10.1.1. Упругое деформирование ствола давлением пороховых газов

Стволы СПВ при стрельбе находятся под действием системы сил, приво­дящих к работе ствольных материалов в условиях сложного напряженно- деформированного состояния. Для простейшей оценки этого состояния примем следующие основные допущения:

• допускаем, что ствол можно представить как трубу постоянного попе­речного сечения, сохраняющую до и после деформации цилиндрическую фор­му и всякое поперечное сечение плоским;

• пренебрегаем всеми силовыми факторами, кроме давления пороховых

газов;

• считаем, что давление пороховых газов приложено статически по нор­мали к внутренней поверхности ствола и распределено равномерно и симмет­рично относительно оси канала ствола;

• предполагаем, что материал ствола однороден и изотропен, т.е. свойст­ва материала считаются одинаковыми во всех точках и по всем направлениям.

В этом случае задача сводится к расчету толстостенной трубы, нагружен­ной равномерно распределенным внутренним давлением (рис. 10.1). В такой постановке задача была решена в середине XIX века независимо друг от друга Ляме и А.В.Гадолиным.

Как известно из курса сопротивления материалов, напряженно- деформированное состояние толстостенной трубы, нагруженной внутренним давлением, характеризуют семь величин (рис. 10.2):

а_г,а_т,ст₂— радиальное, тангенциальное и осевое нормальные главные напряжения;

e_r,e_T,s_z - радиальная, тангенциальная и осевая нормальные деформации;

8. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ УДАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ

При исследовании и проектировании ударных механизмов возникает не­обходимость определения следующих характеристик:

• величины кинетической энергии бойка, необходимой для гарантиро­ванного воспламенения капсюлей-воспламенителей (К-В);

• величины массы бойка при условии исключения инерционного накола;

• диаметра отверстия в зеркале затвора для выхода бойка при условии обеспечения прочности колпачка капсюля-воспламенителя;

• времени работы ударного механизма.

Рис. 8.1. Принципиальные схемы курковых ударных механизмов: а - курок и боек движутся совместно после их соударения, б - курок после удара по бойку останавливается, а боек по инерции движется дальше, в — курок и боек жестко соединены

При проектировании ударных механизмов стрелкового оружия необхо­димо обеспечить 100 %-ное воспламенение капсюля-воспламенителя с мини­мальной энергоемкостью боевой пружины. Это особенно важно для спортивно­го, охотничьего и снайперского оружия с целью уменьшения возмущений, вос­принимаемых оружием при срабатывании ударного механизма и для улучше­ния меткости оружия при одиночной стрельбе.

Рис. 8.2. Принципиальные схемы ударных механизмов ударникового типа: а - курок и боек движутся совместно после их соударения, б — курок после удара по бойку останавливается, а боек по инерции движется дальше, в-курок и боек жестко соединены.

Существующие конструкции ударных механизмов (куркового и ударни­кового типов) в зависимости от способа передачи энергии от курка (ударника) к бойку можно разделить на три группы (рис. 8.1,8.2):

в конце рабочего хода курок (ударник) ударяет по бойку. После удара ку­рок (ударник) и боек движутся совместно, расходуя кинетическую энергию на деформацию колпачка капсюля-воспламенителя (см. рис. 8.1,а и 8.2,а);

в конце рабочего хода курок (ударник) ударяет по бойку. После удара ку­рок (ударник) останавливается, а боек движется, расходуя кинетическую энер­гию на деформацию колпачка капсюля-воспламенителя (см. рис. 8.1,6 и 8.2,6);

в конце рабочего хода курок (ударник), выполненный как одно целое с бойком, расходует кинетическую энергию на деформацию колпачка капсюля- воспламенителя (см. рис. 8.1,в и 8.2,в).

11. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПУСКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ

При проектировании спусковых механизмов необходима проверка проч­ности деталей, величины усилия спуска и времени подъема шептала после его расцепления со спуском в конструкциях, имеющих разобщитель.

