2.6. Анализ факторов, влияющих на живучесть ствола артиллерийского оружия

В техническом отношении стволы являются сложными деталями, требующими больших затрат на изготовление с применением дорогостоящих специальных сталей. Вследствие этого проблема повышения живучести стволов имеет исключительно важное значение. Процесс износа поверхности канала ствола весьма сложен и определяется большим числом факторов: конструктивных, технологических, баллистических и эксплуатационных.

К конструктивным факторам относят устройство стволов (калибр, длина, число, глубина и форма нарезов и др.), устройство снарядов (пуль) (диаметр ведущего пояска, его ширина и форма и др.).

К технологическим факторам относят способы изготовления стволов и боеприпасов, термообработку и материал ствола, а также специальные покрытия ведущего пояска и его материал.

К баллистическим факторам относятся величина заряда, состав и калорийность пороха, давление пороховых газов, закон изменения скорости движения снаряда по каналу ствола и т.д.

Большое влияние на живучесть стволов оказывают условия эксплуатации: режим стрельбы, наличие и интенсивность охлаждения, чистка и смазка стволов, условия хранения.

Ограничение темпа стрельбы по живучести стволов состоит в том, что при заданных баллистических характеристиках оружия, длине непрерывной очереди и живучести ствола темп стрельбы не должен превышать некоторой определенной величины. В противном случае живучесть оружия (ствола) будет меньше заданной, а при значительном повышении темпа или длины непрерывной очереди допустимых значений, ствол может выйти из строя в течение одной очереди. Это ограничение действует в оружии независимо от того, по какой схеме оно построено: в любом образце темп стрельбы в расчете на один ствол не должен превосходить допустимого по живучести.

В настоящее время живучесть стволов авиационных пушек находится в пределах 3000…4000 выстрелов и зависит от баллистических характеристик и режима огня. Задаваемая длина непрерывной очереди для многоствольного оружия больше чем у одноствольного и двуствольного.

Поэтому допустимый темп стрельбы, приходящийся на один ствол, у этого оружия должен быть меньше.

Все выше перечисленные факторы находятся во взаимной связи, и живучесть стволов определяется их совокупным действием. Причем в теоретическом плане влияние некоторых из них не поддается даже качественному анализу.

В результате исследований износа каналов стволов были выдвинуты различные теории, объясняющие причины износа тепловым, механическим, химическим воздействием газопороховой смеси и боеприпасов на поверхности канала ствола.

В настоящее время установлено, что износ ствола вызывается всеми воздействиями одновременно, проявляющимися в большей или меньшей степени в различных системах. Например, в стрелковом оружии износ ствола определяется в основном механическим воздействием пуль, в артиллерийском оружии превалирующее значение приобретает эрозия металла.

Физическую модель износа канала ствола должна отражать следующие процессы:

• нагревание поверхности ствола пороховым газом до температуры 2000…3000К в зависимости от марки пороха;

• нагревание НЧКС от работы сил трения по месту контакта ВП снаряда с поверхностью канала ствола;

• нагревание ствола теплом, выделяющимся от работы преодоления внутренних сил трения в металле ствола при его деформации от давления порохового газа и ударного воздействия центрирующего утолщения снаряда на поверхности нарезов;

• износ нагретого ствола вследствие механического смятия металла с поверхности его канала потоком порохового газа в заснарядном пространстве и в зазорах между ведущим пояском снаряда и поверхностью канала ствола, а также ведущими устройствами снаряда.

Основными факторами влияющими на живучесть ствола являются:

• баллистические и энергетические характеристики выстрела: импульс силы давления пороховых газов; скорость движения снаряда; скорость движения порохового газа; калорийность пороха; температура горения;

• режим стрельбы: длина непрерывной очереди; темп стрельбы; время перерыва между очередями;

• теплофизические характеристики материала ствола: теплопроводность; теплоемкость; температуропроводность;

• механические характеристики материала ствола: предел упругости; предел прочности;

• геометрические характеристики НЧКС: ширина поля и дна нареза; глубина нареза; угол нареза; шаг и крутизна нарезки;

• условия охлаждения ствола;

• механические характеристики материала ведущего пояска снаряда: предел упругости; предел прочности;

• геометрические характеристики ведущего пояска: ширина и высота ведущего пояска.