Устройство учета расхода ресурса артиллерийского орудия

Изобретение относится к области военной техники, а именно к устройствам учета расхода ресурса артиллерийского орудия. Устройство учета расхода ресурса артиллерийского орудия состоит из счетно-суммирующего блока с модулем памяти, снабженного выключателем электропитания, переключателем типов снаряда и информационным табло. К счетно-суммирующему блоку подключен датчик, закрепленный на орудии и измеряющий скорость отката подвижных частей орудия при выстреле. Счетно-суммирующий блок установлен на рабочем месте наводчика орудия. Технический результат заключается в разработке устройства автоматического учета расхода ресурса артиллерийского орудия и хранения этой информации. 1 ил.

 

Изобретение относится к области военной техники, в частности к устройствам учета работы артиллерийского вооружения в ходе эксплуатации.

В соответствии с требованиями документов по эксплуатации и применению артиллерийских орудий, в ряде ситуаций командиру расчета орудия необходимо знать точный расход его ресурса с начала эксплуатации (в ходе баллистической и технической подготовки стрельбы, при категорировании ствола орудия, при назначении вида необходимого технического обслуживания и т.д.). Учет наработки вооружения ведется в формуляре (паспорте) образца (см. Руководство по эксплуатации ракетно-артиллерийского вооружения. - М.: ГРАУ МО РФ, 2006 г., - стр.230) путем записи (документальной регистрации) количества произведенных выстрелов с нарастающим итогом с начала эксплуатации орудия.

Однако особенностью стрельбы из современного артиллерийского орудия, кроме наличия нескольких типов снарядов в его боекомплекте, является применение пороховых метательных зарядов переменной массы, в зависимости от характера огневой задачи, составляемых расчетом орудия непосредственно перед стрельбой, при этом каждый тип заряда (для большинства типов артиллерийских орудий это 6-8 видов зарядов, различающихся по весу и маркам пороха) обуславливает различный по величине ущерб, наносимый каналу ствола орудия каждым выстрелом. Все это в целом затрудняет учет расхода ресурса, при этом никаких устройств в составе артиллерийских систем, осуществляющих точный учет и хранение информации о расходе ресурса в автоматизированном режиме, с учетом ущерба, наносимого стволу орудия выстрелами различными снарядами на различных видах пороховых метательных зарядов, в конструкции артиллерийских систем - нет.

Задача, решаемая изобретением - разработка устройства для автоматического учета расхода ресурса артиллерийского орудия и хранения этой информации с начала эксплуатации, в условиях стрельбы всеми предусмотренными для этого артиллерийского орудия типами снарядов и зарядов.

Указанная задача решается за счет установленного на рабочем месте наводчика орудия счетно-суммирующего блока с модулем памяти, снабженного выключателем электропитания, переключателем типов снаряда и информационным табло, при этом к счетно-суммирующему блоку подключен датчик, закрепленный на орудии и измеряющий скорость отката подвижных частей орудия при выстреле.

В счетно-суммирующем блоке, включенном перед боевой работой в бортовую сеть, после каждого выстрела из орудия осуществляют обработку, запоминание и отображение на информационном табло расхода ресурса орудия с нарастающим итогом с начала эксплуатации в «расчетных» выстрелах, при этом за «расчетный» принимают выстрел, которым измеряется назначенный артиллерийскому орудию ресурс, и который наносит каналу ствола орудия максимальный ущерб - выстрел основным для орудия снарядом на наиболее мощном дальнобойном заряде, а выстрелы на уменьшенных зарядах и других типах снарядов учитывают в долях от «расчетного». Величину доли ущерба, наносимого каналу ствола пороховым метательным зарядом, учитывают через величину скорости отката, при этом сигнал в счетно-суммирующий блок для осуществления расчета подают автоматически после каждого выстрела, а влияние, оказываемое на износ канала ствола снарядом, отличным по конструкции от основного, учитывают при расчете ущерба с помощью сигналов, заложенных в память счетно-суммирующего блока и выбираемых перед стрельбой установкой переключателя типов снаряда в соответствующее положение.

Устройство поясняется на фиг.1 «Устройство учета расхода ресурса артиллерийского орудия», где:

1 - счетно-суммирующий блок с модулем памяти;

2 - переключатель;

3 - информационное табло;

4 - выключатель;

5 - орудие;

6 - датчик скорости отката.

Готовность устройства к работе обеспечивается выключателем 4, при включении питания в артиллерийской установке, где штатно размещено само орудие 5. Далее устройство работает следующим образом. Перед стрельбой наводчик орудия устанавливает по команде командира расчета переключатель 2 на счетно-суммирующем блоке 1 в положение, соответствующее тому типу снаряда, которым будет производиться стрельба, чем осуществляет выбор сигнала М, который будет учтен в расчетах и величина которого соответствует определенному коэффициенту трения ведущих элементов снаряда с поверхностью канала ствола. Затем при выстреле датчиком 6 измеряется скорость отката подвижных частей орудия, значение которой находится в прямой пропорции от вида порохового метательного заряда, и в счетно-суммирующий блок 1 подается сигнал А, соответствующий типу заряда, где с учетом сигнала М происходит вычисление величины ущерба в «расчетных» выстрелах. Рассчитанный ущерб с нарастающим итогом выводится на табло 3 и постоянно информирует расчет о величине израсходованного ресурса орудием с начала эксплуатации.

