БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2013 года по МПК F41A31/00 F41A31/02 

Изобретение относится к области оружейной техники, а более конкретно к универсальным баллистическим установкам (стендам), и может быть использовано при испытаниях патронов и штатных стволов для фиксирования максимального давления при выстреле и его распределения в динамике, необходимого для определения метательного импульса, развиваемого пороховым зарядом гильзы патрона.

Уровень данной области техники характеризует баллистическая установка, описанная в патенте US 3877167, F41C 21/00,1975 г., который является испытательным стендом для проверки баллистических характеристик и конструкций каналов сменных стволов.

В этом устройстве для установки и фиксации ствола в ствольной коробке использованы две резьбовые втулки, взаимодействующие с соответствующими резьбовыми элементами ствола и ствольной коробки. При смене ствола сохранение постоянного расстояния от заданного торца ствола до переднего торца затвора (так называемого зеркального зазора) обеспечивается перемещением одной из втулок по стволу.

Наличие большого количества резьбовых элементов усложняет конструкцию и не обеспечивает идентичность базировки стволов.

Кроме того, различия в диаметральных размерах посадочных элементов проверяемых стволов обуславливает необходимость в производстве индивидуальной центровки каждого ствола относительно ствольной коробки, что трудоемко и требует квалифицированного труда.

В описанной баллистической установке не обеспечивается универсальность при применении широкой номенклатуры боеприпасов, не получая всех необходимых внешне- и внутрибаллистических показателей патронов или конструкции ствола с одной установки.

Известна более совершенная баллистическая установка по патенту RU 2246677, F41A 31/00,2005 г., которая по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрана в качестве наиболее близкого аналога предложенной баллистической установке, содержащей несущий затвор лафет (коробку), в котором установлен сменный ствол и стреляющий механизм, характеризующаяся универсальностью по испытаниям разных видов боеприпасов.

Особенностью известной баллистической установки является размещение в отверстии лафета под ствол калиброванной по толщине шайбы, примыкающей к торцу казенной части затвора и которая обеспечивает получение «зеркального зазора».

В лафете выполнен продольный паз с цилиндрическим желобом, образующим верхние направляющие для личинки казенной части и остова затвора. В пазу установлен вкладыш с цилиндрическим желобом на расстоянии от прямолинейного дна, равном толщине выступов личинки и остова затвора, а в отверстии лафета под ствол установлена калиброванная по толщине шайба.

В тарированной шайбе образованы: цилиндрическое отверстие, равное по диаметру личинки, пазы под выступы личинки затвора и фиксирующий паз, взаимодействующий с выступом вкладыша, жестко соединенного с коробкой, обеспечивая тем самым продольное перемещение остова с личинкой и исключая поворот личинки при повороте остова затвора в процессе запирания.

Однако продолжением отмеченных достоинств являются присущие недостатки, которые проявляются в виде технологической сложности изготовления описанной конструкции из взаимосвязанных в динамике импульсно нагружаемых элементов прецизионной точности сопряжений.

При замене ствола под другой патрон подбирают соответствующую по размеру калиброванную шайбу.

Высокие капитальные затраты на испытания определяются тем, что в установке используются специально изготавливаемые баллистические стволы, жестко закрепляемые на лафете для стрельбы, которые обеспечивают косвенную оценку работоспособности штатных артиллерийских стволов с той или иной степенью точности.

Кроме того, в известной баллистической установке не представляется технически возможным измерить фактический метательный импульс, так как фиксируется только максимальное давление пороховых газов, что не исключает ложность оценки по выскоку давления.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технологических возможностей универсальной баллистической установки простой конструкции, обеспечивающей измерение реальных параметров при стрельбе различными патронами из штатных артиллерийских стволов.