При проверке прочности деталей проводится расчет напряжений, возни­кающих в них при остановке на шептало ударника, курка или основного звена автоматики. Для определения напряжений в деталях можно воспользоваться за­висимостями теории удара.

Рассмотрим спусковой механизм для ведения непрерывной стрельбы, схе­ма которого приведена на рис. 11.1. При ударе боевого взвода основного звена автоматики (затворной рамы или затвора) 3 по шепталу 2 происходят деформа­ции сдвига и сжатия шептала и боевого взвода.

Рис. 11.1. Принципиальная схема спускового механизма непрерывной стрельбы: 1 - корпус механизма, 2 - шептано, 3 - боевой взвод затворной рамы (затвора), 4 - пружина, 5 - спусковой крючок

Приравнивая потерю кинетической энергии основного звена автоматики сумме потенциальной энергии деформации шептала и боевого взвода, получим

где П1 = * ^{2 1} - потенциальная энергия деформации сжатия и сдвига

6E|S] 2G|

шептала;

mi — масса основного звена автоматики и связанных с ним деталей; т₂- масса короба оружия (ствольной коробки)

F²/₂ T2S3/2

П2 = — + — потенциальная энергия деформации сжатия и сдви-

6E2S1 2G2

га боевого взвода; F — сила, возникающая при ударном взаимодействии звеньев;Ei и Ег - модули упругости материала шептала и боевого взвода соответст­венно;

Gi иG₂ - модули сдвига материала шептала и боевого взвода соответст­венно; х — напряжение сдвига; /1 — длина линии сдвига шептала;

51. - контактная площадь сжатия;

52. - площадь плоскости сдвига шептала; / 2 — длина линии сдвига боевого взвода;

53. - площадь плоскости сдвига боевого взвода.

Рис. 11.2. Схема взаимодействия затворной рамы и шептала

Структурная схема механизма и аналитические зависимости для опреде­ления геометрических параметров, необходимых для графического построения теоретического профиля кулачка, аналогичны выше рассмотренному случаю.

Рис. 6.12. Схема построения профиля копира на передаточном рычаге для ППМ

С учетом специфики структурной схемы данного подающего механизма необходимо дополнительно связать аналитически параметры Гц и хц. Исходя из геометрических соображений

Графическое построение теоретического профиля кулачка проводится следующим образом. Вычерчивается исходное положение рычага щОЦщ. Затем из т. О проводим лучи под углом <pj к отрезку Охц, на которых откладываем отрезки, равные соответствующему значению г к, из концов которых под углом у = 180-(3-оц-cpi проводим лучи, а затем, проведя к ним касательную кри­вую, получаем теоретический профиль копира.

6.2. Механизмы магазинного типа

Механизмы подачи патронов магазинного типа предназначены для по­следовательного перемещения патронов, находящихся в магазине, к приемнику. Перемещение очередного патрона к приемнику должно осуществляться за оп­ределенное время цикла работы автоматики, которое должно быть меньше вре­мени движения затвора от фланца гильзы до крайнего заднего положения за­твора и обратно; т.е. механизм подачи патронов должен обеспечивать своевре­менность подачи патронов к приемнику (на линию досылания).

При проектировании механизмов магазинного типа в первую очередь не­обходимо определить значения перемещения патрона X и У (рис. 6.13). Пере­мещение патрона определяется следующими условиями: исходным положени­ем патрона (пули), который должен находиться возможно ближе к патроннику, исходным положением оси патрона, которая должна находиться как можно ближе к оси канала ствола.

В идеальном случае оси патрона и канала ствола должны совпадать.

Магазин имеет три основных элемента: корпус (собственно магазин), по­даватель и подающую пружину (рис. 6.14).

Подаватель отделяет патроны от пружины, передает усилие пружины на патроны и обеспечивает плоскость скольжения для досылания последнего па­трона в однорядном магазине и двух последних патронов в двухрядном магази­не.

Подаватель фиксирует патроны в строго определенном положении в ма­газине. Размеры патрона и требуемая емкость магазина определяют размеры магазина. Форма и размеры магазина должны обеспечивать определенность по­рядка движения патронов, а емкость магазина в пределах допустимых размеров должна быть возможно большей.