Вычисление израсходованного ресурса осуществляется по следующей зависимости:

$$\text{N}\left(\text{1;n}\right)={\displaystyle \sum _{\text{1}}^{\text{n}}\text{Δ}\cdot {\text{A}}_{\text{i}}\cdot {\text{M}}_{\text{j}}}$$ ,

где N(1;n) - текущий расход ресурса орудия с начала эксплуатации (с первого выстрела до производства n выстрелов); Δ - «расчетный» ущерб канала ствола, соответствующий износу канала ствола (т.е. увеличению длины зарядной каморы и росту диаметрального размера канала ствола) при одном выстреле на дальнобойном заряде основным снарядом для данного орудия; A_i - коэффициент изменения «расчетного» ущерба для выстрелов на i-ом виде заряда (дальнобойный, специальный, уменьшенный заряд и др.); M_j - коэффициент, характеризующий изменение величины ущерба при выстрелах j-м типом снаряда, в зависимости от материала ведущих устройств снаряда (медные, керамические, пластиковые и др. ведущие пояски и ведущие устройства).

Коэффициенты A_i и M_j могут быть определены экспериментально для каждой модели артиллерийского орудия при производстве, модернизации или при разработке новых, для этого орудия, боеприпасов.

Кроме того, необходимые для работы устройства коэффициенты могут быть определены расчетным способом. Так, для определения относительного ущерба, наносимого каналу ствола при каждом выстреле, можно использовать модель, позволяющую определить интенсивность уменьшения толщины слоя металла в стволе, в зависимости от параметров выстрела. Если предположить, что процессы разрушения внутренней поверхности канала ствола протекают путем отрыва структурного элемента (частицы) металла, содержащего n атомов с периодом кристаллической решетки a₀, то с учетом энергии связи атома железа в кристалле E₀, которая необходима для отрыва частицы металла от поверхности ствола, интенсивность уменьшения толщины слоя металла $$\frac{\text{h}}{\text{t}}$$ будет равна

$$\frac{\text{h}}{\text{t}}=\frac{{\text{na}}_{\text{0}}^{\text{3}}}{{\text{4E}}_{\text{0}}}\text{μρν}\text{,}\left(\text{1}\right)$$

где µ - коэффициент трения; p - давление в пятне контакта (давление в канале ствола); ν - скорость трения (скорость движения снаряда). При допущении неизменности параметра $$\frac{{\text{na}}_{\text{0}}^{\text{3}}}{{\text{4E}}_{\text{0}}}$$ , влияющего на разрушаемость атомной решетки железа, можно в зависимости от величины скорости снаряда (измеренной через скорость движения откатных частей орудия при выстреле) и коэффициента трения снаряда о поверхность канала ствола орудия определить относительную величину ущерба A_i M_j, наносимого стволу выстрелом j-м снарядом на i-м метательном заряде, по отношению к ущербу, наносимому «расчетным» выстрелом.

При этом зависимость между давлением в канале ствола и скоростью снаряда можно учесть с помощью основного уравнения пиродинамики:

$$\frac{\text{sp}\left(\text{l}\varphi +\text{l}\right)}{\text{θ}}=\frac{ƒ\text{ω}\varphi }{\text{θ}}-\frac{\phi {\text{qν}}^{\text{2}}}{\text{2g}}\text{,}\left(\text{2}\right)$$

где S - площадь поперечного сечения канала ствола орудия; p - давление пороховых газов, после прохождения снарядом участка ствола длиной l; lϕ -приведенная длина свободного объема зарядной каморы; ωϕ - вес сгоревшей части пороха; ƒ - сила пороха; θ - параметр расширения пороховых газов в орудии; q и ν - вес и скорость снаряда; g - величина ускорения силы тяжести; φ - коэффициент учета второстепенных работ на перемещение снаряда, пороховых газов в стволе и откат орудия.

Таким образом, используя зависимости (1) и (2) можно для любой модели орудия определить относительные коэффициенты износа ствола при стрельбе разными типами снарядов на каждом виде метательных зарядов, предусмотренных для применения с конкретной артиллерийской системой.

Техническим результатом предложенного изобретения является возможность автоматического учета расхода ресурса артиллерийского орудия и хранения этой информации с начала эксплуатации, в условиях стрельбы всеми предусмотренными для этого артиллерийского орудия типами снарядов и зарядов.

Информация о расходе ресурса, измеренная в расчетных выстрелах, используется командиром орудийного расчета при контроле расхода ресурса орудия. Кроме того, в перспективных системах управления огнем артиллерийского орудия уточненный расход ресурса может учитываться автоматически при вычислении исходных данных для стрельбы.

Источники информации

1. Руководство по эксплуатации ракетно-артиллерийского вооружения. - М.: ГРАУ МО РФ, 2006 г. - 414 с. Открытое издание.

2. Орлов Б.В., Ларман Э.К., Маликов В.Г. Устройство и проектирование стволов артиллерийских орудий. - М.: Машиностроение, 1976. - 432 с. Открытое издание.

3. Чурбанов Е.В. Внутренняя баллистика артиллерийского орудия. - М.: Воениздат, 1973. - 103 с. Открытое издание.

Устройство учета расхода ресурса артиллерийского орудия, состоящее из установленного на рабочем месте наводчика орудия счетно-суммирующего блока с модулем памяти, снабженного выключателем электропитания, переключателем типов снаряда и информационным табло, при этом к счетно-суммирующему блоку подключен датчик, закрепленный на орудии и измеряющий скорость отката подвижных частей орудия при выстреле.