Требуемый технический результат достигается тем, что известная баллистическая установка, содержащая сменный ствол, смонтированный на лафете и зафиксированный на казенной части затвора, соосно стреляющему механизму, причем ствол посредством резьбовой гайки взаимодействует с разделительной тарированной шайбой, отличается тем, что штатный артиллерийский ствол установлен с возможностью продольных перемещений в направляющих лафета и накидной резьбовой гайкой кинематически замкнут непосредственно с утолщенной казенной частью затвора, которая жестко связана со штоком гидроаккумулятора, закрепленного на лафете, а тарированная разделительная шайба, выполненная упругой, помещена между накидной резьбовой гайкой и направляющей, на которую с противной стороны опирается возвратная пружина, при этом казенная часть затвора через дренажный канал сообщается с крешерным механизмом или пьезодатчиком, смонтированным в переходнике, при этом на стволе закреплена стрелка, совмещенная со шкалой, продольно установленной на лафете, а упругая разделительная шайба, размещенная между накидной гайкой на стволе и направляющей лафета, выполнена преимущественно из полиуретана.

Отличительные признаки позволили проводить баллистические испытания артиллерийских патронов стрельбой непосредственно из штатных артиллерийских стволов, исключив изготовление специальных баллистических стволов, что, главное, обеспечило достоверность измеряемых параметров, реально развиваемых при эксплуатации артсистем, и заметное сокращение капитальных затрат на испытания.

В предложенном баллистическом стенде обеспечено демпфирование разрушительного действия реактивных сил отката ствола на казенную часть затвора специальной конструкции.

Установка артиллерийского ствола в направляющих лафета с возможностью продольных перемещений под действием метательного импульса пороховых газов патрона, упругих сил возвратной пружины и гидроаккумулятора обеспечивает его функционирование в штатном режиме реальной стрельбы при испытаниях в структуре баллистического стенда.

Накидная гайка для жесткого соединения артиллерийского ствола с казенной частью испытательного стенда формирует полную аналогию штатной пушки, что обеспечивает объективность результатов стрельбы при полном сохранении конструктивной целостности стволов, просто адаптируемых в качестве структурного съемного элемента баллистической установки на время аттестации стрельбой.

Упор возвратной пружины на связанную с лафетом направляющую со стороны затвора обеспечивает при откате ствола ее упругое сжатие, которое заметно снижает механические нагрузки на казенную часть затвора и последующее реверсивное движение за счет накопленной при этом кинетической энергии. В результате этих динамически затухающих колебаний продольные перемещения ствола полностью прекращаются.

Выполнение разделительной шайбы упругой, тарированной на ударные рабочие нагрузки, и размещение ее между накидной резьбовой гайкой ствола и направляющей лафета необходимо для смягчения кратных динамических воздействий перемещающихся масс на казенную часть затвора, для обеспечения быстрого затухания их колебаний за счет того, что в упругой шайбе, выполняющей функции буфера, демпфируются продольные ударные и сжимающие усилия, возникающие при выстреле и откате.

Буфер из полиуретана, характеризующийся высокой износостойкостью и упругопластичностью, динамично поглощает энергию метательного импульса, резко успокаивая продольные колебания ствола, гасит вредные механические удары в системе. Предпочтение полиуретанового буфера состоит в технологичности его изготовления, согласно расчетным параметрам, и повышении срока службы без заметного изменения служебных характеристик.

Выполнение казенной части затвора с расчетным утолщением стенок позволяет локализовать в его механически усиленном объеме импульсное нарастание давления пороховых газов, образующихся при сгорании метательного заряда гильзы до движения снаряда по каналу штатного артиллерийского ствола.

Жесткая связь казенной части затвора со штоком гидроаккумулятора, закрепленного на лафете, который выполняет функции дополнительного демпфера, позволяет распределить динамические нагрузки отката ствола после выстрела, чем дополнительно эффективно демпфировать его реверсивное движение, снижая негативные механические воздействия в колебательной системе стенда.

Коммуникация объема казенной части затвора через дренажное отверстие с крешерным механизмом, установленным в нем, позволяет мерить баллистические характеристики патронов и максимальное давление, развиваемое при сгорании метательного заряда патрона.

Альтернативное использование пьезодатчика в качестве измерительного прибора, установленного в дренажном отверстии казенной части затвора, позволяет регистрировать изменение давление внутри ствола в динамике выстрела, интегрально измеряя метательный импульс.

