СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ИЗГИБА СТВОЛА Российский патент 2017 года по МПК F41A13/00 F41A21/22 

Способ относится к способам уменьшения величины изгиба ствола. Изгиб ствола оружия - явление довольно частое. Явление это нежелательное, ибо даже при незначительном изгибе ствола ухудшается кучность боя, а при значительном - ствол может разорвать. При решении многих задач требуется поддержание высокого темпа стрельбы, однако это оказывается невозможным вследствие неравномерности нагрева и изгиба ствола. Изгиб ствола может быть обусловлен неравномерностью распределения температуры по материалу ствола, например, при стрельбе или нагреве части ствола солнечным излучением.

Известен способ для термической компенсации ствола оружия (RU 2560959 С2), имеющего по меньшей мере один ствол, который установлен в люльке, а также в являющейся продолжением люльки опоре ствола, включающий следующие этапы:

- измеряют температуру температурными датчиками на люльке ствола, а также опоре ствола,

- определяют перепад температуры между верхней и нижней сторонами и правой и левой сторонами люльки ствола, как и опоры ствола,

- рассчитывают уклон ствола на основании измеренных перепадов температуры,

- компенсируют уклон ствола путем изменения ориентировки ствола оружия.

Технический результат заключается в упрощении компенсации термически индуцированного прогиба ствола.

Данный способ не уменьшает изгиб ствола, а лишь компенсирует его, что не решает саму проблему изгиба. Кроме того, он требует значительных энергетических и материальных затрат, а система компенсации не обладает высокой надежностью вследствие ее чувствительности к различным внешним воздействиям.

Известны способ стрельбы и реализующее его устройство ("Firing method and firing device", JPH0791891), который включает активное измерение прогиба ствола с помощью оптической системы и одновременно компенсирует изгиб ствола гидравлическим цилиндром, воздействующим на оба конца ствола вдоль его оси.

Данный способ требует значительных затрат и применения специальных систем компенсации, что снижает его надежность. Кроме того, компенсация может происходить только в плоскости, которая образуется осью ствола и центральной осью гидравлического цилиндра. Поэтому невозможна общая компенсация по азимуту и возвышению.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ выравнивания ствола оружия ("Gun barrel alignment system", GB 2328498), включающий нанесение на ствол продольных электрических нагревательных или охлаждающих элементов и проведение мониторинга отклонения ствола от нормального положения оптическими методами, и последующую активизацию этих элементов с целью нагрева или охлаждения участка ствола по результатам мониторинга величины его изгиба. В результате реализации способа происходит выравнивание температуры по длине ствола и уменьшение изгиба ствола.

Данный способ требует значительных энергетических и материальных затрат, а система контроля величины изгиба не обладает высокой точностью, поскольку применение оптической системы контроля вносит свои дополнительные погрешности в измерение величины изгиба ствола. Поэтому применение внешних оптических элементов в системе контроля, чувствительных к различным внешним воздействиям, приводит к снижению точности контроля изгиба ствола и уменьшает возможности компенсации изгиба ствола при нагреве. Тем самым снижается надежность функционирования ствола.

Технической задачей, вытекающей из анализа прототипа, является повышение надежности функционирования ствола при уменьшении энергетических и материальных затрат.

Указанная техническая задача решается тем, что температуру ствола выравнивают путем нанесения на внутреннюю поверхность ствола из электропроводящего материала температурного компенсирующего покрытия из термоэмиссионного материала с работой выхода электронов до 3 эВ.

На внутреннюю поверхность ствола наносят термоэмиссионное покрытие с работой выхода электронов до 3 эВ.

На внутреннюю поверхность ствола наносят термоэмиссионное покрытие из материала Ni-Ba.

На внутреннюю поверхность ствола наносят термоэмиссионное покрытие из материала W-Ba.

Таким образом, получен технический результат, а именно: повышена надежность функционирования ствола при уменьшении энергетических и материальных затрат.

