ОСНОВИ БУДОВИ АРТИЛЕРІЙСЬКИХ

ня рідини через них здійснюється при дуже великому перепаді тиску у робочій порожнині (Р1=150 – 300 атм) та тиску у запоршневій області Р2. При цьому у робочій порожнині до початку витікання рідина перебуває у стані спокою. Для подолання сил інерції частинок рідини і надання їм великої швидкості необхідні великі прискорення, які зможуть виникнути лише внаслідок силової дії – тиску. Саме цьому процес витікання супроводжується збільшенням тиску рідини, яка міститься у робочій порожнині.

Величина тиску рідини залежить від: щільності та в’язкості рідини; поперечної площі отворів витікання рідини; швидкості руху поршня і його робочої площі.

Унаслідок збільшення тиску в рідині вона створює опір руху поршня зі штоком, а отже, і відкотним частинам гармати.

1

2

3

Рисунок 4.42 – Схема гальма відкотних частин із канавковим гальмом відкоту і голчастим гальмом накату:

1 – голка (контршток); 2 – шток з поршнем; 3 – циліндр

Опір руху відкотних частин об’єму рідини, яка міститься у робочій порожнині гальма відкоту, називають гід-

равлічним опором відкоту.

Тиск рідини у робочій порожнині циліндра Р1 діє на робочу поверхню поршня і створює силу гідравлічного опору гальма відкоту:

Ф Р А	р	Р	n	Д 2 d 2 ,	(4.12)
1		1 4

361

де Ар - робоча площа поршня;

Д, d - діаметр поршня і штока відповідно.

Сила гідравлічного опору гальма відкоту, з одного боку, через поршень і шток гальмує ствол під час відкоту, а з іншого – через дно циліндра та вузол кріплення його в люльці навантажує лафет гармати у напрямку відкоту. При цьому сила гідравлічного опору буде тим більше, чим більше буде швидкість відкотних частин і менше площа отворів витікання.

Залежність тиску у робочій порожнині циліндра і сили гідравлічного опору гальма від отворів витікання дозволяє впливати на закон гальмування ствола, змінюючи профіль канавок по довжині відкоту.

У неробочій порожнині запоршневого простору при відкоті у гальмі відкоту даної конструкції виникає вільний об’єм (вакуум), який дорівнює об’єму тієї частини штока, яка вийшла за межі циліндра.

При накаті ствола шток з поршнем рухається у зворотному напрямку і спочатку вибирає вакуум, переміщуючи вільний, не зайнятий рідиною об’єм із запоршневого простору у робочу порожнину циліндра. До моменту початку вибирання вакууму рідина через канавки майже не протікає. Тиск в обох порожнинах вирівнюється і залишається близьким до нуля. Гідравлічний опір – відсутній, незважаючи на скорочення запоршневої порожнини. Після вибирання вакууму подальший рух штока з поршнем можливий лише при видавлюванні рідини з порожнини штока голкою, або контрштоком через кільцевий отвір або поздовжні канавки на контрштоці. Тиск, який виникає у запоршневій порожнині, діє на шток і поршень та створює силу гідравлічного опору гальма при накаті, яка, з одного боку, гальмує накат, а з іншого – діє на дно циліндра і навантажує лафет у напрямку накату.

Величина тиску і сили гідравлічного опору при накаті залежить від тих самих факторів, що і тиск Р1 і сила гідравлічного опору при відкоті.

362

Для забезпечення закону зміни сили гальма відкоту на довжині відкоту і накату площа отворів витікання виконується змінною з поступовим зменшенням від максимуму на початку дії до нуля у кінці дії.

Профіль канавок, або закон зміни площі витікання за функцією шляху, визначений необхідністю отримання бажаного закону зміни гідравлічного опору при відкоті. Саме тому сила гідравлічного опору гальма відкоту при накаті не є достатньою для гальмування накату і не забезпечує бажаного закону гальмування накату. Тим більше, що накат здійснюється при значно менших швидкостях, ніж відкот. Для виправлення закону гальмування накату або для більш повного поглинання надлишкової енергії накатника до складу гальма відкоту вводять спеціальний пристрій, який створює основний гідравлічний опір перетіканню рідини при накаті і отримав назву гальма накату.

