Клапанно-игольчатый тормоз отката-наката Российский патент 2024 года по МПК F41A25/00 F41A25/02 

Изобретение относится к артиллерийскому вооружению, в частности, к противооткатным устройствам для артиллерийских орудий. Клапанно-игольчатый тормоз отката-наката используется для торможения движения откатных частей в процессе отката после выстрела, и последующего торможения наката.

Из уровня техники известны следующие тормозы отката-наката.

Известно техническое решение, где для торможения движения откатных частей в процессе отката после выстрела и последующего торможения наката используется тормоз отката веретённого типа, совмещённый с тормозом наката модераторного типа и встроенным компенсатором теплового расширения жидкости; при этом для аккумулирования энергии откатных частей для последующего наката, осуществления наката и удержания откатных частей артиллерийского орудия в переднем положении используется накатник той или иной конструкции, в данной заявке не рассматриваемый (см., напр., 122-мм Гаубица Д-30 (2А18). Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.: Воениздат 1979).

Использование такой конструкции позволяет обеспечить надёжное торможение откатных частей при откате и накате, а также сохранять рабочие характеристики в желаемом диапазоне за счёт имеющегося компенсатора теплового расширения жидкости. Конструкция регулирующей детали (веретена) обеспечивает возможность её изготовления с высокой точностью на общемашиностроительном оборудовании. Недостатком указанного устройства является то, что использование для торможения отката веретённого тормоза ограничивает возможности разработчика в части повышения коэффициента заполнения индикаторной диаграммы графика силы сопротивления откату, поскольку величина силы сопротивления откату зависит от текущего положения откатных частей, а не от их скорости движения, что не позволяет повысить коэффициент заполнения индикаторной диаграммы графика силы сопротивления откату и негативно влияет на массу орудия. Кроме того, применение модераторного тормоза наката обеспечивает плавное торможение наката, что может быть не вполне удобно при применении данной конструкции для вооружения объектов бронетанковой техники.

Известно также техническое решение, где для торможения движения откатных частей в процессе отката после выстрела и последующего торможения наката используется тормоз отката канавочного типа, совмещённый с тормозом наката игольчатого типа и встроенным компенсатором теплового расширения жидкости; при этом для аккумулирования энергии откатных частей для последующего наката, осуществления наката и удержания откатных частей артиллерийского орудия в переднем положении используется накатник той или иной конструкции, в данной заявке не рассматриваемый (см., напр., 125-мм Танковые пушки 2А46М и 2А46М-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 2А46М.ТО М.: Воениздат 1983).

Использование такой конструкции позволяет обеспечить надёжное торможение откатных частей при откате и накате, а также сохранять рабочие характеристики в желаемом диапазоне за счёт имеющегося компенсатора теплового расширения жидкости. Кроме того, применение игольчатого тормоза наката в конструкции обеспечивает малое время наката и энергичное торможение наката на конечном участке, что может быть удобно при применении данной конструкции для вооружения объектов бронетанковой техники. Недостатком указанного устройства является то, что использование для торможения отката канавочного тормоза ограничивает возможности разработчика в части повышения коэффициента заполнения индикаторной диаграммы графика силы сопротивления откату, поскольку величина силы сопротивления откату зависит от текущего положения откатных частей, а не от их скорости движения, что не позволяет повысить коэффициент заполнения индикаторной диаграммы графика силы сопротивления откату и негативно влияет на массу орудия. Также к недостаткам можно отнести то, что конструкция регулирующей сборки (цилиндр с внутренними канавками, получаемыми протяжкой) требует для её изготовления с высокой точностью специализированного оборудования и оснастки.

