ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ЗА РАБОТОЙ СЪЁМНОЙ РУБАШКИ ОХЛАЖДЕНИЯ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО СТВОЛА Российский патент 2015 года по МПК F41A13/04 F41A13/12 

Изобретение относится к области комбинированных измерительных приборов для одновременного определения нескольких контрольных параметров, например при работе универсального наружного охлаждения артиллерийского ствола (сокращенно - артствола или просто - ствола) [1].

Известно, что при стрельбе происходит нагрев и перегрев стенок артствола, что ведет к негативным процессам, связанным: с искривлением ствола с дальнейшим уменьшением дальности, меткости, точности и кучности стрельбы; с механическим износом и уменьшением ресурса и надежности ствола; с возможностью взрыва ствола при выстреле с гибелью личного состава; с вынужденным прекращением стрельбы на 60-120 минут с целью охлаждения ствола; со значительным снижением боевой эффективности; с реальной опасностью обнаружения огневой позиции, уничтожения орудия и всего личного состава со стороны противника и с др. негативными последствиями [2, 3]. Нельзя допускать нагрев наружной стенки ствола до 573К, т.к. при этой температуре уже начинают развиваться вышеперечисленные негативные процессы [1-8].

В буксируемой ствольной артиллерии критическая температура ствола определяется по степени нагрева жидкости в тормозной системе отката ствола при стрельбе и выдвижением сигнального стержня. В самоходных артиллерийских установках (САУ) применяется температурный датчик замера уровня нагрева ствола с выводом оперативных данных на прибор, который размещен на панеле пульта управления и контроля.

При нагреве ствола буксируемой или самоходной артиллерии до 573К подается команда «Прекратить стрельбу!», и в течение 60 минут выдерживается режим молчания, температура ствола при этом понижается до 373К (открывается возможность продолжения стрельбы несколькими снарядами), а при молчании в течение 2-3 часов - понижается до температуры окружающей среды (открывается возможность стрельбы - без ограничения числа снарядов) [6]. Эти опасные проблемы исчезают при использовании съемной универсальной рубашки охлаждения артствола [1]. Необходимо, чтобы все секции съемной рубашки охлаждения плотно прилегали к наружной поверхности артствола, т.к. воздушная подушка размером 1-5 мм будет затормаживать процесс его эффективного охлаждения [1].

Таким образом, необходимо отметить, что в образцах буксируемой ствольной артиллерии отсутствует пульт управления и контроля, в том числе и за работой съемной рубашки охлаждения [1]. Систему контроля за критической температурой ствола буксируемой артиллерии, связанную с нагревом жидкости в тормозной системе отката ствола после выстрела и выдвижением сигнального стержня, можно принять за прототип.

За аналог можно принять систему управления и контроля за нагревом артствола САУ, которая состоит из датчика термопарного типа, стационарно закрепленного на внешней поверхности ствола, сигнал от которого поступает на пульт управления и контроля, на котором размещен прибор контроля температуры стрелочного типа (термометр), показывающий реальную температуру внешней поверхности ствола в любое время, а также размещен переключатель типа «Включено - отключено», позволяющий производить контроль в режиме «Включено» [4-7].

Для создания пульта управления и контроля за работой съемной рубашки охлаждения артиллерийского ствола [1] нужно провести анализ работы всей системы, выявить необходимость и места размещения различных датчиков, разработать блок-схему прохождения сигналов с выводом данных на пульт управления и контроля.

Анализ работы съемной рубашки охлаждения ствола [1] показывает, что (см. фиг.4 в [1]) необходимо разместить:

1) пневматический датчик давления воздушного баллона 21 (в левой станине арторудия);

2) гидравлический датчик давления гофрированной емкости (гофрированного баллона) 22 (в левой станине);

3) датчик уровня заполнения жидким охладителем гофрированного баллона 22 (в левой станине);

4) датчики замера расхода воздуха вертушечного типа во входном 18 и выходном 20 коллекторах;

5) датчики замера расхода жидкого охладителя вертушечного типа во входном 18 и выходном 20 коллекторах;

6) пневматические датчики давления во входном 18 и выходном 20 коллекторах;

7) гидравлические датчики давления во входном 18 и выходном 20 коллекторах;

8) датчики (термопарного типа) замера температуры ствола, охладителей, стенок рубашки охлаждения;

9) датчик замера температуры окружающей среды;

10) датчики степени сжатия верхних и нижних частей секций рубашки охлаждения артствола при закручивании замков-стяжек;

11) датчики давления и расхода жидких и воздушных охладителей в каналах гидравлической и пневматической систем, а также рубашки охлаждения артствола и др.

Рассмотрим подробнее новую конструкцию и состав съемной рубашки охлаждения артствола, показанную на фиг.1 и фиг.2. Так, на фиг.1 показана конструктивная схема одной из секций рубашки охлаждения артствола, где:

1 - артствол (верхняя область); 2 - наружная поверхность артствола (верхняя граница); 3 - охлаждающий канал сектора рубашки охлаждения (в верхней части); 4 - наружная поверхность сектора рубашки охлаждения артствола (верхняя часть); 5 - входной канал жидкого (воздушного) охладителя (над верхней секционной частью); 6 - ребро верхней части сектора рубашки охлаждения артствола; 7 - датчик (термопарного типа) замера температуры наружной поверхности сектора рубашки охлаждения артствола (верхней части); 8 - датчик замера температуры жидкого (воздушного) охладителя в канале секции рубашки охлаждения артствола (в верхней части); 9 - датчик замера температуры наружной поверхности артствола (в верхней точке) - в виде подвижной подпружиненной вертикальной термопары; 10 - датчик замера температуры наружной и конечной поверхности ребра сектора рубашки охлаждения артствола (в верхней части); 11 - пневматический датчик замера давления воздуха в канале секции рубашки охлаждения артствола (в верхней части); 12 - гидравлический датчик замера давления жидкого охладителя в канале секции рубашки охлаждения артствола (в верхней части); 13 - датчик замера температуры окружающей среды; 14 - пневматический датчик вертушечного типа замера расхода воздуха в канале секции рубашки охлаждения артствола (в верхней части); 15 - гидравлический датчик вертушечного типа замера расхода жидкого охладителя в канале рубашки охлаждения артствола (в верхней части); 16 - правый стыковочный узел соединения секционной части входного канала подачи охладителя в рубашку охлаждения артствола (в верхней части); 17 - верхняя часть сектора рубашки охлаждения артствола; 18 - правый стыковочный фланец секции рубашки охлаждения артствола (верхняя часть); 19 - правый стыковочный фланец секции рубашки охлаждения артствола (нижняя часть); 20 - правый датчик контроля кнопочного типа плотного соединения обеих частей секции рубашки охлаждения артствола при их закрытии стяжными замками (замками-стяжками); 21 - гидравлический датчик вертушечного типа замера расхода жидкого охладителя в канале секции рубашки охлаждения артствола (в нижней части); 22 - правый замок-стяжка закрытия обеих частей секции рубашки охлаждения артствола; 23 - пневматический датчик вертушечного типа замера расхода воздуха в канале секции рубашки охлаждения артствола (в нижней части); 24 - гидравлический датчик замера давления жидкого охладителя в канале секции рубашки охлаждения артствола (в нижней части); 25 - пневматический датчик замера давления воздуха в канале секции рубашки охлаждения артствола (в нижней части); 26 - датчик (термопарного типа) замера температуры наружной конечной поверхности ребра рубашки охлаждения артствола (в нижней части); 27 - датчик (термопарного типа) замера температуры наружной поверхности артствола (в нижней части) - в виде подвижной подпружиненной вертикальной термопары; 28 - датчик (термопарного типа) замера температуры жидкого (воздушного) охладителя в канале секции рубашки охлаждения артствола (в нижней части); 29 - датчик (термопарного типа) замера температуры наружной поверхности секции рубашки охлаждения артствола (нижней части); 30 - ребро нижней части секции рубашки охлаждения артствола; 31 - артствол (нижняя область); 32 - наружная поверхность артствола (нижняя граница); 33 - охлаждающий канал секции рубашки охлаждения (в нижней части); 34 - наружная поверхность секции рубашки охлаждения артствола (нижняя часть); 35 - левый замок-стяжка закрытия обеих частей секции рубашки охлаждения артсвола; 36 - левый датчик контроля кнопочного типа плотного соединения обеих частей секции рубашки охлаждения артствола при их закрытии замками-стяжками; 37 - нижняя часть секции рубашки охлаждения артствола; 38 - левый стыковочный фланец секции рубашки охлаждения артствола (нижняя часть); 39 - левый стыковочный фланец секции рубашки охлаждения артствола (верхняя часть); 40 - левый стыковочный узел соединения секционной части входного канала подачи охладителя в рубашку охлаждения артствола (в верхней части).

