4. Умови нерухомості та стійкості гармати при відкоті.

Під умовою нерухомості гармати при відкаті розуміють відсутність її переміщення в горизонтальній площині. Ця умова виконується при:

R_б Р_дн - для гармати з жорстким лафетом;

R_б К(R) cos φ - для гармати з пружним лафетом.

Гармата повинна бути нерухомою за найсприятливіших умов:

К(R) = К_max (R_max )  =0, при цьому:

R_бК_max - для гармати з пружним лафетом;

R_бР_{дн max} - для гармати з жорстким лафетом.

При розрахунку нерухомості визначається площа опорних сошників станин, при цьому враховується допустимий тиск на грунт, що знаходиться в межах (4 -5)10⁵ Н/м².

Для гармат з пружним лафетом умова нерухомості розраховується визначенням площі опорних сошників, які знаходяться в межах 0,1–0,6 м², для гармат з жорстким лафетом ця площа може коливатися в межах 2,5–10 м².

Зрозуміло, що такі умови виконати практично неможливо.

Під стійкістю гармати розуміють відсутність її переміщення у вертикальній площині при відкоті ствола, тобто відсутність обертання гармати відносно опори. Обертання гармати буде відсутнє до моменту її відриву від грунту і визначається з виразу:

.

Гармата буде стійка при відкоті, якщо в процесі відкоту перекидаючий момент буде меншим або дорівнювати стабілізуючому ( які в процесі відкоту змінні), оскільки величина D змінна.

Умова стійкості гармати при відкоті приймає остаточний вигляд:

,

де х – величина переміщення ц.т. частин відкотів гармати;

D₀ – довжина станин;

Q₀ – маса частин відкоту артустановки.

Проаналізуємо умову стійкості з різних позицій:

1.Для гармат з жорстким лафетом К(R) = Р_{дн max} і х=0 вираз стійкості приймає вигляд: ; φ=0; Н₀ l+h – висота лінії вогню і при цьому необхідно мати масу порядка

10⁶ – 10⁹ Н, а довжину станини - порядка сотень метрів. Очевидно, що створити таку артустановку з сучасною балістикою на жорсткому лафеті неможливо.

2. У період дії порохових газів стійкість гармати тим вища, чим менше сила Р_дн і плече l. Величина Р_дн обумовлена заданими балістичними характеристиками гармати.

Щоб зменшити або зробити негативне плече l, необхідно, щоб центр тяжіння частин відкоту розташовувався як можна ближче до осі каналу ствола або вище осі. З цією метою противідкотні пристрої розміщують або симетрично щодо ствола, або над стволом.

3. Верхнє розташування противідкотних пристроїв дозволяє зменшити висоту лінії вогню і залежне від неї плече h. Зменшення плеча приводить до зменшення перекидаючого моменту К(R)h.

Момент Р_днl впливає не тільки на стійкість гармати, але і:

• підвищує динамічні навантаження на механізм вертикального наведення;

• викликає коливання ствола, що приводить до додаткового розсіювання снарядів.

У більшості сучасних гармат плече динамічної пари l не перевищує 5- 30 мм.

Зменшення плеча h можливе тільки за рахунок пониження висоти лінії вогню і при цьому для виключення ударів казенника об грунт необхідно скоротити довжину відкоту, тобто збільшити силу К(R). Зменшення висоти лінії вогню обмежується умовою загальної компановки гармати. У сучасних гармат Н = 0,8-1 м.

4. Стійкість гармат підвищується зі зменшенням сили опору відкоту К(R) або плеча Н.

Проте зі зменшенням сили К(R) збільшується довжина відкоту, що може привести при великих кутах вертикального наведення до удару казенника об грунт.

5.Стійкість гармати підвищується зі збільшенням маси гармати в бойовому положенні Q_б і плеча D₀ . Збільшення цих параметрів обмежено умовами маневреності гармати.

Незначне збільшення D₀ можна досягти при застосуванні станин, що складаються або телескопічних.

6. Стійкість гармати підвищується зі збільшенням маси частин відкоту Q₀ при незмінній вазі Q_б. Зі збільшенням Q₀ момент стійкості зменшується, але при цьому ще більшою мірою зменшується перекидаючий момент внаслідок зменшення сили К(R), що в результаті приводить до підвищення стійкості.

Зі збільшенням маси частин відкоту за інших рівних умов пропорційно зменшується сила опору відкоту К(R). Оскільки частка плеча Q₀Xcos менше частки доданка Rh – у виразі стійкості гармати, то збільшення Q₀ приводить до збільшення стійкості гармати. Для збільшення маси частин відкотів Q₀ у деяких гармат відкочуються циліндри противідкотних пристроїв.

7. Стійкість гармати підвищується зі збільшенням кута піднесення ствола φ: збільшується М_ст (стабілізуючий момент) за рахунок зменшення cos φ і зменшується М_опр (перекидаючий момент) за рахунок зменшення плеча h.

