УТВЕРЖДАЮ

Начальник военной кафедры

капитан 1 ранга

И. Глотов

«___»___________2011 г.

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

Вид занятия: групповое занятие.

Тема:5.1.1.3.: Стволы и затворы буксируемых орудий.

Время: 2 часа

Учебная цель: Изучить назначение, устройство ствола и затвора буксируемого орудия.

Воспитательная цель: Воспитывать у студентов чувство ответственности за бережное отношение, эксплуатацию и содержание материальной части артиллерии в исправном состоянии.

№ п.п	Перечень основных вопросов (положений темы)	Ориентировочно отводимое время	Организационно методические замечания
1. 2. 3.	ВВОДНАЯ ЧАСТЬ Объявление темы, учебных целей, основных вопросов занятия. Обоснование актуальности темы занятия. Проверка готовности к занятию. УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ Общее устройство ствола. Назначение и классификация затворов. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ Выводы по теме занятия. Ответы на вопросы. Задание на самостоятельную подготовку.	10 мин 35 мин 30 мин 5 мин	Проверка наличия студентов и их внешнего вида. Контроль выдачи секретных тетрадей. Объявление темы, учебной и воспитательной целей, вопросов, литературы. Доведение актуальности темы занятия. 2.1 Довести содержание учебных вопросов согласно плана-конспекта. При изложении материала применяю демонстрационные и иллюстрационные материалы (диафильмы, слайды, плакаты, схемы, стенды и др.). Сделать выводы по теме. Ответить на возможные вопросы. Проконтролировать сдачу секретных тетрадей.

ПЕРЕЧЕНЬ:

1.Наглядных пособий: киноустановка, экран, слайд-проектор.

2.Материальнотехнического обеспечения: 122 мм гаубица Д-30, 100 мм пушка МТ-12 и их отдельные узлы и агрегаты

3.Литературы для изучения:

1)Техническое описание и инструкция по эксплуатации (руководство службы) изучаемых образцов вооружения.

2)Альбом рисунков..

4.Справочных материалов:

«___»___________2011 г. Доцент цикла № 2

А. Громов

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий механики и оптики

Военная кафедра

Утверждаю

Начальник военной кафедры

капитан 1 ранга

И. Глотов

«___»___________2011 г.

Групповое занятие № 5.1.1.3

(номер по тематическому плану)

Тема: Стволы и затворы буксируемых орудий.

(наименование темы занятия по тематическому плану)

по дисциплине: Конструкция и эксплуатация артиллерийских орудий.

(наименование дисциплины)

Рассмотрено и одобрено на заседании ВК

Протокол №__________

от «___»________2011 г.

Санкт-Петербург

2011

Групповое занятие

ТЕМА: «Стволы и затворы буксируемых орудий».

ВРЕМЯ: 2 часа.

УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ:

Изучить назначение, устройство ствола и затвора буксируемого орудия.

ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ ЦЕЛЬ:

Воспитывать у студентов чувство ответственности за бережное отношение, эксплуатацию и содержание материальной части артиллерии в исправном состоянии.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Общее устройство ствола.

2. Назначение и классификация затворов.

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

1. Слайд-проектор.

2. 122 мм гаубица Д-30, 100 мм пушка МТ-12 и их отдельные узлы и агрегаты.

СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСВОЕНИЯ МАТЕРИАЛА ЗАНЯТИЯ:

1. Комплект слайдов.

2. Плакаты.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации (руководство службы) изучаемых образцов вооружения.

2. Альбом рисунков.

Введение

Из истории возникновения, становления и развития ствольной артиллерии известно, что главной составной частью артиллерийского орудия, начиная от древних времен и до настоящего времени, претерпевший в своей конструкции и внешнем виде не столь значительные изменения, и определяющий главное основное назначение этих самых орудий, является, несомненно - ствол. Поэтому, приступая к рассмотрению цикла лекций по изучению составных частей буксируемого орудия полевой артиллерии, конечно же, в первую очередь остановимся с вами на изучении упомянутого выше артиллерийского ствола.