На фиг.2 показаны входной и выходной коллекторы новой рубашки охлаждения артствола, где: 41 - входной канал системы подачи жидкого (воздушного) охладителя в рубашку охлаждения артствола через входной коллектор; 42 - выходной коллектор рубашки охлаждения артствола (верхняя часть); 43 - пневматический датчик замера давления воздуха в выходном коллекторе рубашки охлаждения артствола; 44 - гидравлический датчик замера давления жидкого охладителя в выходном коллекторе рубашки охлаждения артствола; 45 - верхняя часть рубашки охлаждения артствола; 46 - ребро охлаждения (верхняя часть); 47 - пневматический датчик расхода воздуха вертушечного типа; 48 - гидравлический датчик расхода жидкого охладителя вертушечного типа; 49 - пневматический датчик замера давления воздуха во входном коллекторе рубашки охлаждения; 50 - гидравлический датчик замера давления жидкого охладителя во входном коллекторе рубашки охлаждения артствола; 51 - входной коллектор рубашки охлаждения артствола (верхняя часть); 52 - внутренний кольцевой канал входного коллектора рубашки охлаждения артствола (верхняя часть); 53 - внутренний кольцевой канал входного коллектора рубашки охлаждения артствола (нижняя часть); 54 - входной коллектор рубашки охлаждения артствола (нижняя часть); 55 - пробка слива жидкого (воздушного) охладителя из входного коллектора; 56 - замок-стяжка закрытия обеих частей входного коллектора рубашки охлаждения артствола; 57 - датчик контроля кнопочного типа плотного соединения обеих частей входного коллектора и данной секции рубашки охлаждения артствола при их закрытии замками-стяжками; 58 - нижняя часть рубашки охлаждения артствола; 59 - ребро охлаждения (нижняя часть); 60 - датчик контроля кнопочного типа плотного соединения обеих частей выходного коллектора и данной секции рубашки охлаждения артствола при их закрытии замками-стяжками; 61 - замок-стяжка закрытия обеих частей выходного коллектора рубашки охлаждения артствола; 62 - выходной коллектор рубашки охлаждения артствола (нижняя часть); 63 - пробка слива жидкого (воздушного) охладителя из выходного коллектора; 64 - гидравлический датчик расхода жидкого охладителя вертушечного типа; 65 - пневматический датчик расхода воздуха вертушечного типа; 66 - выходной канал выходного коллектора системы подачи жидкого (воздушного) охладителя в рубашку охлаждения артствола через входной коллектор.

Для обеспечения работы выносного пульта управления и контроля должна использоваться штатная батарейка (или батарейки), например пальчикового или прямоугольного (квадратного) типов.

Для повышения надежности, ресурса, живучести и эффективности данного пульта предлагается утилизировать механическую энергию движения жидкого и воздушного охладителя в каналах гидравлической и пневматической систем обеспечения работоспособности рубашки охлаждения артствола, а также во внутренних каналах самой рубашки охлаждения - путем конструктивного размещения на осях всех расходомерных датчиков вертушечного типа микрогенераторов, получаемый при этом электроток предлагается направлять:

а) непосредственно в пульт управления и контроля - при полностью разряженной штатной батарейке или при ее отсутствии - в период стрельбы арторудия;

б) в систему подзарядки штатной батарейки при ее разряжении не более 50% и в систему обеспечения работоспособности пульта управления и контроля;

в) в электронакопитель (при исправной штатной батарейке) - для дальнейшего использования: при обеспечении работоспособности пульта управления и контроля в период молчания арторудия, для подзарядки аккумуляторных батарей различного назначения (для автомобилей, бронетехники, агрегатов, радиостанций и др.), для обеспечения работы стартера при прямом запуске двигателей военно-транспортных и боевых машин и агрегатов, для подзарядки батареек штатных и личных фонариков военнослужащих, для обеспечения подсветки в ночное время (боевой карты командира и др. документов, палатки пункта технического обслуживания и ремонта, палатки для личного состава, сигнальными огнями площадки, например, для обеспечения посадки вертолета и др.).

Данная система утилизации механической энергии и превращения ее в электрическую способна работать в различных боевых и климатических условиях, а также при появлении неисправностей в системах обеспечения охлаждения артствола.

Рассмотрим подробнее экстремальные ситуации и варианты неисправностей, при которых обеспечивается утилизация и получение электротока:

1) при исправной рубашке охлаждения артствола:

а) при функционировании только гидравлической системы обеспечения охлаждения артствола (будут задействованы все микрогенераторы гидравлической системы, включая рубашку охлаждения);

б) при функционировании только пневматической системы (будут задействованы все микрогенераторы пневматической системы, включая рубашку охлаждения);

в) при функционировании одновременно гидравлической и пневматической систем, предполагая, что одна из них (например, гидравлическая) обеспечивает работу рубашки охлаждения, а другая (например, пневматическая) обеспечивает пополнение воздушных баллонов в левой и правой станинах арторудия, продувку внутреннего канала орудия после выстрела, заправку внешних воздушных баллонов запуска дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и др. техники и вооружения; (будут задействованы: все микрогенераторы гидравлической системы, включая рубашку охлаждения; все микрогенераторы пневматической системы, за исключением тех, которые расположены в каналах рубашки охлаждения);

2) при неисправной рубашке охлаждения артствола:

а) при функционировании только гидравлической системы обеспечения охлаждения артствола, исключая рубашку охлаждения, жидкий охладитель будет пополнять гофрированный баллон в левой станине, а затем - перекачиваться в гофрированный баллон в правой станине и наоборот (будут задействованы все микрогенераторы гидравлической системы, кроме тех, что расположены на входе и выходе коллекторов и во внутренних каналах рубашки охлаждения);

б) при функционировании только пневматической системы обеспечения охлаждения артствола, исключая рубашку охлаждения, сжатый воздух будет:

пополнять воздушные баллоны в левой и правой станинах арторудия, обеспечивать продувку внутреннего канала арторудия после выстрела, производить заправку внешних баллонов запуска дизельных ДВС и др. техники и вооружения (будут задействованы все микрогенераторы пневмосистемы, кроме тех, что расположены на входе и выходе коллекторов и во внутренних каналах рубашки охлаждения;

в) при функционировании одновременно гидравлической и пневматической систем обеспечения охлаждения артствола, исключая рубашку охлаждения (будут задействованы все микрогенераторы этих систем, за исключением тех, что расположены на входном и выходном коллекторах, а также во внутренних каналах рубашки охлаждения артствола).

Работа пульта управления и контроля (при разряженной штатной батарейке или при ее отсутствии) в аварийной ситуации будет обеспечиваться даже тогда, когда будет функционировать только один микрогенератор, утилизированный электроток от которого будет направляться непосредственно в пульт и в электронакопитель - в ходе стрельбы арторудия, а в период молчания арторудия - работа пульта будет обеспечиваться от электронакопителя.

На основе анализа работоспособности универсальной съемной рубашки охлаждения артствола и возможных отказов - предлагаются общие правила перевода из одного режима охлаждения в другой.

1. Самым эффективным является режим вынужденного жидкостного охлаждения. Он может быть применен при безотказной и безаварийной работе всех механизмов, приборов контроля, а также при наличии необходимого количества жидкого охладителя, например дизельного горючего (топлива). Перевод на следующий, менее эффективный режим - режим естественного жидкостного охлаждения - должен осуществляться при условиях, когда: а) отсутствует необходимый объем жидкого охладителя для обеспечения вынужденной конвекции, а имеющиеся запасы жидкого охладителя - позволяют полностью заполнить только все каналы рубашки охлаждения; б) возникли неисправности в системе обеспечения вынужденной конвекции жидкого охладителя - до входа в рубашку охлаждения и - после выхода из нее. И при вынужденной, и при естественной конвекции жидкого охладителя необходимо в рубашке охлаждения поддерживать зону критических давлений - для получения максимально возможных значений коэффициента теплоотдачи к данному жидкому охладителю [1].

2. Режим вынужденного воздушного охлаждения является несколько менее эффективным, чем жидкостного. Он может быть применен: при выходе из строя гидравлической системы; при отсутствии жидкого охладителя на огневой позиции; при безотказной и безаварийной работе всех механизмов пневмосистемы, включая рубашку охлаждения. Перевод на следующий, менее эффективный режим - режим естественного воздушного охлаждения - должен осуществляться при условиях, когда: а) возникли неисправности в системе обеспечения вынужденной конвекции воздуха (воздушного охладителя) - до входа в рубашку охлаждения и - после выхода из нее, хотя последнее не играет большой роли, т.к. воздух после прохождения рубашки охлаждения может сбрасываться в атмосферу. Для обеспечения повышенных максимально возможных значений коэффициентов теплоотдачи необходимо поддерживать возможно максимальные значения давления воздуха в рубашке охлаждения.

