 

 
кн
сн
1

1
1
2
p
p
q
⎛
⎞
ω
=
+
⎜
⎟
ϕ
⎝
⎠
,     
сн
1

1
1
3
p
p
q

⎛
⎞
ω
=
+
⎜
⎟
ϕ
⎝
⎠
,  
(1.2) 

где ω — масса заряда; 
 
q — масса снаряда; 
 
ϕ1 — коэффициент фиктивности массы снаряда, учитывающий затраты энергии пороховых газов на трение и вращение снаряда в канале ствола. 
Среднебаллистическое давление p в канале ствола определяют в 
результате решения прямой задачи внутренней баллистики. Коэффициент фиктивности ϕ1 приближенно равен коэффициенту K в 
формуле В.Е. Слухоцкого для полного коэффициента фиктивности: 

 
1
3
K
q
ω
ϕ =
+
. 

Значение коэффициента K зависит от типа орудия: для гаубиц 
K = 1,06; для пушек средней мощности K = 1,04…1,05; для пушек 
большой мощности K = 1,03. 
После вылета снаряда из канала ствола в период последействия 
происходит свободное истечение пороховых газов, сопровождающееся падением давления в стволе. Параметры состояния газа определяются формулами, полученными при традиционных допущениях внутренней баллистики: адиабатическое приближение, 
среднебаллистическое давление p в канале ствола, средние по объему канала ствола плотность ρ и температура T пороховых газов, 
линейное распределение их скорости u по длине ствола, равенство 
скорости истечения местной скорости звука, квазистационарность 
процесса истечения и т. п. [1]: 

 

2
1
д(1
)

k
k
p
p
B
− −
=
+
τ
;  
 (1.3) 

 

2
1
д(1
)
;
k
B
− −
ρ = ρ
+
τ
 
 (1.4) 

1
д
д0(1
) ;
u
u
B
−
=
+
τ
 
(1.5) 

 
2
д(1
) ,
T
T
B
−
=
+
τ
 

где 
д
д
д
д0
,
,
,
p
T
u
ρ
 — значения параметров в момент вылета снаряда; 
 
 
k — показатель адиабаты пороховых газов; 
 
 
τ — время периода последействия. 
В соответствии с упомянутыми допущениями скорость истечения пороховых газов в момент вылета снаряда равна местной скорости звука: 

 
д
д0
д

2
.
1

p
k
u
k
=
+ ρ
 

Коэффициент при аргументе τ: 

 
д
1
2

G
k
B
−
=
ω , 

где 
д
д
д0
G
u s
= ρ
 — массовый расход газов через дульный срез  
в момент вылета снаряда. 
Время τ изменяется в интервале 0…τп, где продолжительность 
периода последействия 

 

1
2
д
п
п

1
1

k
k
р
B
р

−
⎡
⎤
⎛
⎞
⎢
⎥
τ =
−
⎜
⎟
⎢
⎥
⎝
⎠
⎢
⎥
⎣
⎦

.  

Здесь рп — среднебаллистическое давление в канале ствола, при котором давление пороховых газов на дульном срезе становится равным атмосферному давлению ра. При адиабатическом истечении  

 

1

п
a
1
.
2

k
k
k
р
р
−
+
⎛
⎞
=
⎜
⎟
⎝
⎠
 

При k = 1,25 последняя формула дает значение 
5
п
1,8 10
р =
⋅
 Па. 
Для орудия без надульного устройства сила отдачи в период 
последействия, в соответствии с формулами (1.1) – (1.3), равна 

2
1
кн
кн
кнд (1
)
,

k
k
P
р s
p
s
B
− −
=
=
+
τ
 

где 
кнд
p
 — давление на дно канала ствола в момент вылета снаряда. 
При наличии надульного устройства на значение силы отдачи 
будет влиять результат динамического воздействия на него истекающих пороховых газов. В соответствии со схемой, показанной 
на рис. 1.1, уравнение импульсов в проекции на ось канала ствола 
имеет вид  

 

кн

2
,

W
udw
u d
pd
t
σ
σ

∂
ρ
+ ρ
σ = −
σ
∂ ∫
∫
∫
 

где 
кн
,W
σ
 — контрольная поверхность, ограничивающая рассматриваемый поток пороховых газов, и объем канала ствола.  
Первый член уравнения импульсов представляет собой частную производную по времени от количества движения (импульса) 
I пороховых газов в канале ствола: 

 

кн
.

W

I
udw
t
t
∂
∂
ρ
=
∂
∂
∫
 

Второй член уравнения определяет поток импульса пороховых 
газов через контрольную поверхность σ:  

 
2
2
д ,
u d
u s

σ
ρ
σ =ρ
∫
 

поскольку пороховые газы истекают лишь через дульный срез ствола. 
 

 

Рис. 1.1. Схема распределения скоростей пороховых газов  
по каналу ствола в период последействия 

Член в правой части уравнения импульсов представляет собой 
равнодействующую сил давления на пороховые газы в канале 
ствола: 
 
дс
кн
(
),
pd
s p
р

σ
σ =
−
∫
 

где 
дс
p  — давление пороховых газов в дульном срезе. 
Знаки входящих в уравнение импульсов членов определяются 
в соответствии с направлениями векторов внешних нормалей к 
поверхности σ в соответствующих сечениях. Подставив в уравнение импульсов их выражения, получим 

 
2
д
дс
кн
(
),
I
u s
s p
р
t
∂ + ρ
= −
−
∂
 

откуда, с учетом равенства (1.1), найдем: 

 
кн
д,
I
P
R
t
∂
=
+
∂
 
(1.6) 

где 
2
д
дс
д
(
)
R
p
u
s
=
+ ρ
 — реакция газового потока в дульном срезе. 
Из формулы (1.6) ясно, что на силу отдачи влияет реакция Rд, 
которую можно изменять, устанавливая на дульном срезе то или 
иное надульное устройство. Степень такого изменения определяется конструктивно-импульсной характеристикой надульного устройства, равной отношению реакции Rдн с надульным устройством 
к реакции Rд без него: 

 
дн

д
.
R

R
α =
 

При 
1
α <  надульное устройство является дульным тормозом, 
при 
1
α >  — усилителем отдачи. Эта характеристика почти не зависит от условий заряжания и для данного орудия является практически постоянной величиной. Теоретические пределы изменения α [2] 

 

2
.
1

k

k
α = ±
−
 

В общем случае для ствола с надульным устройством равенство (1.6) принимает вид 

Доступ онлайн
640 ₽
В корзину