10.1.4.Рекомендуемые материалы и коэффициенты запаса прочности

При выборе коэффициента запаса прочности следует учитывать, что запас прочности неравномерен по длине ствола и может колебаться в зависимости от конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов в широких пределах. Например, в современных образцах СПВ в связи со стремлением снизить уровень нагрева стволов реализуются конструкции с существенно более массивными стенками, чем это требуется из соображений прочности. Поэтому ниже приведены значения минимальных запасов прочности, апробированные практикой отработки систем СПВ.

В районе максимума давления пороховых газов принимают n = 1,3...1,5. Такая величина запаса прочности обусловлена как неточностями рассмотренной выше теории сопротивления трубы, так и возможными отклонениями действующих величин давлений от расчетных, разбросом механических свойств материала и т.п.

В сечениях ствола в области патронника запас прочности берется ниже n = 1,0 – 1,1. Причинами такого снижения являются:

а) наличие казенника и гильзы, воспринимающих часть действующих нагрузок;

б) отсутствие не учитываемых при расчете силовых факторов, действующих со стороны снаряда;

в) высокая точность обработки, отсутствие нарезов и др.

У дульного среза запас прочности берется не менее двух, так как условия работы материала в концевой части трубы даже при прочих равных условиях являются более тяжелыми, чем в сечениях, удаленных от торца трубы. Кроме того, силовые воздействия со стороны снаряда, надульных устройств и т.п. оказывают здесь существенное влияние на напряженное состояние материала ствола. Однако зачастую даже при n = 2 стенки ствола получаются весьма тонкими, не обеспечивающими эксплуатационной надежности. Поэтому обычно принимают n 2...5.

Для изготовления стволов обычно применяются следующие марки стали:

50А ГОСТ 5160-49 = (55...80)^.10⁷ Па;

50РА НО 2338-57 = (55...80)^.10⁷ Па;

30ХРА НО 2774-58 = (60...90)^. 10⁷ Па;

30ХН2МФА ГОСТ 5160-49 = (70...95)^.10⁷ Па.

Выбор марки стали определяется условиями работы ствола. Для стволов охотничьих ружей, самозарядных и спортивных винтовок, пистолетов и автоматов рекомендуется применять марки 50А, 50РА, 30ХРА.

Для пулеметных стволов с целью обеспечения их живучести обычно используют сталь 30ХН2МФА, которая сохраняет высокие механические свойства до температур 850 - 950 К. Кроме того, в высокотемпных образцах СПВ для поддержания живучести стволов на требуемом уровне применяются специальные жаропрочные материалы.

П р и м е р. Рассчитать параметры упругого сопротивления 12,7-мм ствола пулемета "Утес".

Исходные данные

Материал ствола .........................……………...... 30ХН2МФA

Предел упругости .......................…………... 800 МПа

Масса порохового заряда m ...............……….. 0,016 кг

Масса пули m_q ..............................………………. 0,048 кг

Коэффициент фиктивности .................…….... 1,076

Рис. 10.4. Результаты расчета ствола на прочность

Таблица 10.2

Результаты расчета прочности 12,7-мм ствола

Номер сечения		р, МПа	ру, МПа	n
1	2.02	382	516	1.35
2	2.29	375	537	1.43
3	3.08	373	567	1.52
4	3.46	365	574	1.57
	4.09	365	582	1.59
5	4.09	350	582	1.66
	3.46	350	574	1.64
6	3.15	220	568	2.58
7	2.83	140	560	4.00
	2.36	140	541	3.86
8	2.36	130	541	4.16
	2.83	130	560	4.31
9	2.83	125	560	4.48
	2.36	125	541	4.33
10	2.28	105	536	5.10
11	2.20	90	531	5.90
	2.36	90	541	6.01
12	2.36	87	541	6.22
	2.20	87	531	6.10
13	2.04	80	518	6.48
	2.52	80	549	6.86
14	2.52	78	549	7.04
	2.36	78	541	6.94
15	2.36	75	541	7.21

1. Выбираем 15 поперечных сечений по длине ствола, в которых проводим проверочный расчет (рис. 10.4).

2. По результатам внутрибаллистического расчета строим огибающую кривую р( ) давлений порохового газа в канале ствола (рис. 10.4).

3. В выбранных поперечных сечениях по формуле (10.4) определяем предел упругого сопротивления ствола (см. табл. 10.2) и строим соответствующую кривую р_y(l) (рис. 10.4).

4. В расчетных сечениях по формуле (10.5) находим значения коэффициента запаса прочности, которые представляем на графике (рис. 10.4) в виде кривой n(l).

5. Сравниваем значения коэффициента запаса с рекомендуемыми. Из сравнения следует, что расчетная величина n существенно выше минимально необходимых значений по всей длине ствола.

П р и м е ч а н и е. Указанный вывод соответствует оценке упругого сопротивления не нагретого стрельбой ствола. В случае автоматической стрельбы можно считать, что в соответствии с ростом температуры будет происходить неуклонное снижение запасов прочности.