3. Режим «Без охладителей» является самым менее эффективным и малозатратным, по сравнению с предыдущими, т.к. внутренние каналы рубашки охлаждения заполнены окружающим воздухом при нормальном атмосферном давлении, а тепло отводится через оребренную круглыми ребрами наружную поверхность съемной рубашки охлаждения. Такой режим может быть применен, когда: а) вышли из строя все системы обеспечения вынужденной и естественной конвекции жидких и воздушных охладителей; б) нарушена герметичность рубашки охлаждения или обнаружены другие повреждения (например, смятие охлаждающих каналов); в) одновременно выполняются предыдущие подпункты а) и б).

Для примера рассмотрим некоторые неисправности вынужденного жидкостного охлаждения артствола, причины их возникновения и способы их устранения:

1) Жидкий охладитель не поступает во входной коллектор 51 рубашки охлаждения артствола (см. фиг.2). Причины: а) пробита трубка входного канала 41 (см. фиг.2) секции №1, например, осколком снаряда противника; б) нарушена гидроизоляция межсекционных стыковочных узлов, например 40, 16 (см. фиг.1); в) нарушена гидравлическая система создания давления и перекачки жидкого охладителя при утилизации механической энергии отдачи ствола при выстреле арторудия. Необходимо: а) устранить пробоину в трубке входного канала 41 (см. фиг.2) секции №1 или заменить неисправную трубку данной секции на новую; б) проверить и подтянуть стыковочные межсекционные узлы; в) перевести вынужденную жидкостную систему охлаждения на естественную, для чего закрыть входные и выходные краны рубашки охлаждения, через отверстие от вывернутого гидравлического датчика 50 (см. фиг.2) дополнить входной коллектор 52 жидким охладителем, ввернуть гидравлический датчик 50 на свое место, проверить температуру ствола, продолжить стрельбу.

2) Жидкий охладитель плохо (при малом давлении) поступает в охлаждающие каналы секции №3 рубашки охлаждения артствола. Причины: а) ослабло гидравлическое соединение между стыковочными фланцами секции №2 и №3 рубашки охлаждения артствола; б) изношена или порвана резиновая гидроизоляционная уплотнительная прокладка между стыковочными фланцами №2 и №3. Необходимо: а) подтянуть гайки стыковочных фланцев секций №2 и №3; б) заменить резиновую гидроизоляционную уплотнительную прокладку между стыковочными фланцами №2 и №3; в) перевести систему охлаждения в режим «Без охладителей», для чего закрыть входной кран входного канала 41 (см. фиг.2), перевести поступление жидкого охладителя обратно в гофрированную емкость (в гофрированный баллон) левой или правой станины, обеспечивая перекачку охлаждающей жидкости из одного гофрированного баллона в другой, минуя рубашку охлаждения, что желательно - для обеспечения работы датчиков расхода вертушечнго типа с микрогенераторами - для утилизации механической энергии движения жидкого охладителя и превращения ее в электрическую, или вообще отключить гидравлическую часть системы утилизации механической энергии артствола при выстреле, слить остатки жидкого охладителя из входного и выходного коллекторов через сливные отверстия, открутив сливные пробки 55, 63 (см. фиг.2), проверить температуру артствола, продолжить стрельбу.

3) Не повышается и не поддерживается постоянным давление в кольцевом канале 52, 53 (см. фиг.2) входного коллектора рубашки охлаждения артствола. Причины: а) нарушена гидроизоляция между верхней 51 (см. фиг.2) и нижней 54 частями входного коллектора из-за слабой закрутки замка-стяжки 56 (см. фиг.2); б) нарушена гидроизоляция между верхней 51 (см. фиг.2) и нижней 54 частями входного коллектора из-за разрыва или износа резиновой гидроизоляционной прокладки. Необходимо: а) подтянуть замок-стяжку 56 (см. фиг.2); б) заменить резиновую гидроизоляционную прокладку; в) если это невозможно, то перевести систему охлаждения в режим «Без охладителей», проверить температуру артствола, продолжить стрельбу.

4) Повреждена поверхность и каналы, например секции №4 рубашки охлаждения (или только верхней части, или только нижней части, или сразу обеих частей) артствола, упало давление, образовалась течь жидкого охладителя. Причины: а) из-за попадания осколка снаряда противника в секцию №4 оказалась пробитой или только наружная, или наружная вместе с внутренней стенкой рубашки охлаждения данной секции (или только верхней части, или только нижней части, или обеих частей); б) повреждение получено случайно при неправильной транспортировке и обслуживании. Необходимо: а) заменить неисправную секцию №4 на новую из ЗИПа (если это позволяют время и условия); б) перевести систему охлаждения в режим «Без охладителей», проверить температуру артствола, продолжить стрельбу.

5) Не повышается и не поддерживается постоянным давление в кольцевом канале выходного коллектора 42, 62 (см. фиг.2) рубашки охлаждения артствола. Причины: а) нарушена гидроизоляция между верхней 42 и нижней 62 частями выходного коллектора из-за слабой закрутки замка-стяжки 61 (см. фиг.2); б) нарушена гидроизоляция между верхней 42 и нижней 62 частями выходного коллектора из-за разрыва или износа резиновой гидроизоляционной прокладки. Необходимо: а) подтянуть замок-стяжку 61 (см. фиг.2); б) заменить резиновую гидроизоляционную прокладку; в) если это невозможно, то перевести систему охлаждения в режим «Без охладителей», проверить температуру артствола, продолжить стрельбу.

6) Не поступает сигнал от, например, правого датчика 20 (см. фиг.1) кнопочного типа (какой-либо секции). Причины: а) не затянут замок-стяжка 22 (см. фиг.1); б) датчик 20 вышел из строя. Необходимо: а) закрутить замок-стяжку 22 (см. фиг.1) до необходимого уровня; б) заменить датчик 20 (если есть возможность и время) или закрутить замок-стяжку до необходимого уровня и продолжить стрельбу. (Эта неисправность является общей для всех режимов (видов) охлаждения, как с охладителями, так и без них.)

На фиг.3 представлена блок-схема системы контроля и управления работой съемной рубашки охлаждения артствола, включая пульт управления и контроля. Показаны все датчики контроля, сигналы от которых поступают в блок сбора информации. Нумерация секций рубашки охлаждения начинается со стороны дульного тормоза, около которого крепится входной коллектор 51 (см. фиг.2). Датчики, расположенные в верхней части секции рубашки охлаждения, показаны на фиг.3 в строке «верх», а датчики, расположенные в нижней части рубашки охлаждения, - в строке «низ». Датчики, расположенные на границе верхней и нижней частей рубашки охлаждения, показаны на фиг.3 - по центру двух строк «верх», «низ».

Приняты следующие обозначения:

T₁ - показания датчика замера температуры поверхности артствола (например, 9, см. фиг.1);

Т₂ - показания датчика замера температуры охладителя в канале рубашки охлаждения артствола (например, 8, см. фиг.1);

Т₃ - показания датчика замера температуры наружной поверхности сектора рубашки охлаждения артствола (например, 7, см. фиг.1);

Т₄ - показания датчика замера температуры наружной и конечной поверхности ребра сектора рубашки охлаждения артствола (например, 10, см. фиг.1);

Т₅ - показания датчика замера температуры окружающей среды (например, 13, см. фиг.1);

Р _{в кан.} - показания пневматического датчика давления воздуха в канале рубашки охлаждения артствола (например, 11, см. фиг.1);

Р _{ж кан.} - показания гидравлического датчика давления жидкого охладителя в канале рубашки охлаждения артствола (например, 12, см. фиг.1);

Р _{в вх. колл.} - показания пневматического датчика давления воздуха в кольцевом канале входного коллектора рубашки охлаждения артствола (например, 49, см. фиг.2);

Р _{ж вх. колл.} - показания гидравлического датчика давления жидкого охладителя в кольцевом канале входного коллектора рубашки охлаждения артствола (например, 50, см. фиг.2);

Р _{в вых. колл.} - показания пневматического датчика давления воздуха в кольцевом канале выходного коллектора рубашки охлаждения артствола (например, 43, см. фиг.2);

Р _{ж вых. колл.} - показания гидравлического датчика давления жидкого охладителя в кольцевом канале выходного коллектора рубашки охлаждения артствола (например, 44, см. фиг.2);

Р _{ж балл.} - показания гидравлического датчика давления жидкого охладителя в гофрированном баллоне (в левой или в правой станине арторудия);

Р _{в балл.} - показания пневматического датчика давления воздуха в баллоне (в левой или в правой станине арторудия);

V _{ж балл.} - показания датчика уровня жидкого охладителя в гофрированном баллоне (в левой или в правой станине арторудия);

ρ W _{в кан.} - показания пневматического датчика расхода воздуха в канале рубашки охлаждения артствола (например, 14, см. фиг.1);

ρ W _{ж кан.} - показания гидравлического датчика расхода жидкого охладителя в канале рубашки охлаждения артствола (например, 15, см. фиг.1);