Оснащение баллистического стенда визуальным устройством (крепление стрелки на стволе над неподвижной шкалой лафета) предназначено для фиксирования линейной величины отката ствола, абсолютный размер которого регистрируется съемкой СКС. Это позволяет точно устанавливать нормативно регламентированную величину отката в заданных пределах допуска путем подбора местоположения и жесткости возвратной пружины и/или сил упругости гидроаккумулятора, что повышает функциональную надежность аттестованных артиллерийских стволов, монтируемых при испытаниях на лафете.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их взаимосвязь в устойчивом единстве являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежами, которые имеют чисто иллюстративную цель и не ограничивают объем притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображено:

на фиг.1 - схема предложенной баллистической установки,

на фиг.2 - вид А на фиг.1.

На стационарном лафете 1 в направляющих 2, 3 установлен с возможностью продольных перемещений штатный артиллерийский ствол 4.

Ствол 4 возвратной пружиной 5 прижат к направляющей 3 со стороны затвора 6, оснащенного стреляющим механизмом (условно не показан).

Ствол 4 кинематически замкнут посредством накидной резьбовой гайки 7 с казенной частью 8 затвора 6, формообразуя монолитное функциональное единство. При этом относительное вращение ствола 4 относительно казенной части 8 затвора 6 предотвращается геометрическим замыканием штифта 9, закрепленного в казенной части 8 и расположенного в продольном пазу 10 ствола 4 (фиг.2).

Между накидной резьбовой гайкой 7 и направляющей 3 лафета 1 на стволе 4 размещен буфер 11, выполненный в виде упругой тарированной шайбы из полиуретана.

Затвор 6 через водило 12 жестко связан со штоком 13 закрепленного на лафете 1 гидроцилиндра 14, выполняющего функции гидроаккумулятора, предназначенного для демпфирования продольных усилий отката ствола 4 после выстрела.

Стенки казенной части 8 затвора 6 выполнены утолщенными, сравнительно со штатными, образуя силовую баллистическую камеру под пороховые газы, генерируемые при сгорании метательного заряда гильзы испытываемого патрона.

Для измерения развиваемого максимального давления пороховых газов внутри объема казенной части 8 затвора 6 в ее утолщенной стенке выполнен дренажный канал 15, в котором устанавливается крешерный механизм 16 или адекватного профиля переходник с пьзодатчиком (условно не показано) для измерения метательного импульса.

На стволе закреплена указательная стрелка 17 над шкалой 18, продольно установленной на лафете 1.

Функционирует предложенное баллистическое устройство следующим образом.

Для баллистических испытаний штатный артиллерийский ствол 4 устанавливают в направляющих 2, 3 через накидную гайку 7 и буфер 11.

Далее вращением накидной резьбовой гайки 7 соосно совмещают казенную часть 8 затвора 6 с торцом ствола 4, обеспечивая их силовое замыкание.

При этом расположенный над зеркалом рабочего тела (жидкого масла в цилиндре) поршень штока 13 устанавливается в крайнем левом по фиг.1 положении.

Для испытания стрельбой снаряд патрона затвором 6 досылается в ствол 4, который запирается дульцем гильзы, располагаемой в ее казенной части 8.

Посредством стреляющего механизма затвора 6 инициируется воспламенение порохового метательного заряда гильзы, при горении которого резко повышается давление, в результате чего происходит распатронирование снаряда, перемещающегося по стволу 4 на вылет.

Рост давления пороховых газов регистрируется крешерным механизмом 16 или пьезодатчиком, который через переходник монтируют в дренажном канале 15.

Крешерный механизм фиксирует максимальное давление в казенной части 8 затвора 6, а пьезодатчик - рост давления в динамике процесса, по которому судят о метательном импульсе, развиваемом при выстреле.

