Разработка танковой пушки калибра 115 мм (начальная скорость снаряда - 960 м/с, масса снаряда - 19,77 кг)

Исходные данные:

Тип орудия – танковая пушка

Калибр d=115 мм;

Начальная скорость снаряда  v₀ = 960м/с;

Масса снаряда q_сн = 19,77 кг (или C_q = 13 кг/дм³);

Масса порохового заряда µ=8,05 кг;

Масса откатных частей M₀= 1525 кг;

Давление форсирования P₀ =10 мПа;

Начальный (свободны) объём каморы W₀=0.010607 м³;

Площадь поперечного сечения канала ствола S=0.0103 м² ;

Коэффициент Слухоцкого φ=1.02.

1. Свободный откат.

1.1 Определение параметров свободного отката в период движения снаряда по каналу ствола.

1) Абсолютная скорость ствола:

;

при tpmax=5.4, vсн=369,57 м/с, lсн=0,613 м

ω=µ∙g=8,05∙9,8 =78,89;                          [кг]∙ [м/с²]=[H]

m= q_сн ∙g=19,77∙9,8=193,746 ;               [кг]∙[ м/с²]=[H]

Q₀= M₀∙g=1525∙9,8=1,4945∙10⁴;            [кг]∙[ м/с²]=[H]

W=(1+0.5∙78,89/193,746)∙193,746∙369,57/(1.4945∙10⁴)= 5,77м/с;     [H]/[H]∙[H]∙ [м/с]/[H]= м/с

2) Перемещение ствола :     

;

ξ=((1+0.5∙78,89/193,746)∙193,746∙0,613))/(1.4945∙10⁴)=0,01м;        [H]/[H]∙[H]∙[м]/[H]=м

3)Приведенная сила действия пороховых газов на дно канала ствола

Pкн = 0,98∙(1+(1/2)∙ω/q)∙(1/ φ)∙P∙S;

P=366∙10⁶Па;  

Pкн = 0,98∙(1+(1/2)∙78,89/193,746)∙(1/ 1,02)∙ 366∙10⁶*0.0103=4,36∙10⁶;    [H]/[H]∙[Па]/[ м²]=[H]

4)     J(Pкн)=M0∙W;

J(Pкн) = 1525 ∙ 5,77 =8799 .   [кг]∙[ м/с]=[H∙c]

Результаты расчетов параметров свободного отката в период движения снаряда по каналу ствола представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1

t, мс	vсн,м/с	lсн, м	P,мПа	W,м/с	ξ,м	Pкн,106Н	JPкн, Н∙с
t0= 0	0	0	4	0	0	0,047	0
tpmax=5.4	369,57	0,613	366	5,77	0,01	4,36	8799
tψ=1=9	799,64	2,783	194,8	12,47	0,04	2,32	19017
tд=11,55	961,59	5,052	101,58	15	0,08	1,21	22875

Pкнд^, = 1,21 МН (до скачка)

Pкнд^,,=1,02*Pкнд^,=1,234МН.(скачок силы давления в момент вылета снаряда из канала ствола ( сила трения равна нулю)

                   1.2 Определение параметров свободного отката в период последействия.

                                                    Гипотеза Бравина.

.

По формуле Слухоцкого:

 

Где k – показатель адиабаты, который для данной системы равен  1,428; V0 – начальная скорость снаряда, С0 – скорость звука в дульном срезе, т.е.

2)  Скорость звука в дульном срезе:

                            

3) Плотность пороховых газов в дульном срезе:

 кг/м³;      

4) Подставляем полученное значение ρ  в формулу С0 (P_д=101.58∙10⁶Па):

м/с;

5) Коэффициент последействия:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                             1.3 Параметры свободного отката по гипотезе Бравина

Параметр Бравина

1) b = ((β-0.5)/(Pкнд)^″)∙ω∙V0 = ((1,31-0.5)/(1,234∙10⁶))∙8,05∙960=0.005с;   [м/с]∙[кг]/[H]=[c]

2) τбр = b∙ ln(Pд/Pк) = 0.005*ln(101,58∙10⁶/0,2∙10⁶) = 0,031 с;    

3) PКНбр = PКНд^″е^τ/b = 1,234∙10⁶∙e^-τ/0.005  [H];     

при τ = τбр/4=0,00775с;

PКНбр= 1,234∙10⁶∙ e^{-0,00775/0.005} =0,26∙10⁶  [H];

4) W = Wд + PКНд^″/М0∙b(1- е^τ/b) =  15+((1,234∙10 ⁶)/1525)∙0.005∙(1- e^{-0,00775/0.005})=18.18м/с ; 

[м/с]+ [H]/[кг]∙[c]=[м/с]+[м/с]=[м/с]                                                                                   

5)

ξ = 0,08 + 15∙0.00775+(1,234∙10⁶/1525)∙0.005∙(0,00775-0.005(1- e^{-0,00775/0.005}))=0,211м            [м]+[ м/с]∙[c]+[H]/[кг]∙[c]∙[c]=[м]

6)  J(Pкн)=M0*W=1525∙W

J(Pкн)=1525∙18.18=27724 .[кг]∙[ м/с]=[кг∙ м/с]

Результаты расчетов параметров свободного отката в период последействия представленны в таблице 1.2

Таблица 1.2

t,с	W,м/с	ξ, м	Pкн,МПа	JPкн,кг∙м/с
τ=τбр/4=0,00775	18.18	0,211	0,26	27724
τ = τбр/3=0,0103	18.53	0,258	0,157	28258
τ = τбр/2= 0,0155	18.86	0,352	0,055	28761
τ = τбр=0,031	19.04	0,555	0,002	29036

2.Торможенный откат.

    Выбор расчетного случая в зависимости от типа системы и выбор схемы торможения.

Схема торможения – стационарная.

Для стационнарного орудия расчетным случаем является следующее условие:

Угол возвышения φр = φmax = 15⁰

 

                                                            3.1 Определение параметров торможенного отката.

1) Из условия компоновки орудия в боевом отделении длина отката ( по прототипу):  λ=0,3 м ;

2) Коэффициент Толочкова: ν = (2/d) + 0.05 = (2/11,5)+0,05=0,22;

3) Вес откатных частей: Q₀ = M₀g = 14945 Н ;

4) Коэффициент трения в направляющих люльки: f = 0.15 ;

5) Начальное усилие накатника:

П₀ = n*Q₀(sinφ_max+fcosφ_max+ν) = 1,6*14945*(sin15⁰+0.15*cos15⁰+0.22) = 14919 Н;