Выбор материала покрытия с работой выхода до 3 эВ, характерной для большинства термоэмиссионных материалов, обеспечивает равномерность нагрева ствола по всей его длине.

Предлагаемый способ основан на новом в данной предметной области физическом принципе, а именно - термоэмиссии - явлении испускания электронов из термоэмиссионных материалов при нагреве. Способ, использующий указанный принцип, состоит в том, что нанесенное на нагреваемую внутреннюю поверхность канала ствола из электропроводящего материала термоэмиссионное покрытие испускает "горячие" электроны с участков ствола с более высокой температурой, выполняющих функцию катода, в истекающий поток горячих газов при выстреле. В дальнейшем при движении по каналу ствола эти "горячие" электроны оседают на менее нагретых участках канала ствола, выполняющих функцию анода, отдавая им свою тепловую энергию, нагревая их, а затем движутся по материалу ствола в обратном направлении, возвращаясь к местам своей эмиссии. Таким образом, материал ствола с термоэмиссионным покрытием образует замкнутый электрический контур, состоящий из катода, анода и нагрузки, где нагрузкой является часть материала ствола, по которой электроны возвращаются от анода к катоду. Таким образом, данный замкнутый электрический контур способен автоматически снижать неравномерность нагрева различных участков материала ствола при подводе к нему тепловой энергии извне.

Способ реализуется следующим образом. На внутреннюю поверхность канала ствола из электропроводящего материала наносят покрытие из материала с работой выхода электронов до 3 эВ. Поэтому при нагреве ствола на его внутренней поверхности возникает явление термоэмиссии. При этом с участков ствола с более высокой температурой эмитируются "горячие" электроны, охлаждая эти участки. Далее эти электроны в потоке горячих расширяющихся газов переносятся вдоль ствола и оседают на менее нагретых участках канала ствола, отдавая им свою тепловую энергию и нагревая их. В этом случае образуется замкнутый электрический контур, по которому "горячие" электроны движутся по материалу ствола в обратном направлении - от анода к катоду, возвращаясь к местам своей эмиссии, что приводит к возникновению электрического тока, который, протекая в электропроводящем материале ствола, также нагревает участки материала ствола с более низкой температурой. Если количество участков с высокой и более низкой температурой различно, то происходит автоматическое перераспределение электронов, переносимых от одного или более нагретых участков материала ствола к одному или более участкам, температура которых ниже. В дальнейшем при выравнивании температур этот процесс прекращается. При возникновении вновь неравномерности распределения температур, способных привести к температурному изгибу, описанный выше процесс повторяется в течение всего времени стрельбы и обеспечивает заданный постоянный темп стрельбы.

Тем самым происходит выравнивание температуры материала ствола, что приводит к снижению температурных напряжений в стволе, в результате чего уменьшается величина температурного изгиба ствола при стрельбе за счет использования дульной энергии или за счет влияния внешних факторов окружающей среды (например, климатических воздействий) без применения каких-либо внешних устройств, осуществляющих контроль изгиба ствола, - производится автоматический контроль изгиба ствола.

Таким образом, получен технический результат, отражающий более высокий уровень развития науки и техники, а именно: повышена надежность функционирования ствола при уменьшении энергетических и материальных затрат.

На внутреннюю поверхность ствола наносят покрытие из термоэмиссионного материала с работой выхода электронов до 3 эВ, что позволяет выравнивать температуру ствола при его неравномерном нагреве и, следовательно, уменьшить величину температурного изгиба ствола. Повышается надежность функционирования ствола при уменьшении энергетических и материальных затрат. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ уменьшения величины изгиба ствола, заключающийся в выравнивании температуры ствола путем нанесения на него температурного компенсирующего покрытия, отличающийся тем, что на внутреннюю поверхность ствола, состоящего из электропроводящего материала, наносят покрытие из термоэмиссионного материала с работой выхода электронов до 3 эВ.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на внутреннюю поверхность ствола наносят термоэмиссионное покрытие из материала Ni-Ba.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на внутреннюю поверхность ствола наносят термоэмиссионное покрытие из материала W-Ba.