Реактивная сила, возникающая после вылета снаряда за дульный срез ствола 4, реверсивно перемещает последний относительно направляющих 2 и 3 совместно с затвором 6. При этом происходит упругое сжатие возвратной пружины 5, а водилом 12 шток 13 гидроцилиндра 14 смещается вправо по чертежу, двигаясь синхронно стволу 4, параллельно затвору 6, своим поршнем воздействуя на несжимаемое рабочее тело, которое аккумулирует энергию отката.

Измеряемое съемкой СКС отклонение стрелки 17 вправо вдоль шкалы 18 регистрирует величину максимального отката, который регламентирован для штатных автоматических пушек.

Достигнув максимального отклонения отката, ствол 4 и затвор 6 останавливаются и практически мгновенно возвращаются в исходное положение под действием сил упругости возвратной пружины 5 и аккумулированной энергии рабочего тела гидроцилиндра 14.

Сила удара перемещающейся массы при встрече с направляющей 3 микшируется в упругом буфере 11.

Описанный цикл колебания подвижной части установки быстро затухает, а ствол 4 и затвор 6 устанавливаются в исходном положении.

Таким образом, предложенная баллистическая установка позволяет одновременно при выстреле регистрировать разнообразные параметры и характеристики, является универсальной для испытаний различных сменных артиллерийских стволов и патронов к ним за счет адаптивности съемных структурных элементов, сменяемых в соответствии с калибром испытываемого ствола и видом патронов.

Использование предложенной конструкции испытательного стенда позволило исключить изготовление специальных дорогостоящих баллистических установок и аттестовать штатные артиллерийские стволы, оснащенные специальным затвором, непосредственно стрельбой различными патронами. Это обеспечило повышение объективности и достоверности результатов совмещенных испытаний, стоимость которых кратно сократилась.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по артиллерийским испытаниям, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления баллистической установки для всего спектра калибров можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к области оружейной техники и может быть использовано при испытаниях патронов и штатных стволов для фиксирования максимального давления при выстреле и его распределения в динамике. Баллистическая установка содержит сменный ствол, смонтированный на лафете и зафиксированный на казенной части затвора соосно стреляющему механизму. Ствол посредством резьбовой гайки взаимодействует с разделительной тарированной шайбой. Штатный артиллерийский ствол установлен с возможностью продольных перемещений в направляющих лафета и накидной резьбовой гайкой кинематически замкнут непосредственно с утолщенной казенной частью затвора, которая жестко связана со штоком гидроаккумулятора, закрепленного на лафете. Тарированная разделительная шайба, выполненная упругой, помещена между накидной резьбовой гайкой и направляющей, на которую с противной стороны опирается возвратная пружина. Казенная часть затвора через дренажный канал сообщается с крешерным механизмом или пьезодатчиком, смонтированным в переходнике. Обеспечивается проведение баллистических испытаний артиллерийских патронов стрельбой непосредственно из штатных артиллерийских стволов, что обеспечивает достоверность измеряемых параметров. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Баллистическая установка, содержащая сменный ствол, смонтированный на лафете и зафиксированный на казенной части затвора соосно стреляющему механизму, причем ствол посредством резьбовой гайки взаимодействует с разделительной тарированной шайбой, отличающаяся тем, что штатный артиллерийский ствол установлен с возможностью продольных перемещений в направляющих лафета и накидной резьбовой гайкой кинематически замкнут непосредственно с утолщенной казенной частью затвора, которая жестко связана со штоком гидроаккумулятора, закрепленного на лафете, а тарированная разделительная шайба, выполненная упругой, помещена между накидной резьбовой гайкой и направляющей, на которую с противной стороны опирается возвратная пружина, при этом казенная часть затвора через дренажный канал сообщается с крешерным механизмом или пьезодатчиком, смонтированным в переходнике.

2. Баллистическая установка по п.1, отличающаяся тем, что на стволе закреплена стрелка, совмещенная со шкалой, продольно установленной на лафете.

3. Баллистическая установка по п.1, отличающаяся тем, что упругая разделительная шайба, размещенная между накидной гайкой на стволе и направляющей лафета, выполнена преимущественно из полиуретана.