Комбинированное противооткатное устройство Российский патент 2024 года по МПК F41A25/00 

Изобретение относится к артиллерийскому вооружению, в частности к комбинированным противооткатным устройствам для артиллерийских орудий.

Комбинированные противооткатные устройства, как правило, содержат в себе элементы, выполняющие функции торможения отката и наката, обеспечения наката тормоза отката, наката и накатник, используются для торможения движения откатных частей в процессе отката после выстрела, аккумулирования энергии для последующего наката, осуществления наката и последующего торможения наката и для удержания откатных частей артиллерийского орудия в переднем положении.

Из существующего уровня техники известны комбинированные противооткатные устройства, например, устройство, состоящее из тормоза отката веретенного типа, тормоза наката модераторного типа и пневматического накатника (Руководство службы при 76,2 мм французской пушки обр. 1897 г. - М.: Издание артиллерийского управления УС РККА 1929).

Использование такой конструкции позволяет сократить количество сборочных единиц орудия. Но при этом конструкция обладает значительными габаритами, а использование веретенного тормоза для торможения отката ограничивает возможности разработки в части повышения коэффициента заполнения индикаторной диаграммы графика силы сопротивления откату, что негативно влияет на массу орудия. Кроме того, устройство не предусматривает надежное окончательное торможение наказа на последнем, коротком участке пути.

Известно техническое решение - одноцилиндровый тормоз отката-наката - накатник, в котором реализовано совмещение тормоза отката-наката и накатника в одном цилиндре, при этом используется гидравлический тормоз отката клапанного типа. Устройство содержит полый штоке имеющимся внутри пего плавающим поршнем накатника, контршток (веретено) с подпружиненным клапаном, который используется для обеспечения желаемого закона изменения силы сопротивления откату (Материальная часть и основы проектирования артиллерийских систем. Орлов Б.В., Морозов Ю.Н.. Королев А.А. - М.: 1974 г., с.).

Основными достоинствами данного противооткатного устройства являются простота и компактность конструкции и зависимость величины силы сопротивления откату от скорости движения откатных частей, а не от их текущего положения (что позволяет повысить коэффициент заполнения индикаторной диаграммы графика силы сопротивления откату, анализ результатов которой также может позволить изменить массу орудия в сторону снижения). Кроме того, устройство не предусматривает надежное окончательное торможение наката на последнем, коротком участке пути.

К недостаткам данной конструкции относится большой разброс длин отката и других параметров движения откатных частей для различных орудий одной и той же конструкции в одних и тех же условиях, что ограничивает его применение и обесценивает потенциальные достоинства применения тормоза отката клапанного типа.

Большой разброс длин отката и других параметров движения откатных частей обусловлен тем, что изменение закона силы сопротивления откату регулируется в основном характеристиками пружины клапана и диаметром клапана, причем жидкость, перетекая через зазор, образующийся при подъеме клапана над седлом, из предпоршневой полости тормоза отката в запоршневую и отжимая клапан, воздействует на всю площадь клапана, что приводит к необходимости применения мощных пружин, большой разброс механических характеристик которых в совокупности с быстрым изменением площади истечения в клапанном узле, и приводит к большому разбросу длин отката.

Обозначенный недостаток по разбросу длин отката решается изобретением в известном устройстве «Тормоз отката - накатник гидропневматический» (патент №RU1365). Устройство содержит наружный и внутренний цилиндры с общим дном, в проходном отверстии которого расположены клапан, плавающий поршень, шток с поршнем, отличающийся тем, что в проходном отверстии дна цилиндров перед клапаном установлен регулятор длины отката, на жестком каркасе которого внахлест закреплены биметаллические пластины с внутренним слоем с большим коэффициентом теплового расширения.

Известное устройство позволяет стабилизировать длину отката за счет использования в клапане тормоза биметаллических пластин, изменяющих площадь отверстия для истечения жидкости через клапан в зависимости от температур жидкости в тормозе отката. Но данное устройство нельзя рассматривать как комбинированное, т.к. оно является вариантом исполнения известного противооткатного устройства орудия КС-19, в котором тормоз отката -накатник и тормоз наката представляют отдельные друг от друга агрегаты («Руководство службы», Воениздат Минобороны Союза ССР. 1960). Кроме того, устройство не предусматривает надежное окончательное торможение наката на последнем, коротком участке пути.