Известно также техническое решение, где 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, используется комбинированное противооткатное устройство с гидравлическим тормозом отката клапанного типа. Для обеспечения желаемого закона изменения силы сопротивления откату в таком тормозе используется подпружиненный клапан. Данное устройство, применяется, например, в 100 мм зенитной пушке КС-19 и ряде других образцов, а также описано в литературе, например В.В. Орлов, А.Е. Хворостин, Б.К. Новиков, В.Н. Скоробогатский, А.А. Королев, Л.С. Плевако, В.С. Сусляев, В.Н. Прохоров под общей редакцией д.т.н. Б.В. Орлова «Расчёт гидравлических противооткатных устройств и уравновешивающих механизмов» ЦНИИ Информации 1975, И.И. Иванов «Основы расчёта и проектирования лафетов» Л.1933, Б.В. Орлов, Ю.Н. Морозов, А.А. Королев «Материальная часть и основы проектирования артиллерийских систем» М.:1974 и др.

Основными достоинствами данного комбинированного противооткатного устройства являются простота 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, что позволяет повысить характеристики орудия (например, снизить массу или увеличить дульную энергию при сохранении массы и габаритов на исходном уровне). При этом имеется ряд недостатков при использовании данного комбинированного противооткатного устройства. Во-первых, основным недостатком является необходимость наличия в конструкции артиллерийского орудия дополнительного узла - тормоза наката. Во-вторых, в процессе работы конструкции имеется 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. При этом необходимо отметить, что 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, причём жидкость, перетекая через зазор, образующийся при подъёме 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. В-третьих, конструкция имеет большие габариты, что может быть не удобно или даже неприемлемо ее применение для вооружения объектов бронетанковой техники. В-четвертых, принципиальная невозможность в конструкции реализовать участок свободного (малоторможённого) отката, что может быть важно для основного вооружения объектов бронетанковой техники.

Обозначенный недостаток по разбросу длин отката частично 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.

Имеется техническое решение - 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 полого цилиндра, а через отверстия в стенках полого цилиндра и промежуточного 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).

Недостатки данной конструкции полностью аналогичны вышеуказанным недостаткам недостаточно комбинированного противооткатного устройства пушки КС-19.

Известное устройство позволяет частично стабилизировать длину отката в части значительного снижения влияния на данный параметр вязкости и температуры жидкости в тормозе 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. Кроме того, тормоз наката выполнен в устройстве как дополнительный узел и, кроме того, не предусматривает надежное окончательное торможение наката на последнем, коротком участке пути, и не предусматривает возможность реализации свободного (малоторможённого) отката, а также обладает значительными габаритами, что может быть важно для основного вооружения объектов бронетанковой техники.

Известно устройство - гидравлический тормоз отката артиллерийского орудия, содержащий цилиндр, шток и поршень с клапанным устройством, имеющим клапан, соединяющий посредством каналов штоковую и запоршневую полости, а клапанное устройство снабжено, по меньшей мере, одним дополнительным клапаном (патент RU 2163995). При использовании изобретения обеспечивается стабилизация длины отката у разных орудий; изобретение позволяет уменьшить продольные габариты устройства. При этом известный гидравлический тормоз отката не решает задачи торможения наката и реализации свободного (малоторможённого) отката.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание тормоза отката-наката, в первую очередь для основного вооружения объектов бронетанковой техники, которое должно обеспечивать стабильные динамические характеристики движения откатных частей, такие, как длина отката и сила сопротивления откату, при надежном торможении наката на последнем пути при возможности реализации участка свободного (малоторможённого) отката с сохранением желаемых характеристик динамики движения откатных частей при откате и накате.

При реализации заявляемого изобретения достигаемый технический результат заключается в создании конструкции клапанно-игольчатого тормоза отката-наката, обеспечивающего желаемые характеристики движения откатных частей при откате и накате, не требующего наличия в конструкции орудия отдельного дополнительного тормоза наката.

Поставленная задача решается, а указанный технический результат достигается тем, что создан клапанно-игольчатый тормоз отката-наката в виде наружного цилиндра с размещенными в нем штоком и поршнем со встроенным клапанным устройством, где дополнительно установлена игла, входящая через очко в глухую полость штока с поршнем.

Как вариант исполнения, в поршне имеется по меньшей мере один клапанный тормоз наката.

