УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА КАНАЛА СТВОЛА АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУЖИЯ Российский патент 2013 года по МПК G01N3/56 

Изобретения относится к области артиллерийского оружия и может быть использовано для определения износа канала ствола артиллерийского оружия.

На основе анализа динамики уменьшения начальной скорости снаряда можно определить степень износа канала ствола артиллерийского оружия.

Известно устройство измерения начальной скорости снаряда, которое содержит первый и второй датчики, непосредственно закрепленные на стволе на определенном расстояние друг от друга и блок измерения скорости снаряда, причем выходы первого и второго датчиков соединены с первыми и вторыми входами блока измерения скорости снаряда (Испытания стрелково-пушечного вооружения, Учебное пособие, под общей редакцией М.В. Грязева, изд. Тульского государственного университета, г.Тула, 2006 г., стр.84).

Недостатком данного устройства является отсутствия анализа динамики уменьшения начальной скорости снарядов при стрельбе и как следствие невозможность определить износ канала ствола артиллерийского оружия, кроме того, при стрельбе не учитывается остаток выстрелов до гарантийного срока эксплуатации ствола артиллерийского оружия.

В настоящее время ствол оружия меняется в зависимости от количества выстрелов, при этом гарантийный ресурс работы стволов для пушки ГШ-301 определен 2000 выстрелов, ГШ-30 - 4000 выстрелов, ГШ-6-30А - 6000 выстрелов, ГШ-6-23М - 9000 выстрелов.

Данный подход замены ствола по количеству выстрелов, а не по фактическому состоянию канала ствола, не позволяет использовать полный ресурс эксплуатации стволов.

Результатом изобретения является повышение сроков эксплуатации из-за определения фактического износа ствола артиллерийского оружия, особенно после гарантийного срока службы, которое определяется путем подсчета количества выстрелов.

Данный результат достигается тем, что в устройстве, содержащем первый и второй датчики непосредственно закрепленных на стволе на определенном расстояние друг от друга, и блок измерения скорости снаряда, причем выходы первого и второго датчиков подсоединены с первым и вторым входами блока измерений скорости снаряда, дополнительно введены последовательно соединенные блок анализа скорости движения снаряда, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, передающее устройство, приемное устройство, индикатор, а также блок учета стрельбы, при этом выход блока измерения скорости снаряда соединен с входом блока анализа скорости движения снаряда, выход первого датчика соединен с входом блока учета стрельбы, выход которого соединен со вторым входом блока памяти.

Кроме того, блок анализа скорости движения снаряда состоит из первого, второго и третьего пороговых устройств, задатчика сигналов, элемента ИЛИ, причем выход блока измерения скорости снаряда соединен с входом блока анализа скорости движения снаряда, вход которого является первыми входами пороговых устройств, вторые входы которых соединены с соответственно с первым, вторым и третьим выходами задатчика сигналов, выходы первого, второго и третьего пороговых устройств соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока анализа скорости движения снаряда.

Кроме того, блок учета выстрелов содержит счетчик импульсов, вычитающее устройство, задатчик сигналов и аналого-цифровой преобразователь, при этом вход блока учета выстрелов является входом счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом задатчика сигналов, выход вычитающего устройства соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого является выходом блока учета выстрелов.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства определения износа канала ствола артиллерийского оружия, на фиг.2 - блока анализа скорости движения снаряда.

Устройство определения состояния ствола содержит первый 1 и второй 2 датчики, непосредственно закрепленные на стволе на определенном расстояние друг от друга, и блок 3 измерения скорости снаряда, последовательно соединенные блок 4 анализа скорости движения снаряда, аналого-цифровой преобразователь 5, блок 6 памяти, передающее устройство 7, приемное устройство 8, индикатор 9, блок 10 учета выстрелов, при этом выходы первого 1 и второго 2 датчиков соединены с первым и вторым входами блока 3 измерения скорости снаряда, выход которого соединен с входом блока 4 анализа скорости движения снаряда, выход первого 1 датчика соединен с входом блока 10 учета выстрелов, выход которого соединен со вторым входом блока памяти.

Кроме того, блок 4 анализа скорости движения снаряда состоит из первого 11, второго 12 и третьего 13 пороговых устройств, задатчика 14 сигналов, элемента ИЛИ 15, причем выход 3 блока измерения скорости снаряда соединен с входом блока 4 анализа скорости движения снаряда, вход которого является первыми входами пороговых устройств (11, 12, 13), вторые входы которых соединены с соответственно с первым, вторым и третьим выходами задатчика 14 сигналов, выходы первого 11, второго 12 и третьего 13 пороговых устройств соединены с входами элемента ИЛИ 15, выход которого является выходом блока 4 анализа скорости движения снаряда.