Из существующего уровня техники известно комбинированное противооткатное устройство, сочетающее в себе тормоз отката и накатник, но при этом выполняющее функцию торможения наката. Тормоз отката-накатник состоит из внешнего и рабочего цилиндра, поршня, штока, сальникового устройства. В полом штоке на штанге, жестко связанной с корпусом, установлен поршень, который при движении создает область разряжения (пневматическая часть устройства), при этом гидравлическая полость внутреннего цилиндра через клапаны торможения отката и наката соединена с полостями внешнею цилиндра (гидропневматическая часть устройства). На полом штоке закреплена пружина, которая одним концом упирается в поршень, а другим - в корпус цилиндра, обеспечивающая откат, накат и удержание откатных частей на всех углах возвышения ствола. Торможение при накате осуществляется за счет буферной зоны за поршнем (патент №RU 2456528).

Известное устройство позволяет осуществлять торможение отката, накат и торможение наката, уменьшить длину отката.

Но вследствие конструктивной особенности того, что процесс торможения при накате осуществляется за счет буферной зоны за поршнем, невозможно в полной мере эффективно осуществить окончательное торможение наката, а именно - обеспечить более быстрое и плавное торможение наката, исключающее удар, на последнем коротком участке пути.

Имеется также техническое решение, принятое в качестве наиболее близкого к заявляемому - противооткатное устройство, в котором между цилиндрическим корпусом и полым штоком с поршнем введен промежуточный цилиндр с поршнем. В полом штоке размещен внутренний цилиндр, разделенный плавающим поршнем на газовую и гидравлическую полости. Гидравлическая полость внутреннего цилиндра через клапаны торможения отката и наката соединена с полостями полою цилиндра, а через отверстия в стенках полого цилиндра и промежуточною цилиндра с другими образованными полостями, лежащими в пределах, ограниченных поршнем промежуточного цилиндра и стенками цилиндрического корпуса. Энергия движения откатных частей при откате и накате в основном поглощается клапанами торможения отката и наката и дополнительно расходуется на сжатие газа при откате. Откатные части в исходное положение возвращаются давлением жидкости в элементах устройства. (Патент №RU 2040768).

Предложенное устройство решает задачу функционально-конструктивного единства тормозов отката и наката и накатника, уменьшения длины устройства при неизменной длине отката. Недостатком данной конструкции является недостаточно эффективное окончательное торможение наката, а именно - более быстрое и плавное торможение наката, исключающее удар, на последнем коротком участке пути.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание комбинированного тормоза артиллерийского орудия с надежным окончательным торможением наката на последнем, коротком участке пути, снижение массы устройства, без увеличения габаритов цилиндра при малом разбросе длин отката и обеспечении стабилизации длины отката орудия.

При реализации заявляемого изобретения достигаемый технический результат заключается в создании комбинированного тормоза артиллерийского орудия с более плавным и быстрым окончательным торможением наката на последнем, коротком участке пути, снижении массы устройства, без увеличения габаритов устройства при малом разбросе длин отката и обеспечении стабилизации длины отката орудия.

Поставленная задача решается, а указанный технический результат достигается тем, что комбинированное противооткатное устройство (ПОУ) состоит из цилиндрического корпуса, жестко связанного с ним общим дном внутреннего цилиндра с размещенными внутри него штоком и поршнем, клапанным тормозом отката и наката. Кроме того, для надежного окончательного торможения наката па последнем, коротком участке пути, устройство дополнительно содержит игольчатый тормоз, также размещенный в части полости внутреннего цилиндра, противоположной общему дну. Внутренний цилиндр снаружи содержит накатник в виде подпружиненного плавающего поршня.

Клапанный тормоз отката выполнен в виде подпружиненного клапана и седла.

Клапанный тормоз наката представляет собой известную конструкцию, состоящую из клапана, пружины и седла.

Игольчатый тормоз наката состоит из иглы, входящей в выполненную в поршне штока полость с возможностью возвратно-поступательного движения. Причем в игле предусмотрены отверстия (на фиг. не показано), обеспечивающие торможение наката.

Как вариант исполнения, комбинированное противооткатное устройство содержит встроенный компенсатор теплового расширения жидкости, расположенный рядом с игольчатым тормозом наката. Причем в компенсаторе располагается подпружиненный поршень, а предпоршневая полость компенсатора сообщается с полостью через по меньшей мере одно отверстие малого диаметра. Также в компенсаторе имеются отверстия, обеспечивающие перетекание жидкости из полости в полость с минимальным сопротивлением.

Как вариант исполнения, игла тормоза наката выполняется заодно с корпусом компенсатора.

Как вариант исполнения, комбинированное противооткатное устройство содержит специальную трубку с клапаном, проходящую через иглу игольчатого тормоза наката и Как вариант исполнения, клапан тормоза отката выполнен дифференциальным.

Выполнение клапана дифференциальным обеспечивает эксплуатационную надежность узла.

Как вариант исполнения, клапанов тормоза отката может быть более одного.