Слід враховувати, що гальмо накату буде надійно працювати тільки при гарантованому заповненні рідиною тієї порожнини, звідки при гальмуванні накату її необхідно видавлювати. У даному випадку це порожнина штока, яка заповнена частково під час відкоту, а частково – на початку накату до входу до неї голки (контрштока). Якщо до цього моменту порожнина штока не буде повністю заповнена рідиною, то не буде і опору входу голки; таким чином, не буде гідравлічного опору гальмування накату. Тільки після вибирання вакууму голкою (контрштоком) почнеться видавлювання рідини із порожнини штока, а отже, з’явиться сила гідравлічного опору гальма накату.

Таким чином, принцип дії гальма відкотних частин полягає в тому, що відкотні частини гармати під час відкоту мають великий запас кінетичної енергії і витрачають його на виконання роботи по подоланню сил гідравлічного опору на шляху відкоту і накату.

Унаслідок цієї роботи частинки рідини, яка протискується через отвори малого перерізу, отримують запас кінетичної енергії. При цьому швидкість потоку рідини в

363

напрямних струменях залежить від співвідношення робочої площі елементів, які видавлюють рідину, і площі отворів витікання.

Усучасних конструкціях ПВП швидкість руху рідини досягає 150 – 200 м/с і більше. Отже, кінетична енергія відкотних частин перетворюється у кінетичну енергію струменевих потоків рідини. Частина енергії витрачається на теплову енергію під час тертя в ущільненнях, тертя часток рідини по стінках гальма. Решта кінетичної енергії частинок струменів рідини перетворюється в теплову після того, як вони втрачають свою форму, відбиваючись від циліндра і його стінок у запоршневій порожнині.

При переході частинок рідини із спрямованого потоку у безладний рух рідина нагрівається і через стінки гальма відкотних частин передає тепло у навколишнє середовище і сусіднім елементам гармати.

Так завершується необоротний процес поглинання енергії у гідравлічних гальмах відкотних частин.

При цьому процес нагрівання рідини при стрільбі і процес її охолодження проходять нерівномірно, що потребує використання спеціальних заходів щодо забезпечення теплового режиму роботи гальма відкотних частин.

Усучасних гарматах використовуються різні конструктивні схеми гальм відкотних частин, тип яких визначається, як правило, типом їх гальм відкоту.

За найбільш загальними і важливими ознаками гальма відкотних частин (ГВЧ) поділяються на типи, які показані на рисунку 4.43.

Веретенні ГВЧ – мають гальмо відкоту з веретеном змінного поперечного перерізу для зміни площі отвору витікання рідини. (Поширені в сучасних гарматах).

Канавкові ГВЧ – мають гальмо відкоту з канавками змінної глибини для зміни площі отвору витікання рідини.

Шпонкові ГВЧ – мають гальмо відкоту зі шпонкою змінного перерізу для зміни площі отвору витікання рідини.

364

І. За типом гальма відкоту

веретенні

канавкові

клапанні

шпонкові

золотникові

ІІ. За можливістю регулювання довжини відкоту

з постійною довжиною відкоту зі змінною довжиною відкоту

ІІІ. За характером регулювання					площі отворів
	жорсткі					м’які
		ІV. За характером дії
	повні					неповні

Рисунок 4.43 – Класифікація гальм відкотних частин

Золотникові ГВЧ – мають золотникове гальмо відкоту з клапаном для зміни площі отвору витікання рідини.

Постійне ГВЧ – призначене для здійснення гальмування при постійній довжині відкоту ствола.

Змінне ГВЧ – призначене для здійснення гальмування при змінній довжині відкоту ствола.

Жорстке ГВЧ відрізняється тим, що площа регулювання отвору гальма визначається величиною відкоту ствола.

