ДУЛЬНЫЙ ТОРМОЗ Российский патент 2023 года по МПК F41F1/08 

Изобретение относится к области стрелково-пушечного вооружения и может быть использовано для снижения силы отдачи пороховых газов при выстреле и их негативного воздействия на орудие, снаряд и боевой расчет в периоде последействия.

Известны ствольные артиллерийские орудия, особенностью которых является истечение пороховых газов с момента воспламенения метательного заряда до окончания периода последействия пороховых газов на ствол (120-мм орудие 2Б16, 120-мм орудие «Хоста», 120-мм орудие «Лотос»). Следствием такого истечения является снижение энергетического потенциала метательного заряда при формировании толкающей силы снаряда и тянущей силы дульного тормоза. Вместе с тем, стремление к повышению наполнения снарядов взрывчатым веществом в подобных условиях приводит к существенным нагрузкам на него со стороны пороховых газов вследствие удлинения снаряда и утонения стенок его корпуса. Процесс построения конструкций дульных тормозов для подобных условий [1, 2, 3] не является очевидным.

Известна конструкция дульного тормоза [4], содержащая (фиг. 1) корпус 1 с кольцевой частью А, конической частью В и цилиндрической частью С. В цилиндрической части С корпуса 1 (фиг. 2) выполнены приливы 2 вертикальных боковых окон 3 прямоугольной формы с тремя вертикальными 4 и одним горизонтальным 5 разделителями. Приливы и окна расположены симметрично относительно продольной вертикальной плоскости корпуса 1 тормоза. На наружной поверхности корпуса] (фиг. 3) сверху и снизу выполнены продольные ребра жесткости 6. На внутренней поверхности корпуса 1 (фиг. 3) в верхней и нижней части выполнены продольные ребра жесткости 7. Определенным достоинством конструкции дульного тормоза являются компактность и малая масса.

Основными недостатками такой конструкции являются:

- ограниченное время формирования импульса тянущей силы дульного тормоза, практически равное времени прохождения снаряда по полости корпуса тормоза 1 (фиг. 4);

- обжатие пороховыми газами 8 (фиг. 3) корпуса снаряда 9 (фиг. 3) при прохождении им полости дульного тормоза и далее в периоде последействия, что приводит к концентрации напряжений в стенках корпуса снаряда и возможному их разрушению.

Целью заявляемого изобретения является увеличение импульса тянущей силы дульного тормоза, снижение действия пороховых газов на боковую поверхность снаряда в периоде последействия, снижение действия пороховых газов на расчет, создание и поддержание эффекта эжектирования газов сразу за дульным срезом ствола.

Для достижения этой цели в заявляемой конструкции (фиг. 6) по сравнению с прототипом (фиг. 1) проведены следующие изменения.

1. Направляющая часть тормоза выполнена (фиг. 7) в виде двух дуг с диаметром, равным калибру орудия d, угловой размер дуг k (фиг. 8) направляющей части корпуса (участки В и С, фиг. 6) равен 90 градусов (фиг. 8). Дуги к размещены вертикально и симметрично относительно центральных вертикальной и горизонтальной плоскости, проходящих через ось корпуса тормоза.

2. Изменена конструкция входного конуса В корпуса 1 и каналов течения газов вокруг снаряда (фиг. 7). Диаметр d направляющей части профиля конуса В равен калибру орудия. Длина с переходного конуса В равна 1.17d, высота а профиля равна 1.37d, ширина b профиля равна 2.12d. Длина h (фиг. 9) цилиндрического участка С равна 2.5d.). Организованные таким образом приливы переходного конуса В и цилиндрической части С корпуса 1 обеспечивают увеличение скорости потока газов, эжектирование области за дульным срезом ствола, снижение радиального давления газов на боковую поверхность снаряда.

3. Боковые окна 10 (фиг. 6, фиг. 8, фиг. 9), выполненные в приливах цилиндрической части С корпуса 1, прямоугольной формы уменьшены и упрощены конструктивно. Высота е окон 10 (фиг. 6, фиг. 8, фиг. 9) равна 0.95d, ширина f окна 10 (фиг. 9) равна 133d. Центр окна размещен от переднего торца корпуса тормоза на расстоянии g, равном 1.17d. Углы боковых окон скруглены.

Работа устройства.

При прохождении задней конусной части снаряда начала участка В образуется зазор между корпусом снаряда и внутренней поверхностью приливов в переходной области корпуса 1 тормоза, в который поступают на высокой скорости пороховые газы, опережая движение снаряда (фиг. 10, вид сверху). При этом в области дульного среза ствола формируется зона глубокого разряжения пороховых газов, функционирующая в таком качестве во все время периода последействия газов на ствол и способствующая предотвращению обратного пламени при открывании затвора. Далее часть газов, ближняя к боковой стенке приливов цилиндрической части С корпуса 1, сразу истекает через окна 10 в атмосферу (фиг. 11). Остальная часть газов, воздействует на переднюю стенку w корпуса 1 (фиг. 12), создавая со временем зону повышенного статического давления, после чего так же истекает через окна 10 в атмосферу. При этом часть газа вблизи стенки корпуса 1 после истечения в атмосферу является защитным экраном, предотвращающим распространение второй части газов в сторону орудийного расчета и способствует снижению избыточного давления на местах его размещения.