Как вариант исполнения, клапан наката выполнен дифференциальным.

Как вариант исполнения, клапанов наката может быть более одного.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет создать комбинированное противооткатного устройства, свободное от недостатков известных технических решений, обеспечивающее возможность упрощения конструкции артиллерийского орудия, снижения его массы, повышение технического уровня.

Сущность заявляемого технического решения поясняется графически, где изображена предлагаемая конструкция:

на фиг. 1 – изображение предлагаемой конструкции комбинированного противооткатного устройства, общий вид;

на фиг. 2 – изображение клапанного узла;

на фиг. 3 – изображение части предлагаемой конструкции с игольчатым тормозом наката и компенсатором теплового расширения жидкости.

На представленных фигурах комбинированное противооткатное устройство артиллерийского орудия (фиг. 1) состоит из цилиндрического корпуса 11, жестко связанного с ним общим дном внутреннего цилиндра 3, заполненный жидкостью, с размещенными внутри него штоком 2 и поршнем 1, клапанным тормозом отката и клапанным тормозом наката.

Устройство дополнительно содержит игольчатый тормоз, также размещенный в части полости внутреннего цилиндра 3, противоположной общему дну.

Клапанный тормоз отката выполнен из клапана 5 пружины и седла 4.

Клапан 5 выполнен дифференциальным, а седло 4 имеет два отверстия и два сквозных профилированных паза квадратного сечения для перетекания рабочей жидкости из штоковой полости 3 в поршневую полость.

Клапанный тормоз наката представляет собой известную конструкцию, состоящую из клапана 5 с седлом, пружины 6.поршень компенсатора теплового расширения жидкости, обеспечивающую пополнение и заправку жидкости полости противооткатного устройства, максимально удалённой от компенсатора, со стороны компенсатора (фиг. 1).

Игольчатый тормоз наката (фиг. 1, 3) состоит из иглы Е, входящей в выполненную в поршне 1 штока 2 очко Ж с возможностью возвратно-поступательного движения. Причем в игле Е имеются отверстия С, обеспечивающие торможение наката, конструктивно аналогичные применяемым, например, в изделиях типа 2А46М, 2А75 и др. и в настоящей заявке не рассматриваемые.

В случае исполнения комбинированного противооткатного устройства с компенсатором теплового расширения жидкости, в компенсаторе располагается подпружиненный поршень 13, а предпоршневая полость Т компенсатора сообщается с полостью Г через по меньшей мере одно отверстие малого диаметра К. Также в компенсаторе имеются отверстия Л той или иной формы, обеспечивающие перетекание жидкости из полости Г в полость Д с минимальным сопротивлением. Причем через поршень 13 может быть пропущена полая трубка 14 для обеспечения заправки жидкости в полость А со стороны компенсатора, например посредством заправочного клапана 15 (типа 800600 или какой-либо иной конструкции). Полости Г, Д заполняются и пополняются жидкостью тем или иным способом, в данной заявке не рассматриваемым (фиг. 1, 3).

Как вариант исполнения, игла Е конструктивно выполнена заодно с корпусом компенсатора 12 (фиг. 1, 3).

Работает устройство следующим образом. Перед выстрелом шток 2 закреплен на неоткатных частях артиллерийского орудия, а наружный цилиндр 11 закреплен на откатных частях артиллерийского орудия (либо наоборот). Полости А, Б, Г, Д, М заполнены жидкостью, полость Т заполнена жидкостью частично. Клапаны 5, 7 закрыты под действием пружин 6 и 8 соответственно, причем клапан 7 закрывает свое отверстие полностью, а клапан 5 перекрывает сквозной паз (пазы) В не полностью, и полости А, Б при этом сообщаются. Полости Г и Д сообщаются через отверстия Л, полости Г и Т сообщаются через отверстие К, полости Д и М сообщаются через очко Ж и отверстия С. Пружина-накатник 10, действуя на плавающий поршень 9, создает в полостях А и Б давление, действующее на поршень 1 и обеспечивающее удержание откатных частей орудия в переднем положении; это же давление помогает пружине 8 удерживать клапан 7 в закрытом положении (фиг. 1, 2).

При выстреле неоткатные (например, шток 2 и закрепленные на нем детали и сборочные единицы) и откатные части ПОУ (например, наружный цилиндр 3 и закрепленные на нем детали и сборочные единицы) начинают двигаться относительно друг друга, поскольку происходит движение откатных частей орудия относительно не откатных (фиг. 1-3).