ρ W _{в вх. колл.} - показания пневматического датчика расхода воздуха на входе в кольцевой канал входного коллектора рубашки охлаждения артствола (например, 47, см. фиг.2);

ρ W _{ж вх. колл.} - показания гидравлического датчика расхода жидкого охладителя на входе в кольцевой канал входного коллектора рубашки охлаждения артствола (например, 48, см. фиг.2);

ρ W _{в вых. колл.} - показания пневматического датчика расхода воздуха на выходе кольцевого канала выходного коллектора рубашки охлаждения артствола (например, 65, см. фиг.2);

ρ W _{ж вых. колл.} - показания гидравлического датчика расхода жидкого охладителя на выходе из кольцевого канала выходного коллектора рубашки охлаждения артствола (например, 64, см. фиг.2);

ρ W _{ж из балл.} - показания гидравлического датчика расхода жидкого охладителя из гофрированного баллона (в левой или в правой станине арторудия);

ρ W _{в из балл.} - показания пневматического датчика расхода воздуха из баллона (в левой или в правой станине арторудия);

СУ (ж) - сигнал о срабатывании специального устройства (СУ) создания гидравлического давления при утилизации механической энергии отката ствола при выстреле (например, см. в [1]: 16, фиг.4; фиг.5-7);

СУ (в) - сигнал о срабатывании специального устройства (СУ) создания пневматического давления при утилизации механической энергии отката ствола при выстреле (например, см. в [1]: 16, фиг.4; фиг.5-7);

ДКПЗ (л) - показания левого датчика контроля плотности закрытия верхней и нижней частей секции рубашки охлаждения артствола;

ДКПЗ (п) - показания правого датчика контроля плотности закрытия верхней и нижней частей секции рубашки охлаждения артствола.

Из блока сбора информации (см. фиг.3) вся получаемая информация поступает в блок обработки и анализа информации, где осуществляются следующие процессы:

- обработка и анализ температур; определяются средние температуры наружного нагрева всего ствола, охладителей, стенок рубашки охлаждения;

при обнаружении температуры ствола 500К и более хотя бы в одном месте (одним датчиком в секции рубашки охлаждения) - эта информация сразу же (в первую очередь) передается в следующий блок - блок выработки командного сигнала;

- обработка и анализ информации о надежном закрытии верхней и нижней частей всех секций рубашки охлаждения артствола, при непоступлении сигнала хотя бы от одного датчика кнопочного типа - информация сразу же передается в блок выработки командного сигнала;

- обработка и анализ информации о давлениях в пневматической и гидравлической системах, при несанкционированных падениях давления в каком-либо агрегате, канале, устройстве - информация сразу же передается в следующий блок - блок выработки командного сигнала;

- обработка и анализ информации о расходе жидкого охладителя и воздуха в гидравлической и пневматической системах, при обнаружении утечки или непоступления охладителей в рубашку охлаждения - сразу же эта информация передается в следующий блок - блок выработки командного сигнала;

- обработка и анализ информации о работе специального устройства (СУ) создания воздушного и гидравлического давления при утилизации механической энергии отдачи ствола при выстреле, при неисправности, например при разгерметизации гофрированного жидкостного (воздушного) подвижного участка, - информация сразу же поступает в следующий блок - блок выработки командного сигнала;

- обработка и анализ информации о перенастройке используемой в данный момент системы (вида) охлаждения артствола из-за неисправностей, например, гидравлической системы при подготовке к переходу на другой режим охлаждения артствола, например при переходе с вынужденного жидкостного охлаждения на естественное жидкостное, - необходимо: закрыть краны входа и выхода жидкого охладителя рубашки охлаждения, предварительно наполнив им все коллекторы и каналы всех секций рубашки охлаждения; создать область критических давлений; отключить гидравлическую часть специального устройства по созданию давления в гидравлической системе - при его неисправности, или перевести в режим работы, исключая рубашку охлаждения, т.е. в режим перекачки жидкого охладителя из гофрированного баллона левой станины - в гофрированный баллон правой станины и наоборот - для обеспечения работы датчиков расхода вертушечного типа с микрогенераторами - для утилизации механической энергии движения жидкого охладителя в каналах и превращения ее в электрическую, необходимую для повышения эффективности работы пульта управления и контроля; после этих операций сигнал о готовности к переводу на другой режим (вид) охлаждения поступит в следующий блок - блок выработки командного сигнала.

Далее из блока обработки и анализа информации (см. фиг.3) вся обработанная и проанализированная информация поступает в блок выработки командного сигнала, где формируются следующие сообщения, которые далее поступают на пульт управления и контроля:

- «Стрельба разрешена - неограниченно», когда безотказно функционируют все необходимые системы, агрегаты и сама рубашка охлаждения, а температура ствола не поднимается выше 423К, это могут быть режимы гидравлической системы;

- «Стрельба разрешена - n выстрелов», когда рубашка охлаждения работает в режиме вынужденного или естественного воздушного охлаждения, а также в режиме «Без охладителей», когда температура ствола поднялась до 500К;

- «Стрельба запрещена», когда: температура ствола приблизилась к 573К; возникли неисправности в гидравлической или в пневматической системах;

не до упора закручены замки-стяжки (или хотя бы один замок-стяжка) рубашки охлаждения; не закончены подготовительные операции при переводе системы охлаждения из одного режима (вида) в другой;

- информация в постоянном режиме при любых видах охлаждения: температура артствола; температура окружающей среды; время на охлаждение ствола до первого выстрела; время на охлаждение ствола до температуры окружающей среды; вид электропитания пульта: батарейка, микрогенераторы, электронакопитель;

- «Неисправности» - кратко перечисляются неисправности и недостатки в работе рубашки охлаждения и обеспечивающих систем;

- «Что сделать» - кратко перечисляются команды для устранения недостатков в работе рубашки охлаждения и обеспечивающих систем, при устранении всех недостатков и выполнении команд - снова формируется сообщение о разрешении стрельбы.

На фиг.4 представлена конструктивная схема пульта управления и контроля за работой съемной рубашки охлаждения артиллерийского ствола, которая содержит следующие элементы:

- в центре - рычажный переключатель «Вкл. - откл.»;

- в верхней части - транспарант «Стрельба запрещена»;

- в средней части (в левой половине) - перечислены все применяемые в изобретении виды (типы, режимы) охлаждения артствола, справа от каждого названия размещен выключатель кнопочного типа, слева от каждого выключателя размещена контрольная лампочка, над которой написано слово «Да», а справа - контрольная лампочка и слово «Нет»;

- в средней части (в правой половине) - транспарант «Неисправности», а правее - транспарант «Что сделать», где для каждого вида (типа) охлаждения предусмотрены свои информационные поля (ячейки, окна, кадры);

- внизу средней части - информационные окна, где в любое время при включении пульта высвечиваются данные о температуре артствола, о температуре окружающей среды, о времени на охлаждение ствола до первого выстрела, о времени на охлаждение ствола до температуры окружающей среды, о виде электропитания (от батарейки, от микрогенераторов, от электронакопителя);

- в нижней части - транспарант «Стрельба разрешена: неограниченно; n - выстрелов».

Рассмотрим работу данного пульта в статике и в динамике.

В статическом положении предполагается, что орудие развернуто на огневой позиции, все секции съемной рубашки охлаждения закреплены на стволе. Степень закрутки замков-стяжек необходимо проверить на табло пульта управления и контроля, для чего нужно включить пульт (перевести центральный рычажный переключатель в верхнее положение «Вкл.»). Если, например, в секторе «Неисправности» появится информация: «не затянут правый замок-стяжка секции №3», то это будет означать, что этот замок ослаблен и не докручен, в правом секторе «Что сделать» должна появиться информация: «закрутить до упора». После устранения этой неисправности информация из этих секторов исчезнет. Другие неисправности могут высвечиваться на табло как в статике, так и в динамике, т.е. при ведении боевой или учебной стрельбы. При контрольном (и любом) включении пульта также обязательно должна высвечиваться информация о температуре ствола (она будет равна температуре окружающей среды, если включение пульта осуществлено до начала стрельбы), о температуре окружающей среды. На остальных табло в этой части пульта («Время на охлаждение ствола до первого выстрела»; «Время на охлаждение ствола до температуры окружающей среды») - будет высвечиваться: «00 - минут».