Кроме того, блок 10 учета выстрелов содержит счетчик 16 импульсов, вычитающее устройство 17, задатчик 18 сигналов и аналого-цифровой преобразователь 19, при этом вход блока 10 учета выстрелов является входом счетчика 16 импульсов, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства 17, второй вход которого соединен с выходом задатчика 18 сигналов, выход вычитающего устройства 17 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 19, выход которого является выходом блока 10 учета выстрелов.

В качестве датчиков (1, 2) для измерения начальной скорости снаряда могут быть использованы магнитострикционные, контактные, соленоидные, индукционные, фотоэлектронные (Испытания стрелково-пушечного вооружения, Учебное пособие, под общей редакцией М.В. Грязева, изд. Тульского государственного университета, г.Тула, 2006 г., стр.84).

Магнитострикционные датчики состоят из ствольного сердечника, обмотанного проводом в эмалевой и шелковой изоляции, при этом витки уложены вплотную друг к другу, между сердечником датчика и обмоткой проложен слой изоляции из стеклоткани, обмотка также предохранена изоляцией из стеклоткани, снаружи датчик пропитан лаком, датчики соединены с источником постоянного тока.

Принцип действия соленоидных датчиков заключается в индицировании в соленоиде импульса электрического типа при взаимодействии его с магнитным полем пролетающего снаряда, предварительно намагниченном на специальном устройстве.

Индукционные датчики изготовлены в виде насадки на дульный срез ствола, имеют сварной каркас, состоящий из двух корпусов катушек, соединенных между собой стяжками. На стволе датчик крепится накидной гайкой и разрезными кольцами. Обмотки датчика включены параллельно и подключены к цепи переменного тока. Измерительной базой является расстояние между вертикальными плоскостями, проходящими через середины катушек.

Принцип действия датчиков основан на амплитудной модуляции постоянного тока, протекающего через обмотки катушек при пересечении снарядом магнитного поля датчика.

Фотоэлектронные датчики изготовлены в виде двух рам мишеней, на конструкции которых расположены источники и приемники излучения, при пролете снаряда экранируется световой поток первого и второго датчиков, вследствие чего возникают электрические импульсы, которые подаются после усиления на блок формирования временных импульсов.

В качестве критерия работоспособности ствола используется понятие живучести ствола.

Живучесть ствола - это способность ствола сохранять основные характеристики оружия в определенных условиях боевого применения и при интенсивном разогреве ствола противостоять механическому воздействию в основном ведущих поясков снаряда (Авиационное артиллерийское вооружение, под редакцией Н.А. Лобачева, издание ВВИА имени проф. Н.Е. Жуковского, 2005 г.).

Живучесть стволов является важнейшим фактором, определяющим живучесть оружия в целом, а также боевые, эксплуатационные и экономические характеристики систем артиллерийского вооружения в целом.

Живучесть считается исчерпанной, когда начальная скорость уменьшается на 5% от номинального значения.

Основной причиной износа ствола является разгар канала ствола вследствие теплового воздействия порохового газа, температура которого достигает 2500…3000 K, и больших сил трения между нарезами и ведущим пояском.

В настоящее время живучесть стволов авиационных пушек находится в пределах 3000…4000 выстрелов и зависит от баллистических характеристик и режима огня.

Устройство работает следующим образом.

В процессе стрельбы при движении снаряда по стволу под действием давления пороховых газов и реакции ведущего пояска стенки ствола деформируются, когда волна деформации достигает сечения, где установлен датчик, в его обмотке возникает импульс ЭДС.

Сигналы с выхода первого 1 датчика поступают на вход блока учета выстрелов и соответственно на вход счетчика 16 импульсов, с выхода которого сигналы поступают на первый вход вычитающего устройства 17, на второй вход которого поступают сигналы с выхода задатчика 18 сигналов.

Сигнал с выхода задатчика 18 сигналов соответствует гарантийному ресурсу работы стволов, например для пушки ГШ -301 гарантийный ресурс определен 2000 выстрелов, ГШ-30 - 4000 выстрелов, ГШ-6-30А - 6000 выстрелов, ГШ-6-23М - 9000 выстрелов.

В процессе стрельбы с выхода вычитающего устройства 17 сигнал, пропорциональный остатку гарантийного ресурса работы стволов, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 19, с выхода которого сигнал поступает на второй вход блока памяти 6, с выхода которого через передающее 7 и приемное 8 устройства поступает на вход индикатора 9.