При этом жидкость вытесняется поршнем 1 из полости А в полость Б через по меньшей мере один профилированный паз В (например, прямоугольной формы), отжимая поджатый пружиной 6 клапан 5, перемещает плавающий поршень 9, сжимая пружину-накатник 10 (аккумулирующий таким образом энергию для последующего наката) и вытесняя жидкость из запоршневой полости Г наружного цилиндра 11 (за плавающим поршнем 9) в запоршневую полость Д внутреннего цилиндра 3 через отверстия Л, причем характеристики пружины-накатника 10, пружины 6, рабочие площади поршня 1, плавающего поршня 9 и размеры клапана 5 и паза (пазов) В обеспечивают создание требуемого закона сопротивления откату, а давление жидкости в полости А помогает пружине 8 удерживать клапан 7 в закрытом положении. В определенный момент отката игла Е выходит из полости М в поршне 1 (фиг. 1-3).

Работа клапанного тормоза отката. При движении откатных частей артиллерийского орудия рабочая жидкость из полости А цилиндра 3 поступает через отверстия в седло 4, при этом в полости седла 4 создается давление, которое воздействует на клапан 5, сжимая пружину 6, пазы 12 и рабочая жидкость через по меньшей мере один профилированный паз попадает в поршневую полость Б. Процесс торможения отката артиллерийского орудия завершен.

После остановки откатных частей начинается накат.

Пружина-накатник 10, разжимаясь, давит на плавающий поршень 9 причем жидкость из полости Б перетекает, открыв клапан 7, в полость Б, воздействуя на поршень 1, обеспечивает возврат ПОУ в исходное, до выстрела, состояние (накат). При этом клапан 5 закрыт.

На части длины отката торможение осуществляется только за счет перетекания жидкости через клапан 7, и одновременно через очко Ж происходит заполнение жидкостью полости М в поршне 1.

В конце наката игла Е входит в очко Ж и осуществляется окончательное энергичное торможение наката за счет сопротивления создаваемого жидкостью при перетекании из полости М в полость Д через кольцевой зазор между иглой Е и очком Ж и через отверстия С.

Накат закончен, ПОУ готово к следующему выстрелу.

В перерывах между выстрелами разогретая жидкость поступает из полости Г через отверстие К в полость Т, отжимая подпружиненный поршень 13.

По мере остывания жидкость поступает из полости Т через отверстие К в полость Г, под действием подпружиненного поршня 13.

Таким образом, в устройстве сохраняется функционально-конструктивное единство тормоза отката, наката и накатника за счет их размещения в одном цилиндрическом корпусе, обеспечено более плавное и быстрое окончательное торможение наката на последнем, коротком участке пути, снижена масса устройства без увеличения его габаритов при малом разбросе длин отката и обеспечении стабилизации длины отката орудия.

Комбинированное противооткатное устройство артиллерийского орудия содержит клапанный тормоз отката и наката, накатник, которые размещены в общем цилиндрическом корпусе. Дополнительно установлен игольчатый тормоз для окончательного торможения наката на последнем, коротком участке пути дополнительно к работающему клапану наката. Технический результат - более плавное и быстрое окончательное торможение наката на последнем, коротком участке пути, снижение массы устройства без увеличения его габаритов при малом разбросе длин отката, обеспечение стабилизации длины отката орудия. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комбинированное противооткатное устройство артиллерийского орудия, включающее клапанные тормоза отката и наката, накатник, содержащиеся в общем цилиндрическом корпусе, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит игольчатый тормоз для окончательного торможения наката на последнем, коротком участке пути, дополнительно к работающему клапану наката.

2. Комбинированное противооткатное устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит встроенный компенсатор теплового расширения жидкости.

3. Комбинированное противооткатное устройство по пп. 1, 2, отличающееся тем, что игла выполняется заодно с корпусом компенсатора.

4. Комбинированное противооткатное устройство по любому из пп. 1, 2, 3, отличающееся тем, что содержит трубку с клапаном, проходящую через иглу игольчатого тормоза наката и поршень компенсатора теплового расширения жидкости, выполненную с возможностью пополнения и заправки жидкостью полости противооткатного устройства, максимально удалённой от компенсатора, со стороны компенсатора.

5. Комбинированное противооткатное устройство по п. 1, отличающееся тем, что седло клапана отката выполнено с профилированными пазами для истечения рабочей жидкости, выполненными с возможностью обеспечения желаемого закона изменения силы сопротивления откату.

6. Комбинированное противооткатное устройство по п. 1, отличающееся тем, что клапан тормоза отката выполнен дифференциальным.

7. Комбинированное противооткатное устройство по п. 1, отличающееся тем, что клапанов тормоза отката более одного.

8. Комбинированное противооткатное устройство по п. 1, отличающееся тем, что клапан наката выполнен дифференциальным.

9. Комбинированное противооткатное устройство по п. 1, отличающееся тем, что клапанов наката более одного.