М’яке ГВЧ відрізняється тим, що площа регулювання отвору гальма визначається величиною тиску у робочій порожнині гальма.

365

Повне ГВЧ – це ГВЧ, яке діє з протитиском витіканню рідини, а саме без утворення вільного простору під час відкоту.

Неповне ГВЧ - це ГВЧ, яке діє без протитиску витіканню рідини, а саме з утворенням вільного простору під час відкоту.

Важливо відзначити, що гальма накату також, як і гальма відкоту, за способом зміни площі отворів витікання рідини поділяються на: веретенні (голкові), канавкові, шпонкові, золотникові, клапанні.

Найбільше поширення у сучасних противідкотних пристроях наземної артилерії отримали постійні, жорсткі, веретенні і канавкові ГВЧ з канавковими, голчастими, повними гальмами накату.

4.2.3. Принцип будови і дії, характеристика і застосування основних типів гальм відкотних частин

Веретенне гальмо відкотних частин з канавковим-

гальмом накату складається із таких складових частин: циліндра, штока з поршнем, веретена з модератором.

На внутрішній поверхні штока є канавки змінної глибини, а у поршні – регулювальне кільце.

1

2

3

Рисунок 4.44 – Схема гальма відкотних частин з веретенним

гальмом відкоту і канавковим гальмом накату:

1 – циліндр; 2 – веретено з модератором; 3 – шток з поршнем

366

Регулювальним пристроєм гальма відкоту є регулювальне кільце поршня і конусоподібне веретено, профіль якого визначає закон зміни площі кільцевого отвору при відкоті, а отже, і сили опору відкоту.

Регулювальним пристроєм гальма накату є сорочка модератора і канавки змінної глибини на внутрішній порожнині штока, залежно від глибини яких досягається необхідний закон зміни площі отворів витікання при накаті, а отже, і сили опору накату.

При відкоті – рідина пробризкується основним потоком, що гальмує відкот, через кільцевий отвір між веретеном і регулювальним кільцем, який поступово зменшується, у запоршневий простір, а також допоміжним потоком у замодераторний простір, відкривши клапан модератора. При цьому утворюється вакуум у запоршневій (неробочій) порожнині циліндра, бо замодераторний простір заповнюється примусово під тиском і повністю з метою забезпечення надійності гальмування накату на всьому шляху.

При накаті – рідина повертається із запоршневого і замодераторного простору у початкову порожнину циліндра, з початком накату закривається клапан модератора, і рідина починає пробризкуватися із замодераторного простору тільки через канавки змінної глибини, що приводить до поглинання енергії накату відкотних частин. Гальмо відкоту починає діяти при накаті тільки після вибирання вакууму у початковій (неробочій) порожнині циліндра.

Таким чином, у гальмі накату цього типу гальмування відбувається на всьому шляху накату, що зменшує навантаження на лафет і позитивно впливає на стійкість гармати при накаті.

Із розглянутого можна зробити висновок, що гальмо відкоту є неповним (без протитиску), жорстким (площа отворів витікання змінюється залежно від шляху відкоту незалежно від тиску в циліндрі) і постійним.

Гальмо накату відрізняється за характеристиками тим, що за характером дії буде повним (з протитиском).

367

Така конструктивна схема дуже поширена у ПВП сучасних гармат (Д-48, 2А19, Д-30 та ін.) унаслідок того, що вона дозволяє порівняно просто забезпечити потрібний закон гальмування як при відкоті, так і при накаті, що важливо для стійкості гармати.

Крім того, ця конструкція порівняно проста у виробництві та експлуатації. Недоліком є можливість виникнення сплесків тиску, отже, і сили гідравлічного опору за умов стрільби, які відрізняються від розрахункових.

У ПВП деяких гармат замість веретена встановлюють контршток з канавками змінної глибини на його поверхні. Іноді гальмо відкоту веретенного типу використовують з гальмом накату голкового типу, але принцип роботи від цього не змінюється.