Вопрос 1. Общее устройство ствола

По внешнему виду ствол представляет собой длинную толстостенную трубу, закрытую с одного конца затвором. В стволе различают: переднюю - дульную я заднюю - казенную части. На стволе имеются захваты или гладкий цилиндрический участок для соединения с люлькой и направления ствола при откате и накате.

У большинства орудий ствол состоит из:

• Трубы;

• Дульного тормоза;

• Казенника.

1. Труба является основной частью ствола. Задний участок трубы цилиндрический с наибольшим наружным диаметром и наибольшей толщиной стенок. К дульной части толщина стенок трубы уменьшается, так как давление пороховых газов по мере продвижения снаряда к дулу также постепенно уменьшается.

Осевое отверстие трубы называется каналом ствола.

К анал ствола делится на камору (патронник) и нарезную часть. Нарезы в канале ствола идут по винтовой линии. В российской артиллерии принята правая нарезка; если смотреть со стороны казенной части, то нарезы идут слева вверх направо, следовательно, снаряд получает вращение по часовой стрелке.

Различают следующие элементы нарезной части (рис. 1): нарезы, поля нарезов и грани нарезов (рис. 1, а).

Диаметр канала ствола по полям нарезов называется калибром ствола и орудия.

Для облегчения врезания ведущего пояска и предохранения от срезания его выступов ширину нареза делают в 1,5-2 раза больше ширины поля. Глубина нарезов обычно равна 0,01 калибра.

С целью увеличения живучести ствола в некоторых мощных орудиях применяется более глубокая нарезка - до 0,02 калибра.

Число нарезов зависит от калибра и составляет число, кратное четырем в пределах 1/3 - 1/4 калибра, выраженного в миллиметрах. Например, у 122-мм гаубицы Д-30 - 36 нарезов, у 122-мм пушки обр. 1931/37 гг. - 44 нареза. При большем числе нарезов уменьшается нагрузка на боевые грани нарезов и на выступы медного ведущего пояска. Этим объясняется увеличенное число нарезов в стволе пушки, имеющей более высокое давление пороховых газов.

Угол наклона нареза α к оси канала ствола (см. рис. 1, б) называется крутизной нарезки. Иногда крутизну нарезки характеризуют длиной хода нареза (шагом винтовой линии), т. е. тем расстоянием по оси канала, на котором нарез делает полный оборот.

Длина хода нарезов L (см. рис. 1, б) в калибрах рассчитывается по формуле:

L = π/tgα (1)

Правильность полета снаряда, а следовательно, и кучность стрельбы зависят от угловой скорости вращения снаряда, которая в свою очередь определяется крутизной нарезки в дульной части и скоростью движения снаряда вдоль оси канала ствола.

Нарезы бывают постоянной и переменной (прогрессивной) крутизны. Для пушек с большой начальной скоростью снаряда крутизна нарезки равна 6-7° (длина хода нарезов 30—25 калибров), для гаубиц и других орудий с короткими стволами и, следовательно, с меньшей начальной скоростью крутизна нарезки должна быть большей. Но при большой крутизне нарезки увеличивается давление на грани нарезов и ведущий поясок, что вызывает усиленный износ нарезов (особенно в начале нарезов в области наибольшего давления пороховых газов) и может привести к срыву ведущего пояска. Чтобы этого не произошло, крутизну нарезки надо не увеличивать, а уменьшать.

Для удовлетворения таким противоречивым требованиям у гаубиц делают нарезку прогрессивной крутизны (в начале нарезов крутизна небольшая, около 4°, а к дульной части крутизна постепенно достигает 8-9°). Например, у 122-мм гаубицы Д-30 крутизна в начале нарезов 3°57', а в конце 7°10'.