Далее необходимо выбрать вид (тип, способ, режим) охлаждения, здесь может быть 5 вариантов. При выборе вида охлаждения, например «Жидкостное - вынужденная конвекция», необходимо проверить всю гидравлическую систему, включая специальное устройство (СУ) создания гидравлического давления, подсоединить ее к входному каналу 41 (см. фиг.2) системы подачи жидкого охладителя в рубашку охлаждения артствола через входной коллектор 51 (см. фиг.2), соединить выходной канал 66 (см. фиг.2) с системой слива жидкого охладителя в гофрированные баки, расположенные в левой и правой станинах арторудия, только после этого можно проверить на уже включенном пульте готовность данного вида охлаждения к работе. Для этого нужно справа от надписи «Жидкостное» нажать круглый выключатель кнопочного типа, после чего должна загореться одна из лампочек: слева - «Да», что означает полную готовность вида охлаждения к работе; справа - «Нет», что означает - неготовность, т.е. обнаружены какие-либо недостатки и неисправности. Далее необходимо справа от надписи «Вынужденная конвекция» нажать прямоугольный выключатель кнопочного типа, после чего должна загореться одна из лампочек: слева «Да», что означает полную готовность вида охлаждения к работе; справа - «Нет», что означает неготовность, т.е. обнаружены какие-то неисправности и недостатки, которые должны появиться на табло «Неисправности». При загорании хотя бы одной лампочки «Нет» - в верхней части пульта будет высвечиваться транспарант «Стрельба запрещена». После их устранения справа от надписей «Жидкостное - вынужденная конвекция» должны загореться обе лампочки - «Да», что будет означать полную готовность данного вида охлаждения к работе. При загорании обеих лампочек «Да» - на пульте погаснет (исчезнет) верхний транспарант «Стрельба запрещена» и высветится нижний транспарант «Стрельба разрешена - неограниченно». Этот вид охлаждения признан основным и главным, т.к. является самым эффективным среди остальных. Предполагается, что применение других видов охлаждения артствола будет происходить в случае выхода из строя основного. Хотя могут возникнуть ситуации, когда изначально можно использовать, например, вид «Воздушное охлаждение - вынужденная конвекция», если жидкий охладитель не доставлен на огневую позицию, а заправка гофрированных баллонов в станинах арторудия - не была заранее произведена (на месте постоянной дислокации артиллерийского подразделения). В этом случае необходимо перенастроить гидравлическую систему - в пневматическую, правильно подсоединить входные и выходные коллекторы рубашки охлаждения артствола, после чего

- произвести проверку на пульте управления и контроля, задействуя выключатели у надписей «Воздушное, «Вынужденная конвекция». При загорании хотя бы одной из двух лампочек «Нет», расположенных справа от надписей «Воздушное», «Естественная конвекция» - в правой части пульта в секторах «Неисправности», «Что сделать» появится информация о недостатках и неисправностях и о способах их устранения, а на верхнем табло пульта высветится транспарант «Стрельба запрещена». После устранения недостатков и неисправностей должны загореться обе лампочки «Да», должен погаснуть транспарант «Стрельба запрещена» и высветиться нижний транспарант «Стрельба разрешена - неограниченно».

Изначальными также могут стать режимы охлаждения: а) «Жидкостное - естественная конвекция»; б) «Воздушное - естественная конвекция»; - например, при выходе из строя гидравлической или пневматической системы (или обеих систем - одновременно), например, при транспортировке, техобслуживании, при разворачивании оборудования на огневой позиции и др., т.е. до начала стрельбы. Для режима «Жидкостное - естественная конвекция» необходимо: отсоединить все входные и выходные каналы от рубашки охлаждения и установить заглушки; заполнить внутренние каналы рубашки охлаждения жидким охладителем и создать зону критических давлений, проверить герметичность всех секций рубашки охлаждения, проверить закрутку замков-стяжек, после чего - нажать на пульте соответствующие выключатели кнопочного типа, при этом должны загореться две лампочки «Да» и высветиться нижний транспарант «Стрельба разрешена - неограниченно». Для режима «Воздушное - естественная конвекция» - необходимо выполнить такие же операции, заполнить рубашку охлаждения сжатым воздухом, установить максимально возможное давление.

Последний (пятый) вид охлаждения артствола «Без охладителей» изначально может быть применен в случаях: а) если у номеров боевого расчета арторудия (у солдат и сержантов) не было времени на настройку, подсоединение и проверку жидкостной (или воздушной) системы охлаждения, т.к., например, после занятия огневой позиции сразу же (экстренно) поступила команда начать стрельбу; б) если в ходе транспортировки, на марше, при обслуживании боевой техники и вооружения, при разворачивании оборудования на огневой позиции были нанесены дефекты и неисправности, например смяты внутренние каналы одной (двух, трех) секций съемной рубашки охлаждения, которые были обнаружены непосредственно только перед совершением марша, на марше, при занятии огневой позиции и разворачивании арторудия и оборудования, перед стрельбой, а времени на замену неисправных секций рубашки охлаждения - не было, да и самих новых секций в ЗИПе могло не оказаться, и т.д.

При таком виде охлаждения артствола командир орудия обязан проверить крепление всех секций съемной рубашки охлаждения на стволе, затем осуществить проверку на пульте управления и контроля. Для чего необходимо включить пульт, нажать круглый выключатель кнопочного типа справа от надписи «Без охладителей». Если загорится лампочка «Да», то должен высветиться нижний транспарант «Стрельба разрешена - неограниченно». Если загорится лампочка «Нет», то должен высветиться верхний транспарант «Стрельба запрещена», а в секторах «Неисправности», «Что сделать» - должна появиться информация о неисправностях, о способах их устранения. При данном виде охлаждения, в принципе, может быть одна неисправность, связанная с недокруткой замков-стяжек, после устранения которой высветится нижний транспарант «Стрельба разрешена - неограниченно». Отключение пульта производится переводом центрального выключателя в нижнее положение «Откл.».

Статическим положением пульта управления и контроля также можно считать его нахождение в штатной упаковке (в ящике, в портфеле) без выносного кабеля или с кабелем, с вынутыми из гнезда батарейками.

В динамике предполагается, что пульт управления и контроля будет работать в ходе стрельбы арторудия. Командир орудия (или оператор, или номер расчета) обязан включать пульт через каждые 5-10 минут.

Рассмотрим работу пульта в динамике при различных видах охлаждения артствола:

1) вид охлаждения: «Жидкостное - вынужденная конвекция». При таком виде охлаждения могут возникнуть различные ситуации, связанные с неисправностями в гидравлической системе. На табло пульта в секторе «Неисправности» и в секторе «Что сделать» будет появляться типичная и ожидаемая информация, которая собрана и показана в таблице 1, а также заложена в блок-схему системы управления и контроля.

При получении данной информации командир орудия (оператор, номер расчета) должен действовать по следующему алгоритму: реально оценить сложившуюся обстановку, выбрать на данный момент (если позволяют условия боя) самое оптимальное решение, основанное на следующих логических ступенях:

а) надо попытаться быстро восстановить основную и самую эффективную гидравлическую систему вынужденного охлаждения артствола в ходе боя, если не удастся - то восстановить ее в период молчания на огневой позиции или - при техобслуживании и ремонте - в ремонтном подразделении (на техзоне, в парке, в полевых условиях);

б) если не удалось быстро устранить неисправность, то надо пытаться применить следующий вид охлаждения, в данном случае - «Жидкостное - естественная конвекция»;

в) если по различным причинам не удалось быстро ввести в строй второй тип охлаждения, то нужно пытаться применить третий: «Воздушное - вынужденная конвекция»;

г) если условия боя и обстоятельства не позволили внедрить третий тип охлаждения, то надо стремиться к применению четвертого: «Воздушное - естественная конвекция»; д) если было невозможно внедрить четвертый тип охлаждения, то надо быстро перевести в пятый: «Без охладителей».

Реальное техническое состояние всей системы охлаждения артствола, условия боя, темп стрельбы и др. факторы могут заставить командира орудия (оператора или номера расчета) принять одно единственное и правильное решение, возможен вариант, когда необходимо быстро перевести основную систему охлаждения, например, сразу в пятый тип: «Без охладителей».

После устранения недостатков или после перевода на другой вид охлаждения сразу должна загореться лампочка «Да», расположенная справа от надписи вида охлаждения, затем должен высветиться нижний транспарант «Стрельба разрешена - неограниченно».