Наличие направляющих дуг k (фиг. 8) повышает защищенность боковой поверхности снаряда от действия пороховых газов, снижая вероятность ее повреждения в периоде последействия.

Таким образом, высокая скорость истечения газов формирует в дульной области структуру течения среды, при которой вынос основной энергии газов осуществляется не в сторону расположения орудийного расчета.

Оценкой возможностей [5, 6] заявленной конструкции по сравнению с конструкцией прототипа [4] для внутрибаллистического процесса, аналогичного орудию 2Б16 со снарядом ОФ49 на полном заряде в периоде исследования T=0.008 с, определено превышение импульса тянущей силы более чем в 4.8 раза (фиг. 13), приращение начальной скорости на 7 м/с против 3.8 м/с для штатного тормоза, что связано с увеличением импульса толкающей силы на 80% (фиг. 14), суммарное силовое действие газов на боковую поверхность снаряда в 2.3 раза меньше (фиг. 15), чем аналогичный показатель для штатного тормоза 2Б16 (фиг. 16). Избыточное давление дульной ударной волны фиксировалось за все время исследуемого процесса в восьми точках (фиг. 17). Типовые графики функций избыточного давления показаны на фигурах 18-21.

Изначальная деформация формы потока газов и геометрические характеристики каналов течения обеспечивают поддержание структуры потока с разрушенным центральным ядром при движении снаряда в полости устройства и в периоде последействия. Изменение поля статического давления газов для моментов времени регистрации показано на фиг.22-27.

Геометрические характеристики модели изобретения находятся в границах геометрических характеристик прототипа.

По результатам моделирования процесса выстрела можно заключить, что заявленные цели реализуются в предлагаемой конструкции дульного тормоза (фиг.28).

Источники.

1. Слухоцкий В.В. Вопросы промежуточной баллистики. / В.Е. Слухоцкий. - М., Л.: От дел изд. Наркомвоенмора, 1934. - 72 с.

2. Сергеев М.М. Теория и расчет дульных тормозов / М.М. Сергеев. - М.: Государственное издательство Оборонной промышленности, 1939. - 140 с.

3. Орлов Б.В. Устройство и проектирование стволов артиллерийских орудий / Б.В. Орлов, Э.К. Ларман, В.Г. Маликов. - М.: Машиностроение, 1976. -432 с.

4. https://topwar.ru/194316-buksiruemoe-orudie-2b16-nona-k.html.

5. Черчиньяни К. Теория и приложения уравнения Больцмана. М.: Мир, 1978. - 496 с.

6. Кривовичев Г.В. О расчете течений вязкой жидкости методом решеточных уравнений Больцмана. Компьютерные исследования и моделирование, 2013 т.5 №2 с. 165-178.

Дульный тормоз содержит корпус с кольцевой, конической и цилиндрической частями, приливами с выполненными в них окнами. Внутренний диаметр кольцевой части и минимальный внутренний диаметр конической и цилиндрической частей корпуса выполнены равными калибру ствола d в виде двух дуг с угловым размером 90 градусов. Дуги симметричны относительно центральных вертикальной и горизонтальной плоскостей корпуса тормоза. Коническая и цилиндрическая части являются приливами корпуса в горизонтальной области симметрично относительно центральной вертикальной и центральной горизонтальной плоскостей. Боковые окна прямоугольной формы выполнены в приливах цилиндрической части корпуса тормоза. Технический результат - увеличение импульса тянущей силы дульного тормоза, снижение действия пороховых газов на боковую поверхность снаряда в периоде последействия, снижение действия пороховых газов на расчет, создание и поддержание эффекта эжектирования газов сразу за дульным срезом ствола. 28 ил.

Дульный тормоз, содержащий корпус с кольцевой, конической и цилиндрической частями, приливами с выполненными в них окнами, отличающийся тем, что внутренний диаметр кольцевой части и минимальный внутренний диаметр конической и цилиндрической частей корпуса выполнены равными калибру ствола d в виде двух дуг с угловым размером 90 градусов и симметричными относительно центральных вертикальной и горизонтальной плоскостей корпуса тормоза, коническая длиной 1.17d и цилиндрическая длиной 2.5d части являются приливами корпуса в горизонтальной области симметрично относительно центральной вертикальной и центральной горизонтальной плоскостей с шириной профиля, равной 2.12d, высотой профиля, равной 1.37d, боковые окна выполнены в приливах цилиндрической части корпуса тормоза прямоугольной формы высотой 0.95d и шириной 1.33d с размещением центра окна от переднего торца корпуса тормоза на расстоянии 1.17d, углы боковых окон скруглены.