Ведущее устройство пластинчатого типа
Владельцы патента RU 2360211:
Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт им. Главного маршала артиллерии Н.Н. Воронова (RU)
Изобретение относится к ведущим устройствам "прижимного" типа для бронебойных подкалиберных снарядов. Ведущее устройство содержит опорные сектора в виде комбинации пластин из полимера и металла, за счет чего снижается нагрузка на активную часть снаряда и повышается синхронность их отделения. 1 табл., 2 ил.
Изобретение относится к ведущему устройству (ВУ), содержащему опорные сектора "прижимного" типа для бронебойного подкалиберного снаряда (БПС), и может быть реализовано в качестве ВУ БПС для всех типов орудий, имеющих в составе боекомплекта данный тип снарядов. Прототипом изобретения является ВУ "прижимного" типа отечественного образца БПС, RU 2206055 C2 от 10.06.03.
Процесс отделения секторов ВУ от корпуса снаряда существенно влияет на величину технического рассеивания (точность стрельбы, кучность). Несмотря на относительную кратковременность этого процесса, силовое механическое и аэродинамическое взаимодействие между отделяющимися элементами и корпусом снаряда может привести к формированию значительных траекторных изменений. Отделение секторов от снаряда носит несимметричный и асинхронный характер, что объясняется влиянием на процесс отделения возмущений, полученных снарядом при движении по каналу ствола орудия и в период последействия пороховых газов (ПГ).
Основными силовыми нагрузками, вызывающими отделение секторов ВУ "прижимного" типа, является сила давления встречного потока воздуха, при этом давление спутного потока ПГ препятствует в периоде последействия (≈10 м) процессу их отделения. Все это, а также значительная растянутость во времени приводит к значительной асимметрии отделения секторов ВУ и, как следствие, к дополнительным траекторным возмущениям БПС.
Задача изобретения сводится к уменьшению времени отделения ВУ от БПС и снижения силового воздействия секторов ВУ на корпус БПС при их отделении за счет разделения массы. Разделение массы основано на разбиении трех секторов на большое n-e множество секторных пластин. В отличие от существующих видов ВУ, предлагаемое ВУ, содержащее опорные сектора, отличается тем, что опорные сектора выполнены в виде комбинации пластин из полимера и металла.
В периоде последействия пороховых газов, в момент отделения ВУ активной части снаряда сектора, выполненные в виде секторных пластин не оказывают сильного механического воздействия вследствие малости масс и конструктивной формы. Комбинация пластин из полимера и металла снижает характеристики ударной жесткости в 2,8 раза, что, в свою очередь, способствует уменьшению отклонений углов вылета БПС.
ВУ пластинчатого типа состоит из следующих элементов (фиг.1 (а))%
- секторная пластина металл 2,
- секторная пластина полимер 5,
- уплотнительное кольцо (медь, полимер) 4.
Секторные пластины 2 и 5 установлены с целью сокращения по времени процесса отделения и снижения механического воздействия, ударной жесткости на активную часть снаряда 1.
Принцип действия предлагаемого ВУ состоит в следующем. При вылете снаряда из канала ствола и освобождении секторных пластин 2 и 5 от уплотнительного кольца 4 еще в период последействия пороховых газов начинают активно действовать силы пороховых газов Pг и сопротивления воздуха Rа, после этого они начинают симметрично отделяться от корпуса снаряда.
В связи с этим целесообразно провести расчеты по определению:
- геометрических характеристик секторных пластин и необходимого n-го числа секторных пластин;
- основных массовых характеристик;
- силового воздействия Fk (фиг.1б) секторных пластин 2 на активную часть снаряда (1) в момент отделения.
Для определения количества и геометрических характеристик секторных пластин рассмотрим схему конструкции БПС (фиг.1б), используя сечение А-А. Рассмотрим отдельно одну секторную пластину в сечении А-А и определим ее основные геометрические параметры (фиг.2)
Из фиг.2 видно, что в сечении пластины, соединенные между собой, образуют кольцо. Площадь кольца определяется следующими выражениями:
где ρ - средний радиус (фиг.2) ρ=(R+r)/2;
δ - ширина кольца (фиг.2) δ=R-r;
или 
где Sчк - площадь части кольца,
n - число секторных пластин.
Сечение одной пластины является площадью части кольца с центральным углом β (градусах) фиг.2 и определяется по зависимости:
Толщина одной пластины определяется из выражения:
где h - стрела сегмента пластины,
h=r(1-cos(α/2)).
Длину дуги одной секторной пластины определим по зависимости:
Значение массовых характеристик определим из следующего выражения:
где m - масса пластины,
V - объем пластины,
ρм - плотность материала, из которого изготовлена пластина.
Силовое воздействие Fk секторных пластин 2 на активную часть снаряда (1) в момент отделения определяется из уравнения:
где FK - силовая нагрузка в точке отделения,
m - масса пластины,
gсек - ускорение силы тяжести пластины,
Ra - сила встречного потока воздуха,
q - скоростной напор,
ρB - плотность воздуха,
V - скорость снаряда,
CX - аэродинамический коэффициент,
SM - площадь Миделя пластины.
Численная реализация рассмотренного метода положена в основу программы для ЭВМ. Задаваясь характеристиками, геометрическими, массовыми характеристиками снаряда и секторов ВУ, определяем численные значения геометрических, массовых характеристик секторных пластин 2 и 5. Программа позволяет провести оптимизацию геометрических параметров секторных пластин. Основным критерием подбора размеров секторных пластин является минимальное значение центрального угла β.
Используя зависимости 1…9 для конструкции БПС с исходными данными: диаметр снаряда d=0,03 м, внешний диаметр ВУ D=0,125 м, диапазон значений центрального угла β=2°…120° определяем:
- число секторных пластин;
- массу одной пластины;
- силовое воздействие Fk секторных пластин 2 и 5 на активную часть снаряда.
- Результаты расчета представлены в таблице 1.
| Таблица 1. | |||||
| β, ° | 2 | 10 | 30 | 60 | 120 |
| n, шт | 180 | 36 | 12 | 6 | 3 |
| m, кг | 0.012 | 0.058 | 0.175 | 0.349 | 0.698 |
| FK, н | 350 | 1738 | 4935 | 11322 | 619175 |
В качестве примера для проведения расчетов параметров ВУ за аналог изобретения был взят штатный образец БПС калибра 125 мм с "прижимными" секторами.
Проведенные расчеты показали что с увеличением центрального угла β увеличиваются массовые характеристики секторных пластин, силовое воздействие FK, а число секторных пластин уменьшается.
Таким образом, предлагаемое ВУ пластинчатого типа позволяет значительно снизить силовое воздействие секторов на активную часть при их отделении и сократить время отделения.
Ведущее устройство бронебойного подкалиберного снаряда, содержащее опорные сектора, отличающееся тем, что опорные сектора выполнены в виде комбинации пластин из полимера и металла.