Таблица 1 Неисправности Что сделать 1. Обнуление давления во входном коллекторе, образование течи в стыковочных узлах верхней и нижней частей рубашки охлаждения а) закрутить замок-стяжку входного коллектора; б) заменить гидроизоляционные прокладки в узлах стыковки внутреннего кольцевого канала входного коллектора 2. Отсутствие расхода в секции 34 рубашки охлаждения, образование течи в межфланцевом соединении секций №3 и №4 а) затянуть гайки на стыковочных фланцах секций №3 и №4; б) заменить гидроизоляционную прокладку между стыковочными фланцами №3, №4; в) перевести на др. вид охлаждения: «Без охладителей» 3. Отсутствие расхода и обнуление давления в нижней части секции №3 рубашки охлаждения, пробиты внутренние каналы, образование течи
а) заменить секцию №3 рубашки охлаждения на новую из состава ЗИПа; б) перевести на др. вид охлаждения: «Без охладителей» 4. Отсутствие поступления жидкого охладителя во входной канал рубашки охлаждения, выход из строя специального устройства создания воздушного и гидравлического давления а) перевести на др. вид охлаждения: «Жидкостное - естественная конвекция»; б) перевести на др. вид охлаждения: «Без охладителей» 5. Отсутствие расхода и давления охладителя на участке: от гофрированного баллона до входного канала во входной коллектор рубашки охлаждения, нарушение герметичности, образование течи охладителя а) заменить трубопроводы гидросистемы; б) перевести на др. вид охлаждения: - или «Жидкостное - естественная конвекция»; - или «Воздушное - вынужденная конвекция»; - или «Воздушное - естественная конвекция»; - или «Без охладителей»

2) вид охлаждения: «Жидкостное - естественная конвекция». При этом виде охлаждения артствола могут возникнуть ситуации, связанные с неисправностью рубашки охлаждения. Основные предполагаемые и типичные неисправности и пути их устранения собраны и показаны в таблице 2, а также заложены в блок-схему системы контроля и управления. На табло пульта управления и контроля будет высвечиваться подобная и др. информация. Обязательно загорятся две лампочки «Нет», расположенные справа от надписей «Жидкостное» и «Естественная конвекция», высветится верхний транспарант «Стрельба запрещена».

После устранения неисправностей и перевода на др. вид охлаждения должны загореться лампочки «Да», расположенные справа от надписей «Жидкостное», «Естественная конвекция», должен высветиться нижний транспарант «Стрельба разрешена - неограниченно».

Таблица 2 Неисправности Что сделать 1. Потеря давления в коллекторах и секциях рубашки охлаждения, образование течи во фланцевом соединении секций №2, №3 а) подтянуть гайки фланцевого соединения секций №2, №3; б) заменить гидроизоляционную прокладку между фланцами секций №2, №3; в) перевести на др. вид охлаждения: «Без охладителей» 2. Потеря давления и расхода в каналах верхней части секции №4 рубашки охлаждения, пробиты каналы, образование течи охладителя а) заменить секцию №4 на новую из ЗИПа; б) перевести на др. вид охлаждения: «Без охладителей» 3. Отсутствие расхода охладителя в каналах секций №1, №4 (в верхней части), в каналах секций №2, №3 (в нижней части), смятие каналов с внешней стороны а) заменить секции №№1, 2, 3, 4 на новые из ЗИПа; б) перевести на др. вид охлаждения: «Без охладителей» 4. Наличие охладителя в рубашке охлаждения 60% а) дозаправить рубашку охлаждения до 100% через входной коллектор; б) перевести на др. вид охлаждения: - или «Воздушное - вынужденная конвекция»; - или «Воздушное - естественная конвекция»; - или «Без охладителей»

3) вид охлаждения: «Воздушное - вынужденная конвекция». При этом виде охлаждения артствола могут возникнуть ситуации, связанные с пневмосистемой, с рубашкой охлаждения и др. Основные предполагаемые и типичные неисправности и пути их устранения собраны и показаны в таблице №3, а также введены в блок-схему системы управления и контроля.

Предполагается, что на табло пульта управления и контроля будет появляться подобная информация. При появлении хотя бы одной неисправности должны загореться две лампочки «Нет», расположенные справа от надписей «Воздушное» и «Вынужденная конвекция», обязательно должен высветиться верхний транспарант «Стрельба запрещена».

После устранения недостатков и неисправностей или после перевода на др. вид охлаждения должны загореться две лампочки «Да», расположенные справа от надписей «Воздушное» и «Вынужденная конвекция», а также должен высветиться нижний транспарант «Стрельба разрешена - неограниченно».

Таблица 3 Неисправности Что сделать 1. Отсутствие давления воздуха в пневмосистеме и в рубашке охлаждения, неисправно специальное устройство создания воздушного и гидравлического давления а) произвести ремонт или замену специального устройства; б) перевести на др. вид охлаждения; «Без охладителей» 2. Пониженные значения расхода и давления в канале подвода воздуха к баллону в левой станине, образование утечки воздуха через трещину в подводящей трубке а) произвести ремонт или замену подводящей трубки пневмосистемы в левой станине; б) перевести на др. вид охлаждения: - или «Воздушное - естественная конвекция»; - или «Без охладителей» 3. Падение давления и расхода во внутреннем кольцевом канале входного коллектора, утечка воздуха в зоне стыковки верхней и нижней частей входного коллектора а) закрутить до упора замок-стяжку на входном коллекторе; б) заменить гидроизоляционные прокладки в стыковочных местах внутреннего кольцевого канала входного коллектора; в) перевести на др. вид охлаждения: «Без охладителей» 4. Падение давления и расхода в верхней части секции №3, разрыв каналов охлаждения, утечка воздуха а) заменить секцию №3 на новую из ЗИПа; б) перевести на др. вид охлаждения: «Без охладителей» 5. Отсутствие расхода в верхней части секции №2 рубашки охлаждения, смятие каналов а) заменить секцию №2 на новую из ЗИПа; б) перевести на др. вид охлаждения: «Без охладителей»

4) вид охлаждения: «Воздушное - естественная конвекция». При таком виде охлаждения ствол будет нагреваться быстрее, может появиться информация:

«Стрельба разрешена - n - выстрелов», после осуществления этих выстрелов может появиться верхний транспарант «Стрельба запрещена», а также - информация: «Время на охлаждение ствола до первого выстрела - m - минут» и «Время на охлаждение ствола до температуры окружающей среды - х - минут», загорятся две лампочки «Нет»: справа от надписей «Воздушное», «Естественная конвекция». После выдержки необходимого времени молчания арторудия должны загореться две вышеуказанные лампочки «Да», появится информация: внизу - «Стрельба разрешена - n - выстрелов» (при охлаждении ствола до температуры 373К) или «Стрельба разрешена - неограниченно» (при охлаждении ствола до температуры окружающей среды). При таком виде охлаждения артствола могут возникнуть ситуации, связанные с неисправностью рубашки охлаждения и др. Воздух в рубашке охлаждения находится под давлением в несколько десятков атмосфер. Основной неисправностью будет являться утечка воздуха и падение давления в рубашке охлаждения, на табло справа от надписей «Воздушное», «Естественная конвекция» загорятся две лампочки «Нет», высветится верхний транспарант «Стрельба запрещена». При устранении неисправностей - загорятся две соответствующие лампочки «Да» и высветится нижний транспарант «Стрельба разрешена - неограниченно». Скорее всего, произвести ремонт рубашки охлаждения с дозаправкой ее внутренних каналов воздухом и повышением давления в ходе боя не удастся, да и эффективность этого вида охлаждения не очень отличается от пятого вида «Без охладителей. Если давление упадет до атмосферного и если отсоединить входные и выходные каналы рубашки охлаждения, то этот четвертый вид охлаждения перейдет в пятый: «Без охладителей». Командиру орудия останется только нажать круглый выключатель кнопочного типа - справа от надписи: «Без охладителей».

5) вид охлаждения: «Без охладителей». При таком виде охлаждения ствола практически работает «сухая» рубашка охлаждения с круглыми ребрами, поэтому критический нагрев ствола наступит еще раньше, внизу появится транспарант: «Стрельба разрешена - n - выстрелов». После совершения этого количества выстрелов температура ствола будет еще больше, появится верхний транспарант: «Стрельба запрещена», а также появится информация:

«Время на охлаждение ствола до первого выстрела - m - минут» и «Время на охлаждение ствола до температуры окружающей среды - х - минут», загорится лампочка «Нет» справа от надписи «Без охладителей». После соблюдения необходимого времени молчания арторудия ствол охладится, загорится соответствующая лампочка «Да», появится нижний транспарант: «Стрельба разрешена - неограниченно», если температура ствола сравнялась с температурой окружающей среды, или - транспарант: «Стрельба разрешена - n - выстрелов», если ствол охладился до температуры 373К. При такой системе охлаждения артствола возможен только один вид неисправностей - слабая закрутка замков-стяжек на какой-либо одной или нескольких секциях рубашки охлаждения, об этом появится информация в секторе «Неисправности», а в секторе «Что сделать» - высветится вспомогательная информация: например, «закрутить левый замок-стяжку на секции №2», загорится лампочка «Нет» (справа от надписи «Без охладителей»), высветится верхний транспарант: «Стрельба запрещена», после устранения этой неисправности загорится соответствующая лампочка «Да», высветится нижний транспарант:

«Стрельба разрешена - неограниченно».

Если позволят условия боя, безопасность, время, наличие ЗИПа и наличие жидкого охладителя, то командир орудия обязан попытаться восстановить работоспособность первого вида охлаждения: «Жидкостное - вынужденная конвекция» - прямо на огневой позиции или после боя - в полевых или стационарных ремонтных подразделениях.