Властивість збільшення стійкості гармати зі збільшенням кута вертикального наведення φ використовують для забезпечення стійкості гармат крупного калібру шляхом застосування змінної довжини відкоту. Гармати зі змінною довжиною відкоту при малих φ для зменшення сили R мають відкіт довгий. Щоб виключити удар казенника об грунт при великих φ відкіт роблять коротким. Не зважаючи на збільшення при цьому R, стійкість гармати не порушиться.

Гармати зі змінною висотою лінії вогню поширення не одержали через складність конструкції.

8. Умова стійкості дозволяє одержати теоретичну залежність подовжнього значення сили опору відкоту R при якій дана гармата буде стійкою. При цьому величину КВН приймають граничною – це такий мінімальний КВН, при якому стійкість даної гармати ще забезпечується. Щоб мати можливість вести стрільбу прямою наводкою, для всіх польових гармат доцільно мати КВН = 0.

Для гаубиць і могутніх далекобійних гармат, стійкість яких при φ=0 забезпечити важко, допускається значення φ_пр = 5 -10 (і більше).

9. Внаслідок впливу пружності шин, податливості і пружності грунту при пострілі мають місце стрибки гармат і відкат назад, що приводить до збиття наведення, ця величина коливається від декількох десятків мм до декількох сотень мм. Щоб не заподіяти ударів навіднику, відхід не повинен перевищувати величини, що дорівнює видаленню зіниці виходу прицілу.

Внаслідок стрибка гармати і пружності деталей лафета після пострілу відбувається коливання всієї гармати і частини, що коливається, зокрема. Час загасання цих коливань обмежує можливість збільшення скорострільності.

Для зменшення впливу пружності шин деякі гармати мають пристрій для установки їх в бойовому положенні на більш жорсткій опорі. Це досягається вживанням домкратів, піддонів, сошників, що забиваються в грунт.

Лекція № 5

Тема 1. Заняття 5. Противідкотні пристрої.

1. Призначення, склад та основні вимоги, що пред'являють-ся до противідкотних пристроїв.

2. Будова гальма відкоту.

3. Принцип будови та дія накочувача.

1. Призначення, склад та основні вимоги, що пред'яв-ляються до противідкотних пристроїв.

Противідкотні пристрої (ПВП) призначені для пружного з'єднання ствола з лафетом, гальмування руху частин відкоту, повернення їх в початкове положення і утримання в цьому положенні при будь-якому куті піднесення ствола, що допускається гарматою.

Виходячи з призначення, ПВП повинні задовольняти наступним вимогам:

• створювати опір відкату за встановленим законом;

• забезпечувати необхідну скорострільність гармати;

• повертати після пострілу частини відкоту в початкове положення;

• забезпечувати плавність відкату або накоту гармати;

• бути простими за конструкцією;

• бути зручними в експлуатації;

• допускати можливість штучного відкату.

ПВП складаються з гідравлічного гальма відкату – накочувача і гальма відкоту (модератора), оскільки гідравліка є хорошим поглиначем енергії.

На початку XIX століття з'явилися гармати з відкотом по осі каналу ствола. Ствол гармати накладався на люльку так, що при пострілі він міг разом з деякими іншими деталями переміщатися по ній уздовж осі каналу ствола в напрямі, зворотному руху снаряда. Люлька зв'язується через цапфи зі станиною і за допомогою підіймального механізму вона разом зі стволом може коливатися у вертикальній площині.

Явище переміщення ствола по люльці під час пострілу називається відкатом, а ствол разом з частинами, які приймають участь у відкоті назваються відкатними частинами. Для поглинання енергії частин відкоту, набутих ними під дією пострілу, а потім для повернення їх в початкове положення служить гідравлічне гальмо відкату і накочувач, які поміщаються всередині люльки і складають ПВП.

Завдяки зв'язку ствола зі станиною за допомогою ПВП остання при пострілі не піддається безпосередній дії величезної сили Р_дн, що розвивається в каналі ствола при пострілі, а тільки випробовує дію реакції ПВП. Ця реакція значно менша сили Р_дн, що дозволяє без особливих зусиль забезпечити міцність лафета, стійкість і нерухомість гармати при пострілі. Нерухомість при цьому досягається вживанням сошників невеликих розмірів.

Конструктивно розрізняють гальма з рухомим циліндром і нерухомим штоком.

А за способом утворення отвору змінного перетину гальма відкоту і накоту бувають:

• веретенні;

• голчаті;

• канавочні;

• золотникові;

• клапанні;

• комбіновані.

Сукупність трьох агрегатів: гальма відкоту, накочувача і гальма накоту носить назву противідкотного пристрою.

ПВП включають наступні механізми:

• гальмо відкоту;

• гальмо накоту;

• накочувач;

• сальники і коміри;

• буфери;

• пристосування для наповнення рідиною і повітрям;

• особливі механізми:

а) механізми для зміни довжини відкату;

б) механізм для зміни роботи ПВП зі зміною кута піднесення;

в) компенсатори для поповнення рідиною при недостачі її або для поглинання її надлишку.