К амора служит для помещения заряда; устройство ее зависит от способа заряжания. Камора для патронного заряжания (патронник) (рис. 2) имеет форму гильзы патрона и в общем случае состоит из основной конической части 1 (см. рис. 2, а), переходного (соединительного) конуса 2, цилиндрической части 3, опорного конуса 4 (переходной части от патронника к нарезам) и снарядного конуса 5. При конической форме каморы обеспечивается более легкое выбрасывание гильзы после выстрела. Пологий опорный конус облегчает врезание ведущего пояска в нарезы. Каморы некоторых орудий изготовляются более простой формы без соединительного и снарядного конусов или без цилиндрической части.

В орудиях с картузным заряжанием (см. рис. 2, в) камора состоит из цилиндрических и конических участков. Для уменьшения длины каморы диаметр ее средней части, где помещается заряд, делается больше калибра, а для уменьшения силы давления пороховых газов на затвор задняя часть каморы сужается и образует горловину. Наиболее простое устройство имеют каморы для раздельного гильзового заряжания (см. рис. 2, б).

Устройство стенок ствола и основные типы стволов

П о устройству стенок стволы подразделяются на:

а) стволы-моноблоки;

б) скрепленные стволы;

в) стволы со свободной трубой;

г) стволы со свободным лейнером

(рис. 3).

Стволами-моноблоками называются нескрепленные стволы с однослойными трубами. Такие стволы наиболее просты по устройству и, следовательно, наиболее экономичны в производстве.

Стволы-моноблоки применяются в орудиях малых и средних калибров, до 152-мм включительно. Недостатком стволов-моноблоков является необходимость замены всей трубы в случае износа нарезной части. Однако существующие меры увеличения живучести стволов и высокое качество орудийных сталей обеспечивают достаточно длительный срок службы стволов-моноблоков.

При правильной эксплуатации такие стволы могут служить в течение многих лет даже во время войны. В то же время простота производства стволов-моноблоков в военное время является важнейшим преимуществом, обеспечивающим ускоренный выпуск орудий.

Другим недостатком моноблока является неравномерность распределения нагрузки по толщине ствола при выстреле, вследствие чего ствол-моноблок не всегда может дать требуемую прочность или получается слишком тяжелым. Чтобы понять это, рассмотрим, как работают различные слои металла трубы при высоком внутреннем давлении в канале ствола.

П од действием высокого давления внутренний слой трубы растягивается, а его диаметр увеличивается (рис. 4). Расширению внутренних слоев оказывают противодействие далее расположенные по толщине трубы слои, которые также растягиваются под давлением внутренних слоев. Таким образом, каждый слой будет испытывать сжатие в радиальном направлении и растяжение по окружности.

Кроме того, во время ускоренного отката вследствие действия сил инерции в поперечных сечениях ствола появятся осевые растягивающие усилия.

Выделим в поперечном сечении трубы два слоя: внутренний и наружный - и рассмотрим деформации, связанные только с растяжением по окружности.

Если не учитывать сжатия слоев по толщине, то удлинение внутреннего слоя будет таким же, как и наружного. Но длина наружного слоя значительно больше, чем внутреннего, следовательно, относительное удлинение этого слоя и напряжение в нем будут меньше. Чем больше радиус наружного слоя, тем меньше его относительное удлинение и напряжение. Таким образом, более напряженным слоем в трубе будет внутренний слой и менее напряженным - наружный (см. рис. 4).

Из-за неравномерности распределения нагрузки в стенках ствола увеличение его толщины не всегда обеспечивает получение необходимой прочности.

Расчеты показывают, что уже при толщине стенки 1,5-2 калибра наружный слой оказывает очень небольшое сопротивление разрыву, в то время как внутренний слой напряжен до предела, поэтому дальнейшее увеличение толщины стенок практически не дает увеличения прочности и только вызывает излишнее утяжеление ствола.

Для увеличения прочности ствола применяют различные способы скрепления.

Скрепленный ствол состоит из внутренней трубы и кожуха, надетым на трубу с некоторым натяжением.