Научной новизной данного изобретения являются:

1) разработка конструктивной схемы системы управления и контроля за работой универсальной съемной рубашки охлаждения артствола;

2) разработка (с учетом военной эргономики) конструктивной схемы выносного пульта управления и контроля за работой следующих пяти видов охлаждения артствола при использовании универсальной съемной рубашки охлаждения: «Жидкостное - вынужденная конвекция», «Жидкостное - естественная конвекция», «Воздушное - вынужденная конвекция», «Воздушное - естественная конвекция», «Без охладителей»;

3) разработка блок-схемы прохождения сигналов от датчиков контроля до выносного пульта управления и контроля за работой универсальной съемной рубашки охлаждения артствола;

4) разработка алгоритма действий командира орудия (оператора, номера расчета) в боевой обстановке при появлении различных неисправностей в универсальной съемной рубашке охлаждения артствола и в системах обеспечения ее функционирования;

5) осуществление одновременного контроля и замера температуры наружной стенки артствола в нескольких фиксированных равноудаленных друг от друга точках - в верхней и нижней частях артствола - подвижными вертикальными подпружиненными датчиками контроля термопарного типа, что позволяет более точно определять локальную и среднюю температуру нагрева артствола при стрельбе и в период его охлаждения (в период молчания арторудия) при различных режимах охлаждения универсальной съемной рубашкой охлаждения;

6) осуществление одновременного контроля и замера температуры в верхних и нижних частях всех секций рубашки охлаждения артствола следующих элементов конструкции, веществ и окружающей среды - для определения точных расчетов временных характеристик нагрева ствола при стрельбе и его охлаждения при режиме молчания арторудия - при различных видах охлаждения: а) наружной поверхности артствола; б) жидкого (воздушного) охладителя во внутренних каналах рубашки охлаждения в условиях вынужденной (естественной) конвекции; в) наружной цилиндрической (межреберной) поверхности рубашки охлаждения; г) верхней (нижней) конечной поверхности круглого ребра рубашки охлаждения; д) окружающей среды;

7) осуществление одновременного контроля за работой датчиков давления и расхода жидких и воздушных охладителей в гидравлической и пневматической системах до входа в рубашку охлаждения артствола, во всех внутренних каналах ее секций и после выхода из нее;

8) поддержание во внутренних каналах всех секций съемной универсальной рубашки охлаждения артствола: зоны критических давлений - при естественной и вынужденной конвекции жидкого охладителя - для увеличения коэффициента теплоотдачи в 2-3 раза за счет теплофизических свойств; повышенного давления - при естественной и вынужденной конвекции воздуха (воздушного охладителя) - для повышения коэффициента теплоотдачи;

9) возможность системы контроля и управления в любое время одновременно определять следующие параметры с выводом информации на табло пульта управления и контроля при различных режимах охлаждения артствола съемной универсальной рубашкой охлаждения: а) вид и место неисправностей, способы их устранения; б) количество допустимых выстрелов до нагрева артствола до критической температуры, после чего поступает команда о запрете стрельбы; в) время на допустимое охлаждение ствола - для поступления команды на разрешение (продолжение) стрельбы несколькими снарядами; г) время на охлаждение ствола до температуры окружающей среды - для поступления команды о разрешении стрельбы неограниченно; д) плотность закрытия верхних и нижних частей всех секций универсальной съемной рубашки охлаждения артствола замками-стяжками; е) разновидность обеспечения электропитанием пульта управления и контроля за работой съемной универсальной рубашки охлаждения;

10) осуществление электропитания выносного пульта управления и контроля за работой универсальной съемной рубашки охлаждения артствола не только штатной батарейкой (пальчикового, квадратного типов), но и электротоком, получаемым при утилизации механической энергии движения охладителей в каналах;

11) утилизация механической энергии движения жидкого (или воздушного) охладителя в каналах и превращение ее в электрическую - путем размещения микрогенераторов на осях гидравлических (пневматических) расходомерных датчиков вертушечного типа - в гидравлической (или пневматической) системе обеспечения охлаждения артствола на участках: от специального устройства создания гидравлического (или пневматического) давления при утилизации механической энергии отдачи ствола при стрельбе - до входа в рубашку охлаждения артствола; во внутренних (верхних и нижних) каналах рубашки охлаждения; после рубашки охлаждения;

12) повышенная эффективность, надежность и живучесть пульта управления и контроля при любых боевых и климатических условиях, при возникновении различных неисправностей и недостатков в системах обеспечения работы рубашки охлаждения артствола и в ней самой, возможность поддержания работоспособности пульта: при разряженной штатной батареи или при ее отсутствии; при стрельбе арторудия и в период его молчания - за счет применения электронакопителя утилизированного электротока, полученного при работе всех, нескольких или даже только одного микрогенератора; 13) применение электронакопителя - не только для обеспечении работоспособности пульта управления и контроля в период стрельбы и молчания арторудия, но и для: подзарядки аккумуляторных батарей различного назначения (для автомобилей, бронетехники, агрегатов, радиостанций и др.); обеспечения работы стартера при прямом запуске двигателей военно-транспортных и боевых машин и агрегатов; подзарядки батареек штатных и личных фонариков военнослужащих; обеспечения подсветки в ночное время (боевой карты командира и др. документов, палатки пункта технического обслуживания и ремонта, палатки для личного состава, сигнальными огнями площадки, например для обеспечения посадки вертолета, и др.).

На основании вышеизложенного можно более шире, многограннее и точнее описать отличительные черты предлагаемого изобретения. За аналог принята система управления и контроля за нагревом артиллерийского ствола, состоящая из датчика термопарного типа, стационарно закрепленного на поверхности ствола, и пульта управления и контроля, состоящего из термометра стрелочного типа, и рычажного переключателя типа «Включено - отключено», позволяющего в режиме «Включено» определять температуру ствола.

Предлагаемое изобретение отличается от аналога тем, что:

- замер температуры артствола осуществляется несколькими вертикально-подвижными датчиками термопарного типа, размещенными друг от друга на одинаковых расстояниях в верхних и нижних частях секций съемной универсальной рубашки охлаждения артствола;

- одновременно осуществляется замер и контроль других параметров работы съемной универсальной рубашки охлаждения и всей системы обеспечения ее работы, например давления и расхода жидкого (воздушного) охладителя, степени закрутки замков-стяжек закрытия верхних и нижних частей секций рубашки охлаждения, температуры охладителя в каналах рубашки охлаждения, температуры наружных поверхностей рубашки охлаждения, включая конечные и самые удаленные точки круглых ребер, температуры окружающей среды, уровня заполнения гофрированного баллона жидким охладителем и др.;

- создана блок-схема, состоящая из блока сбора информации, блока обработки и анализа информации, блока выработки командного сигнала, в которой сигналы от различных датчиков проходят через все блоки, а результирующая информация выводится на табло выносного пульта управления и контроля командира орудия (оператора, номера расчета);

- пульт управления и контроля является выносным и конструктивно содержит: переключатели пяти видов охлаждения с сигнальными лампочками «Да», «Нет», например «Жидкостное - вынужденная конвекция», «Жидкостное - естественная конвекция», «Воздушное - вынужденная конвекция», «Воздушное - естественная конвекция», «Без охладителей»; транспаранты: в верхней части пульта - «Стрельба запрещена», в нижней части пульта - «Стрельба разрешена: неограниченно; n - выстрелов»; в правой средней части пульта - секторы для информации: «Неисправности», «Что сделать»; внизу средней части пульта - постоянно высвечивающиеся при любом включении пульта транспаранты: «Температура ствола средняя: «t»°C», «Температура окружающей среды: «t»°C», «Время на охлаждение ствола до первого выстрела: «m» минут», «Время на охлаждение ствола до температуры окружающей среды: «х» минут», «Электропитание: батареи, микрогенераторы, электронакопитель»;

- разработан алгоритм действия командира орудия (оператора, номера расчета) при обнаружении какой-либо неисправности, позволяющий быстро и правильно выбрать одно самое оптимальное и эффективное решение из нескольких предлагаемых возможных мер по устранению аварийной ситуации, включая решение о переводе на другой вид охлаждения артствола, используя высвечивающуюся информацию в секторах пульта «Неисправности» и «Что сделать»;

- пульт управления и контроля позволяет в любое время, в любую погоду, при любых боевых (учебных) действиях, при стрельбе или в период молчания: а) с большой точностью контролировать степень нагрева артствола при стрельбе; б) эффективно применять различные виды охлаждения артствола при помощи съемной универсальной рубашки охлаждения; в) оперативно получать новую информацию о возникших неисправностях и их местоположении в секторах съемной универсальной рубашки охлаждения артствола и в системах обеспечения ее работы, включая систему контроля и управления; г) оперативно и одновременно получать текущую информацию: о температуре нагрева арствола при стрельбе, о температуре окружающей среды, о времени на охлаждение ствола до первого разрешенного выстрела, о времени на охлаждение ствола до температуры окружающей среды, о количестве возможных и разрешенных выстрелов до граничной и запрещенной температуры нагрева ствола при стрельбе (n - выстрелов, неограниченно), о видах электропитания пульта в момент его работы; д) организовывать устранение неисправностей и ремонт в период молчания арторудия на огневой позиции (а далее - в полевых или стационарных ремонтных подразделениях) - для быстрейшей возможности включения в работу основного и самого эффективного вида охлаждения артствола - при использовании съемной универсальной рубашки охлаждения «Жидкостное - вынужденная конвекция»;