Канавкове ГВЧ - має голчасте гальмо накату. Принцип його будови і дії розглянуто вище. Канавкове ГВЧ має ті ж самі характеристики, що і веретенне ГВЧ з голчастим гальмом накату, отже, воно є постійним, жорстким, з неповним гальмом відкоту і повним гальмом накату.

Позитивною якістю такої конструктивної схеми є її простота, а недоліком є ненадійне заповнення рідиною порожнини гальма накату, яке, по суті, починається під час накату після вибирання вакууму в неробочій порожнині. Така конструктивна схема гальма відкотних частин знайшла застосування у ПВП гармат довоєнних років розробки (наприклад, М-30, Д-1, МЛ 20, М-46 та інші).

Шпонкове ГВЧ з голчастим гальмом накату відрізняється тим, що регулювальним пристроєм гальма відкоту є шпонки змінної величини (висоти) циліндра і канавки постійної глибини поршня.

А взагалі будова і дія гальма відкотних частин цієї схеми аналогічні канавковому гальму відкоту з голчастим гальмом накату. Перевага шпонкового ГВЧ – у простоті виробництва.

368

1

2

3

Рисунок 4.45 – Схема гальма відкотних частин зі шпонковим гальмом відкоту і голчатим гальмом накату:

1 – шпонка; 2 – циліндр; 3 – шток із поршнем

Золотникове ГВЧ з золотниковим гальмом накату складається з таких частин: циліндра, штока з поршнем і золотниками, гальма відкоту, гальма накату.

1 2

Рисунок 4.46 – Схема гальма відкотних частин золотникового типу:

1 – циліндр; 2 – шток з поршнем і золотниками

На внутрішній поверхні циліндра є пази, в які входять виступи поршня, що забезпечують його поворот відносно штока. Поршень має вікна постійного перерізу, а золотники – фігурні вирізи визначеного профілю. Золотники мають можливість переміщуватися на деякій ділянці тільки поступально. Регулювальними пристроями гальма відкоту і гальма накату є поршень і золотники, вікна та фігурні вирізи, які утворюють отвори витікання з площею, величина якої визначається положенням поршня відносно золотників.

При відкоті золотник гальма відкоту підтискується до поршня, а золотник гальма накату відходить від нього.

369

Між вікнами поршня і фігурними вирізами утворюється отвір витікання, площа якого визначається кутом повороту поршня, що і забезпечує необхідний закон гальмування відкоту

При накаті – після вибирання вакууму у запоршневому просторі циліндра все відбувається навпаки, і рідина перетікає у зворотному напрямку.

Можливе використання конструктивної схеми з нерухомим поршнем і золотниками, які обертаються.

Золотникове ГВЧ є постійним, жорстким і неповним. Позитивною якістю даної схеми є можливість регулювання довжини відкоту за рахунок повороту штока з поршнем відносно циліндра, чим і досягається попереднє часткове перекриття отворів витікання у золотнику. Недоліком є наявність деталей, які переміщуються і співударяються всередині ГВЧ, що зменшує надійність дії і може

призвести до підвищеного зносу у місцях контакту. Поширення у ПВП такі ГВЧ не отримали.

Клапанне ГВЧ з канавковим гальмом накату складається із: циліндра, штока з поршнем, клапана.

На циліндрі є канавки змінної глибини. Роль регулювального пристрою гальма відкоту виконує клапан і сідло поршня, які створюють отвір для витікання рідини, величина якого залежить від тиску у робочій порожнині циліндра. Регулювальним пристроєм гальма накату є сорочка поршня і канавки змінної глибини циліндра.

При відкоті: під тиском рідини у робочій порожнині клапан відкривається на величину, яка залежить від величини тиску у робочій порожнині, і рідина пробризкується у отвір між клапаном і сідлом. Таким чином здійснюється гальмування накату. Одночасно невелика частина рідини пробризкується через канавки змінної глибини циліндра.

370