Для однорядных магазинов ширина внутренней части магазина hi равна диаметру патрона плюс величина зазора между гильзой и внутренней стенкой магазина (в мм):

h|=D_r +(0Д5..Д20), (6.6)

где D_r - диаметр гильзы, мм; 0,15-0,20 — зазор между стенками корпуса.

Для двухрядного магазина (в мм):

h₂ =l,866D_r + (0,15...0,20). (6.7)

Глубина полезного объема, т.е. объема занимаемого патронами, для од­норядного магазина

Wj = D_rn.

Для двухрядного магазина глубину полезного объема можно вычислить по формуле

W₂=|(n + l)D_r, (6.8)

где п - число патронов в магазине.

Двухрядные магазины проектируются так, что отрезки прямых, соеди­няющих центры патронов, образуют равносторонний треугольник, а подаватель контактирует сразу с двумя последними патронами (см. рис. 6.14). В этом слу­чае при перемещении патронов на линию досылания можно избежать заклини­вания в магазине.

Рис. 6.13. Схема перемещения патрона из магазина в патронник: 1 - патрон, 2 - патронник ствола

Рис. 6.14. Схема коробчатого магазина: а - однорядного, б - двухрядного (1 — подающая пружина магазина, 2 — подаватель, 3 - корпус магазина, 4 - патрон, 5—досылатель)

а б

Досылаемый патрон удерживается за счет силы трения между гильзой и загибами магазина. Форма загибов магазина существенно влияет на характер подачи патронов. Для надежной фиксации патрона загибами магазина необхо­димо, чтобы радиус загибов R, был меньше радиуса гильзыR, (рис. 6.15).

Рис. 6.15. Схема для определения радиуса загибов магазина: 1 - корпус магазина, 2 — патрон, 3 - досылатель

Рис. 6.16. Положение досылателя относительно капсюля патрона (а — расстояние между капсюлем патрона и нижней кромкой досылателя): 1 - досылатель, 2 - дно гильзы, 3 - капсюль-воспламенитель

В противном случае положение патрона при подаче его будет изменяться, что отражается на площадке контакта затвора с фланцем гильзы, а также на траектории движения патрона при досылании. При досылании патрона затвор своей передней частью (досылателем) касается дна гильзы, что может привести к преждевременному воспламенению капсюля, поэтому необходимо преду­смотреть расстояние «а» между капсюлем-воспламенителем и нижней кромкой досылателя (рис. 6.16).

Загибы магазина, ограничивая выход патрона в ствольную коробку, на­правляют его при досылании. Правильно выбранная длина загибов корпуса ма­газина обеспечивает надежное досылание патрона в патронник. Загибы магази­на совместно с усилием подающей пружины контролируют положение патрона при его движении в патронник.

Загибы магазина определяют направление патрона до тех пор, пока уси­лие подающей пружины действует в пределах границ загибов (см. рис. 6.15). Если усилие пружины смещается за пределы загибов магазина, то патрон мо­жет повернуться пулей вверх, что приводит к утыканию патрона в верхнюю часть казенного среза ствола. Слишком длинные загибы долго удерживают па­трон при досылании, что также приводит к утыканию патрона в казенный срез ствола (рис. 6.17).

Рис. 6.17. Схема для определения длины загибов корпуса магазина: а - короткие загибы, б—длинные загибы (1 - корпус магазина, 2 - патрон, 3 — патронник ствола)

Значения X и Y (см. рис. 6.13) определяются по трафарету патрона про- черкиванием его движения из магазина в патронник, для того чтобы не было утыкания патрона в казенный срез ствола, и чтобы фланец гильзы выходил из загйбов магазина в тот момент, когда пуля вошла в патронник ствола. Загибы магазина должны быть такой длины, чтобы центр массы (ЦМ) патрона нахо­дился в пределах загибов до тех пор, пока пуля не войдет в патронник

29