4.1.4. Системы с откатом затвора

Рассмотрим использование давления порохового газа в канале ствола, когда ствол закреплен неподвижно, а затвор во время выстрела может перемещаться относительно ствола. Так используется давление порохового газа в оружии, работа автоматики которого основана на принципе отдачи затвора при свободном и полусвободном затворе. Следует прежде всего заметить, что давление порохового газа в канале ствола в этих случаях начинает воздействовать на затвор еще до форсирования пулей нарезов с момента воспламенения порохового заряда, и уже примерно с этого момента затвор получает приращение количества движения под действием импульса давления порохового газа. Эта особенность заставляет учитывать влияние перемещения затвора на изменение условий горения порохового заряда и приращение количества движения затвора до начала форсирования нарезов пулей. Для учета влияния перемещения затвора на условия горения порохового заряда можно несколько увеличить коэффициент фиктивности массы пули, уточняя его величину на основании величины начальной скорости пули, полученной в результате баллистического расчета и эксперимента. Для учета давления порохового газа в канале ствола до полного врезания пули в нарезы будем рассматривать этот период как пиростатический, пренебрегая незначительным перемещением пули и затвора. В соответствии с этим за момент начала движения пули будем принимать момент полного врезания пули в нарезы канала ствола.

Определим характеристики движения затвора под действием давления порохового газа в канале ствола, при этом необходимо учитывать следующие особенности:

– наличие сил трения на поверхности контакта гильзы и патронника;

– действие порохового газа на скат гильзы;

– возможность выката затвора.

Как уже указывалось, наличие сил трения на поверхности контакта гильзы и патронника оказывает существенное влияние на характеристики движения затвора. Теоретический учет этого фактора связан с громоздкими величинами и требует введения ряда коэффициентов согласования с опытом. Наиболее простым способом учета влияния данных сил трения является введение в величину массы затвора некоторого коэффициента фиктивности ₃ . Ориентировочные значения коэффициента фиктивности массы затвора для некоторых штатных патронов приведены в табл.5.1.

Учет возможности выката затвора в некоторых случаях необходим, так как влияние на движение затвора выката может быть весьма существенным.

Следует заметить, что влияние сил трения в направляющих затвора, на сопротивление возвратной пружины во время движения затвора под действием давления порохового газа невелико. Поэтому его можно не учитывать. В случае необходимости учесть эти силы можно последующим введением поправок, как и при работе элементов движения ствола при отдаче.

Влияние силы трения гильзы о патронник будем учитывать коэффициентом фиктивности массы затвора ₃.

С учетом сделанных замечаний уравнение движения свободного затвора под действием давления порохового газа можно записать в следующем виде:

,

где S – рабочая площадь элемента гильзы, воспринимающего

давление порохового газа, м²;

₃ – коэффициент фиктивности массы затвора.

Найдем параметры движения затвора в характерные моменты выстрела: вылет пули из канала ствола и конец периода последействия.

Для определения скорости затвора к моменту вылета пули воспользуемся формулой

.

Для патронов с бутылочной гильзой рабочей площадью будет площадь дна гильзы S_дн Для того чтобы выразить силу давления порохового газа на дно гильзы через силу давления порохового газа на дно канала ствола, умножим и разделим подынтегральное выражение на S_кн , тогда

или

,

но

С учетом этого получим следующую зависимость для скорости затвора к моменту вылета пули:

(4.5)

Полученная зависимость аналогична расчетным формулам для случая отдачи ствола. Пользуясь этой аналогией, можно без вывода записать выражение для перемещения затвора к моменту вылета пули из канала ствола:

(4.6)

Время движения затвора за рассматриваемый период определяется в результате решения задачи внутренней баллистики.

Для определения скорости затвора к концу периода последействия воспользуемся формулой

,

но

.

С учетом этого получим следующую зависимость для скорости затвора к концу периода последействия (максимальная скорость):

(4.7)

Перемещение затвора к концу рассматриваемого периода (максимальное перемещение) получим из формулы (4.7), учитывая текущее значение количества движения порохового газа в данном периоде:

Проинтегрировав данное уравнение, после соответствующих преобразований получим

(4.8)

Время периода последействия определяется по формуле

t₃ = .

При наличии выката затвора для определения его скорости и перемещения следует поступать аналогично вышерассмотренному случаю выката ствола. В рассматриваемом случае необходимо учитывать то, что затвор в выкате останавливается в результате действия давления порохового газа на рабочую площадь гильзы. Такой выкат называется полным в отличие от неполного выката, при котором затвор частично тормозится давлением порохового газа и в крайнем переднем положении ударяется об ограничивающий элемент коробки автоматики или ствола.

Максимальная скорость свободной отдачи затвора определится по зависимости:

– при полном выкате

;

– при неполном выкате

,

где – скорость затвора в крайнем переднем положении, мс^-1.

Отсюда видно, что для заданного патрона сумма скоростей ( ) остается постоянной при полном выкате и уве­личивается при неполном выкате.

При выкате затвора ему характерны в основном те же преи­мущества и недостатки, что и при выкате ствола.