Как вариант исполнения, клапан тормоза отката выполнен дифференциальным.

Как вариант исполнения, клапанный узел имеет подпружиненный клапан и профилированные пазы истечения в седле клапана.

Как вариант исполнения, на начальном участке отката в наружном цилиндре выполнена кольцевая проточка, обеспечивающая свободный (малоторможённый) откат.

Кроме того, в состав клапанно-игольчатого тормоза отката-наката входит компенсатор теплового расширения жидкости известной конструкции.

Предложенная конструкция клапанно-игольчатого тормоза отката-наката позволяет сохранять рабочие характеристики устройства в желаемом диапазоне, достигать надёжного торможения откатных частей при откате и накате при малом времени наката и энергичном торможении наката на конечном участке, а также при малом разбросе длин отката и стабилизации длины отката орудия. Габариты предложенного устройства аналогичны габаритам тормозов отката веретенного и канавочного типа.

Сущность заявляемого технического решения поясняется рисунком, на котором изображена предлагаемая конструкция:

На фиг. 1 - Клапанно-игольчатый тормоз отката-наката, общий вид.

На фиг. 2 - Клапанный узел торможения отката клапанно-игольчатого тормоза отката-наката (размещается в поршне).

На фиг. 3 - Клапанный узел торможения отката клапанно-игольчатого тормоза отката-наката (размещается в поршне, разрез в плоскости перпендикулярной изображениям на фиг. 1, фиг. 2).

На представленных рисунках (фиг. 1, 2, 3) клапанно-игольчатый тормоз отката-наката артиллерийского орудия содержит заполненный жидкостью цилиндр 1 с выполненной в нем кольцевой проточкой (на фиг. 1 отдельно не обозначена) для обеспечения свободного (малоторможенного) отката и отверстиями С. Цилиндр 1 содержит шток 2 и поршень 3, разделяющий внутреннее пространство цилиндра 1 на предпоршневую полость А и запоршневую полость Б. В штоке 2 с поршнем 3 имеется глухая полость М.

В поршне 3 имеется клапанный узел торможения отката, состоящий из седла 4, имеющего одно или несколько отверстий В той или иной конструкции, подпружиненного клапана 5, например, пружиной 6 (фиг. 2, 3). При этом в седле 4 клапана 5 выполнен по меньшей мере один профилированный паз Г, например, прямоугольной формы, для истечения жидкости (фиг. 3).

Желаемый закон изменения силы сопротивления откату создается подбором конфигурации сквозного паза (пазов) истечения Г, диаметров и перемещения клапана 5 и характеристик пружины 6 (с небольшим разбросом характеристик).

В цилиндр 1 тормоза отката-наката встроена игла Е, в которой выполнена полость П и отверстия С, обеспечивающие торможение наката, конструктивно аналогичные имеющимся, например, в изделиях типа 2А46М, 2А75 и др. и в настоящей заявке не рассматриваемые. Игла Е входит через очко Ж в полость М штока 2 с поршнем 3. Очко Ж предназначено также для регулирования поступления и выхода жидкости из полости М.

Игла Е может быть конструктивно выполнена заодно с корпусом компенсатора 13, либо соединяться с ним механически. В корпусе компенсатора 13 располагается подпружиненный поршень 12, а предпоршневая полость Т компенсатора сообщается с запоршневой полостью Б через по меньшей мере одно отверстие малого диаметра К, аналогично изделиям типа 2А46М, 2А75.

Работает устройство следующим образом.

Перед выстрелом шток 2 закреплён на неоткатных частях артиллерийского орудия, а цилиндр 1 закреплён на откатных частях артиллерийского орудия (либо наоборот). Полости А, Б, М заполнены жидкостью, полость Т заполнена жидкостью частично. Клапан 5 закрыт под действием пружины 6, причём клапан 5 перекрывает сквозной паз (пазы) Г не полностью, и полости А, Б при этом сообщаются. Полости П и М сообщаются, в том числе через отверстия С, полости Б и Т сообщаются через отверстие К, полости П и М сообщаются с полостью Б через очко Ж и отверстия С.