- бесперебойное электропитание пульта управления и контроля при стрельбе и в период молчания арторудия обеспечивается: а) сменными штатными батарейками (пальчикового или прямоугольного (квадратного) типа);

б) электротоком, получаемым при утилизации механической энергии движения жидкого охладителя (или воздуха) по каналам гидро-пневмосистем, по внутренним каналам рубашки охлаждения артствола - путем размещения в них гидравлических и пневматических расходомеров вертушечного типа, на валах которых конструктивно установлено по одному микрогенератору; в) в аварийных ситуациях - электротоком от нескольких или даже только от одного микрогенератора; причем получаемый электроток может использоваться: непосредственно для обеспечения работы пульта (при разряженной штатной батарейке или при ее отсутствии); для подзарядки штатной батарейки; для сохранения в электронакопителе с дальнейшим расходом в период молчания для: подзарядки аккумуляторных батарей различного назначения (для автомобилей, бронетехники, агрегатов, радиостанций и др.), обеспечения работы стартеров при прямом запуске двигателей военно-транспортных и боевых машин и агрегатов, подзарядки батареек штатных и личных фонариков военнослужащих, обеспечения подсветки в ночное время (боевой карты командира и др. документов, палатки пункта технического обслуживания и ремонта, палатки для личного состава, сигнальными огнями площадки, например для обеспечения посадки вертолета, и др.).

Данное изобретение повысит боеготовность, боеспособность, неуязвимость, живучесть, безопасность, боевую эффективность, ресурс и экономичность существующей и перспективной отечественной ствольной артиллерии.

Список источников информации

1. Алтунин В.А., Монда В.А. Артиллерийский ствол с универсальным наружным охлаждением // Патент на изобретение РФ №2458305. Бюл. №22 от 10.08.2012 г.

2. Клочков А.С., Корольков Н.Н., Музыченко В.Я. и др. Основания устройства и конструкция орудий и боеприпасов наземной артиллерии (Учебник). М.: Воениздат. 1976. 459 с.

3. Орлов Б.В., Ларман Э.К., Маликов В.Г. Устройство и проектирование стволов артиллерийских орудий. М.: Изд-во «Машиностроение», 1975. 432 с.

4. Алтунин В.А., Монда В.А. Основные направления создания систем контроля за тепловыми процессами при стрельбе ствольной артиллерии // Сб. матер. докл. 21-й Всеросс. межвуз. научно-техн. конф. «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий». Сек. №4: «Проблемы диагностики современных техносистем». Казань: Изд-во «Отечество», 2009. 4. 1. С.321-322.

5. Монда В.А., Алтунин В.А. Разработка систем контроля перспективных артиллерийских систем наземного, авиационного и космического базирования // Матер. докл. 3 Международ. научно-техн. конф. «Современные технологии и материалы - ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения». «Авиакосмические технологии, современные материалы и оборудование» («АКТО-2010»). Сек. №4: «Проблемы управления объектами и процессами в авиакосмической отрасли. Применение информационных технологий». Казань: Изд-во «Вертолет», 2010. Т.2. С.298-311.

6. Алтунин В.А., Монда В.А. Разработка конструктивных схем жидкостной и газовой артиллерии // Труды 45 чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э.Циолковского. РАН. ИИЕТ РАН. РАКЦ. Сек. №2: «Проблемы ракетной и космической техники». (Калуга, 14-16 сентября 2010 г.). Казань: Изд-во «Центр Оперативной Печати». 2011. С.211-226.

7. Алтунин В.А., Монда В.А., Яновская М.Л. Разработка новых конструктивных схем ствольной артиллерии на основе критических тепловых нагрузок // Матер. 6 Международ. научно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики». («АНТЭ - 2011»). Казань: Изд-во КНИТУ - КАИ им. А.Н.Туполева, 2011. Т.2, С.625-629.

8. Алтунин К.В., Алтунин В.А., Галимов Ф.М., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Обухова Л.А., Платонов Е.Н., Щиголев А.А., Демиденко В.П., Монда В.А., Яновская М.Л. Разработка датчиков и систем контроля аномальных тепловых процессов в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях // Труды 8 школы-семинара молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е.Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». Сек. №4: «Диагностика, надежность и долговечность элементов энергооборудования». Национальный комитет по тепломассообмену РАН. Казанский научный центр РАН. Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН (АКАДЕМЭНЕРГО). Институт механики и машиностроения КазНЦ РАН. Академия наук РТ. Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ (КНИТУ-КАИ). Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ). (16-18 октября 2012 г.). Казань: Изд-во КГЭУ, 2012. С.491-496.

Изобретение относится к области артиллерии. Система управления и контроля за нагревом артиллерийского ствола состоит из датчика термопарного типа, закрепленного на поверхности ствола, и пульта управления и контроля, состоящего из термометра стрелочного типа и рычажного переключателя типа «Включено-отключено», позволяющего в режиме «Включено» определять температуру ствола. Замер температуры артиллерийского ствола осуществляется несколькими вертикально-подвижными датчиками термопарного типа, размещенными друг от друга на одинаковых расстояниях в верхних и нижних частях секций съемной универсальной рубашки охлаждения артиллерийского ствола. Повышается боеготовность ствольной артиллерии. 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.

1. Система управления и контроля за нагревом артиллерийского ствола, состоящая из датчика термопарного типа, закрепленного на поверхности ствола, и пульта управления и контроля, состоящего из термометра стрелочного типа и рычажного переключателя типа «Включено-отключено», позволяющего в режиме «Включено» определять температуру ствола, отличающаяся тем, что замер температуры артиллерийского ствола осуществляется несколькими вертикально-подвижными датчиками термопарного типа, размещенными друг от друга на одинаковых расстояниях в верхних и нижних частях секций съемной универсальной рубашки охлаждения артиллерийского ствола.

2. Система управления и контроля по п.1, отличающаяся тем, что одновременно осуществляется замер и контроль параметров работы съемной универсальной рубашки охлаждения и всей системы обеспечения ее работы, например давления и расхода жидкого или воздушного охладителя, степени закрутки замков - стяжек закрытия верхних и нижних частей секций рубашки охлаждения, температуры охладителя в каналах рубашки охлаждения, температуры наружных поверхностей рубашки охлаждения, включая конечные и самые удаленные точки круглых ребер, температуры окружающей среды, уровня заполнения гофрированного баллона жидким охладителем.

3. Система управления и контроля по п.1, отличающаяся тем, что создана блок-схема, состоящая из блока сбора информации, блока обработки и анализа информации, блока выработки командного сигнала, в которой сигналы от датчиков проходят через все блоки, а результирующая информация выводится на табло выносного пульта управления и контроля командира орудия, оператора, номера расчета.

4. Система управления и контроля по п.1, отличающаяся тем, что пульт управления и контроля является выносным и конструктивно содержит: переключатели пяти видов охлаждения с сигнальными лампочками «Да», «Нет», например, «Жидкостное - вынужденная конвекция», «Жидкостное - естественная конвекция», «Воздушное - вынужденная конвекция», «Воздушное - естественная конвекция», «Без охладителей»; транспаранты: в верхней части пульта - «Стрельба запрещена», в нижней части пульта - «Стрельба разрешена: неограниченно; n - выстрелов»; в правой средней части пульта - секторы для информации: «Неисправности», «Что сделать»; внизу средней части пульта - постоянно высвечивающиеся при любом включении пульта транспаранты: «Температура ствола средняя: «t» °C», «Температура окружающей среды: «t» °С», «Время на охлаждение ствола до первого выстрела: «m» минут», «Время на охлаждение ствола до температуры окружающей среды: «x» минут», «Электропитание: батареи, микрогенераторы, электронакопитель».

5. Система управления и контроля по п.4, отличающаяся тем, что бесперебойное электропитание пульта управления и контроля при стрельбе и в период молчания артиллерийского орудия обеспечивается: сменными штатными батарейками; электротоком, получаемым при утилизации механической энергии движения жидкого охладителя или воздуха по каналам гидро-пневмосистем, по внутренним каналам рубашки охлаждения артиллерийского ствола путем размещения в них гидравлических и пневматических расходомеров вертушечного типа, на валах которых конструктивно установлено по одному микрогенератору; в аварийных ситуациях - электротоком от нескольких или даже только от одного микрогенератора.