10.1.2. Предел упругого сопротивления ствола
При расчете стволов СПВ обычно применяется вторая теория прочности, для которой на основе многочисленных экспериментальных исследований найдены определенные коэффициенты запаса прочности.
По этой теории предельное упругое состояние наступает тогда, когда наибольшая относительная деформация становится равной максимальной упругой деформации при одноосном растяжении. В рассматриваемом случае условие прочности запишется в виде
,
где e – предел упругости материала ствола.
Учитывая, что по закону Гука
,
и принимая z = 0, = 1/3, условие прочности
– 1/3 r e,
на внутренней поверхности ствола запишем следующим образом:
.
В инженерных расчетах стволов СПВ максимальное расчетное давление, которое может выдержать ствол, не получив при этом остаточных деформаций, принято называть пределом упругого сопротивления ствола ру:
. (10.4)
Из полученной формулы видно, что увеличить предел упругого сопротивления можно либо за счет характеристик материала (e), либо за счет толщины стенок ствола (a).
10.1.3. Методика расчета прочности ствола по упругому сопротивлению
Проверочный расчет
Целью проверочного расчета является определение коэффициентов запаса прочности по различным сечениям ствола и сравнение их со значениями, рекомендуемыми нормалями и руководящими материалами.
При таком расчете считаются известными кривая давления пороховых газов в функции пути снаряда по стволу, конструкция и материал ствола.
Расчет проводится в следующем порядке:
1. Выбирается ряд сечений, в которых производится проверочный расчет.
2. Наносятся кривые давления порохового газа для различной температуры порохового заряда (–50, +15, +50 0C).
3.
Строится огибающая кривая давлений рp.
При этом положение точки максимума
давления смещается на 1,5...2 калибра к
дульному срезу. На участке от дна канала
ствола до точки максимума давление
принимается равным от ркm
до рm,
где ркm
=
.
4. В выбранных сечениях ствола по формуле
определяются значения упругого сопротивления ствола и строится соответствующая кривая.
5. Определяются коэффициенты запаса прочности в расчетных сечениях:
, (10.5)
где рр – значение давления по кривой (п. 3).
6. Строится график изменения запасов прочности по длине ствола. Расчетные значения сравниваются с рекомендуемыми.
При расчете стволов, имеющих специфические, конструктивные отличия от рассмотренного случая, предел упругого сопротивления вычисляется по зависимостям, приведенным в табл. 10.1.
Расчет при проектировании ствола
Целью
расчета является предварительный выбор
наружной конфигурации ствола и (или)
материала ствола по пределу упругости.
При этом считается, что в результате
решения задачи внутренней баллистики
получены все необходимые данные для
конструктивного оформления внутренней
поверхности ствола (d,
д,
W0,
и т.д.).
Таблица 10.1
Зависимости расчета для предела упругого сопротивления
-
Схема ствола
Предел упругого сопротивления
Т9-1
,
,
,
,
,
,
Т9-2
Т9-3
,
Расчет проводят в следующей последовательности:
1. Выбираются сечения по длине ствола, в которых производится расчет.
2. Определяются кривые давлений при различной температуре порохового заряда и по известным правилам, строится огибающая результирующая кривая.
3. С учетом рекомендаций по выбору коэффициентов запаса прочности строится кривая желаемого упругого сопротивления ствола:
рy = nрp.
4. По полученным результатам выбирают:
а) материал ствола при заданной его геометрии:
;
б) геометрию наружной поверхности при заданном материале ствола:
.
После конструктивного оформления наружной поверхности и выбора материала проводится проверочный расчет.