На выходе индикатора 9 высвечивается информация об остатке гарантийного ресурса ствола артиллерийского оружия.

После окончания гарантийного ресурса ствола артиллерийского оружия повышается актуальность вопроса о фактическом износе ствола.

При этом на основе анализа изменений скорости снаряда можно определить степень износа канала ствола оружия.

По импульсам первого и второго датчиков блок 3 измерения скорости снаряда осуществляет измерения в соответствии с выражением

$$V_{ср}=\frac{Б}{t}$$

где Б - величина базы, расстояние между датчиками; t -время прохождения снарядом этого расстояния.

Начальная скорость снаряда определяется в соответствии с выражением

$$V_0=V_{ср}+\Delta V$$

Поправка ΔV определяется по таблицам, рассчитанным по формулам внутренней баллистики и согласованным с помощью опытно-теоретического коэффициента, который для заданного орудия и условий стрельбы является постоянным.

Сигнал, пропорциональный скорости движения снаряда, поступает на вход блока 4 анализа скорости движения снаряда, с входа которого поступает на первые входы пороговых устройств (11, 12, 13), на вторые входы которых поступают сигналы соответственно с первого, второго и третьего выходов задатчика 14 сигналов.

Сигналы с первого, второго и третьего выходов задатчика 14 сигналов соответствуют заданным значениям начальной скорости снаряда (меньше эталонного значения скорости на 1%, 2,5% и 5%).

При этом живучесть канала ствола считается исчерпанной, когда начальная скорость уменьшается на 5% от номинального значения.

В зависимости от текущих значений начальной скорости с выходов первого 11, или второго 12, или третьего 13 пороговых устройств сигналы через элемент ИЛИ 15, через аналого-цифровой преобразователь 5 поступают на первый вход блока 6 памяти, с выхода которого сигналы через передающее устройство 7, приемное устройство 8 поступают на вход индикатора 9.

На выходе индикатора 9 высвечивается информация о состоянии ствола в виде сообщений «износ ствола незначительный», «износ ствола 50%» и «полный износ ствола».

Таким образом, повышается эксплуатационная надежность авиационного оружия за счет выдачи информации о текущих значениях выработки гарантийного срока и фактическом износе ствола оружия.

Наличие данной информации особенно после выработки гарантийного срока обеспечивает повышение срока эксплуатации артиллерийского оружия за счет эксплуатации по фактическому состоянию износа ствола.

Изобретения относится к области артиллерийского оружия и может быть использовано для определения износа канала ствола артиллерийского оружия. Устройство для определения износа канала ствола оружия содержит первый и второй датчики, непосредственно закрепленные на стволе, на определенном расстоянии друг от друга, и блок измерения скорости снаряда, причем выходы первого и второго датчиков подсоединены с первым и вторым входами блока измерений скорости снаряда. При этом дополнительно введены последовательно соединенные блок анализа скорости движения снаряда, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, передающее устройство, приемное устройство, индикатор, а также блок учета выстрелов, при этом выход блока измерения скорости снаряда соединен с входом блока анализа скорости движения снаряда, выход первого датчика соединен с входом блока учета выстрелов, выход которого соединен со вторым входом блока памяти. Технический результат изобретения - повышение сроков эксплуатации за счет эксплуатации по фактическому состоянию износа снаряда. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для определения износа канала ствола оружия, содержащее первый и второй датчики, непосредственно закрепленные на стволе на определенном расстоянии друг от друга, и блок измерения скорости снаряда, причем выходы первого и второго датчиков соединены с первым и вторым входами блока измерения скорости снаряда, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные блок анализа скорости движения снаряда, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, передающее устройство, приемное устройство, индикатор, а также блок учета выстрелов, при этом выход блока измерения скорости снаряда соединен с входом блока анализа скорости движения снаряда, выход первого датчика соединен с входом блока учета выстрелов, выход которого соединен со вторым входом блока памяти.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок анализа скорости движения снаряда состоит из первого, второго и третьего пороговых устройств, задатчика сигналов, элемента ИЛИ, причем выход блока измерения скорости снаряда соединен с входом блока анализа скорости движения снаряда, вход которого является первыми входами пороговых устройств, вторые входы которых соединены с соответственно с первым, вторым и третьим выходами задатчика сигналов, выходы первого, второго и третьего пороговых устройств соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока анализа скорости движения снаряда.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок учета выстрелов содержит счетчик импульсов, вычитающее устройство, задатчик сигналов и аналого-цифровой преобразователь, при этом вход блока учета выстрелов является входом счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом задатчика сигналов, выход вычитающего устройства соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого является выходом блока учета выстрелов.