Для получения определенного натяжения наружный диаметр трубы должен быть больше внутреннего диаметра кожуха. Чтобы надеть на внутреннюю трубу скрепляющий кожух, его необходимо нагреть до 400°С; при нагревании кожух расширяется и свободно надевается на внутреннюю трубу. Остывая, кожух стремится принять прежние размеры, но этому препятствует внутренняя труба, поэтому кожух окажется растянутым, а труба сжатой. Таким образом, в результате скрепления до выстрела во внутренней трубе напряжения будут направлены в сторону, противоположную напряжениям, создаваемым давлением пороховых газов.

В наружном слое напряжения от скрепления и напряжения, вызываемые давлением пороховых газов, направлены в одну сторону. Распределение напряжений в скрепленном стволе показано на рис. 5.

При выстреле пороховые газы, растягивая трубу, должны вначале преодолеть сжимающие усилия, создаваемые оболочкой, следовательно, растягивать трубу, будет не полная сила давления пороховых газов, а разность сил давления газов и кожуха.

Кожух будет растягиваться в результате давления пороховых газов и скрепления. Таким образом, в скрепленном стволе наружные слои принимают большую долю нагрузки, поэтому скрепленный ствол прочнее ствола-моноблока, а при одинаковой прочности имеет меньший вес. Чтобы получить более равномерное распределение усилий в стволе, скрепление производят не одной, а несколькими трубами небольшой толщины. Такой ствол будет наиболее прочным.

Основной недостаток скрепленных стволов заключается в сложности и дороговизне их изготовления.

Достоинства скрепленного ствола и ствола-моноблока в наибольшей степени сочетаются в самоскрепленных стволах.

Самоскрепление (автофретаж) выполняется следующим образом. В канале заготовки под ствол при помощи мощных гидравлических прессов создается высокое давление (6000-7000 кг/см²), превышающее предел упругости металла, в результате чего вся труба или только внутренние слои ее получат остаточные деформации. Вследствие неравномерности распределения напряжений по толщине стенок ствола слои, расположенные ближе к внутренней поверхности, получат остаточные деформации больше, чем слои более удаленные. После снятия нагрузки наружные слои стремятся принять прежние размеры, но этому препятствуют внутренние слои, оставшиеся в растянутом состоянии, вследствие чего и создается скрепление.

В самоскрепленном стволе до выстрела внутренние слои оказываются сжатыми, а наружные растянутыми, как и в стволе, скрепленном с натяжением, но различные слои нагружены более равномерно, как было бы в стволе, скрепленном большим количеством очень тонких труб.

В современной артиллерии скрепление применяют только для стволов крупных калибров, вес которых составляет от 5-6 до нескольких десятков тонн. В этом случае выигрыш в весе скрепленного ствола по сравнению со стволом-моноблоком оказывается очень существенным.

Стволы со свободной трубой и свободным лейнером.

Баллистические качества ствола определяются состоянием его канала. Ствол с изношенной нарезной частью к боевому использованию не допускается. Для восстановления ствола требуется заменить его трубу. В скрепленном стволе замена трубы связана с большими трудностями и может быть выполнена только на заводе. В стволе-моноблоке замена трубы означает замену основной, самой тяжелой части ствола.

Указанное неудобство в значительной степени устраняется в стволах со свободным лейнером и свободной трубой (см. рис. 3), в которых внутренняя труба вставлена в оболочку с небольшим зазором.

Величина зазора может быть в пределах 0,05-0,20 мм для орудий средних калибров и 0,15-0,25 мм для орудий крупных калибров.

При выстреле внутренняя труба расширяется, выбирает зазор и при дальнейшем возрастании давления работает вместе с наружной оболочкой, оставаясь при этом в пределах упругости. После выстрела зазор между трубой и оболочкой восстанавливается.

Замена внутренней трубы у таких стволов может быть произведена в войсковых условиях без сложного оборудования. Ствол со свободным лейнером отличается от ствола со свободной трубой тем, что лейнер закрыт оболочкой по всей длине, в то время как передняя часть свободной трубы находится вне оболочки и при выстреле работает самостоятельно.

По этой причине свободная труба изготовляется с более толстыми стенками, чем лейнер. Для облегчения вынимания лейнера наружная поверхность его обрабатывается с конусностью 0,002-0,004.