Накатник той или иной конструкции, в данной заявке не рассматриваемый, обеспечивает удержание откатных частей орудия в переднем положении (накат).

При выстреле откатные части, например, шток 2 и закреплённые на нём детали и сборочные единицы, и неоткатные части тормоза, например, наружный цилиндр 1 и закреплённые на нём детали и сборочные единицы, начинают двигаться относительно друг друга, происходит движение откатных частей орудия относительно неоткатных.

При этом жидкость вытесняется поршнем 3 из полости А, проходит через отверстия В той или иной формы в полость Б через по меньшей мере один профилированный паз Г, например, прямоугольной формы, в седле 4 клапана 5, отжимая подпружиненный пружиной 6 клапан 5, при этом требуемый закон сопротивления откату обеспечивается характеристиками пружины 6, рабочими площадями поршня 3, размерами клапана 5 и паза (пазов) Г. Причём на начальном участке отката истечение жидкости происходит также через кольцевую проточку в цилиндре 1, чем обеспечивается свободный (малоторможённый) откат. В определённый момент отката игла Е выходит из полости М в поршне 1, и полости П, М заполняются жидкостью.

На части длины отката торможение осуществляется только за счёт перетекания жидкости через клапан 5, и одновременно через очко Ж происходит заполнение жидкостью полости М в штоке 2.

После остановки откатных частей начинается накат.

Накатник той или иной конструкции, в данной заявке не рассматриваемый, обеспечивает движение откатных частей орудия в переднее положение (накат).

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

Накат закончен, орудие готово к следующему выстрелу.

В перерывах между выстрелами разогретая жидкость поступает из полости Б через отверстие К в полость Т, отжимая подпружиненный поршень 12.

По мере остывания жидкость поступает из полости Т через отверстие К в полость Б, под действием подпружиненного поршня 12.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет создать конструкцию клапанно-игольчатого тормоза отката-наката, обеспечивающую стабильные динамические характеристики движения откатных частей, при возможности реализации участка свободного (малоторможённого) отката. При этом сохраняются желаемые характеристики динамики движения откатных частей при откате и накате без увеличения габаритов устройства. Устройство технологично, компактно в исполнении, удобно в эксплуатации.

Изобретение относится к артиллерийскому вооружению, в частности к противооткатным устройствам для артиллерийских орудий. Предложен клапанно-игольчатый тормоз отката-наката, содержащий наружный цилиндр (1) с размещенными в нем штоком (2) и поршнем (3) со встроенным клапанным устройством. Наружный цилиндр (1) дополнительно содержит иглу (Е), входящую через очко (Ж) в глухую полость (М) штока (2) и поршня (3), а клапанное устройство содержит подпружиненный клапан (5) и профилированные пазы (Г) истечения в седле (4) клапана (5). Техническое решение позволяет обеспечить стабильные динамические характеристики движения откатных частей артиллерийского орудия, при возможности реализации участка свободного (малоторможённого) отката. При этом сохраняются желаемые характеристики динамики движения откатных частей при откате и накате без увеличения габаритов устройства. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Клапанно-игольчатый тормоз отката-наката, содержащий наружный цилиндр с размещенными в нем штоком и поршнем со встроенным клапанным устройством, отличающийся тем, что наружный цилиндр дополнительно содержит иглу, входящую через очко в глухую полость штока и поршня, а клапанное устройство содержит подпружиненный клапан и профилированные пазы истечения в седле клапана.

2. Клапанно-игольчатый тормоз отката-наката по п. 1, отличающийся тем, что клапан тормоза отката выполнен дифференциальным.

3. Клапанно-игольчатый тормоз отката-наката по п. 1, отличающийся тем, что на начальном участке отката в цилиндре выполнена кольцевая проточка.

4. Клапанно-игольчатый тормоз отката-наката по п. 1, отличающийся тем, что в поршне имеется по меньшей мере один клапанный тормоз наката.