Разработка предохранительного механизма донного взрывателя, предназначенного для комплектации 120-мм минометных боеприпасов САО 2С9 "Нона" и 2С23 "Нона-СВК", страница 15

1.6 Расчёты, подтверждающие работоспособность конструкции

1.6.1 Расчет снятия центробежной ступени предохранения при выстреле

Для обеспечения снятия центробежной ступени предохранения при выстреле необходимо чтобы центробежные стопоры поз. 11 под действием центробежной силы инерции, действующей в канале ствола при выстреле, преодолели бы сопротивление пружин поз. 16 и силу трения от осевой силы инерции разошлись в разные стороны, освободив поворотную втулку поз. 9, то есть должно выполняться условие:

 

(1)

где С₂ – центробежная сила действующая на стопор;

R _{2 max} = 0,45Н – максимальное сопротивление пружины сжатой до соприкосновения витков;

q_Д – осевая перегрузка действующая на стопор у дульного среза;

f = 0,2 коэффициент трения;

m₂ = 0,65 г – масса стопора.

Грузовые характеристики пружин  представлены на рис. 1.11 и 1.12.

Значения С₂ и q_Д определяются выражениями:

 

(2)                                        

 

(3)

где N = 6100 об/мин – минимальная скорость вращения снаряда у дульного среза;

ρ_К = 11,4 мм – эксцентриситет центра массы стопора относительно оси вращения (определен графически);

P_{Д min} = 9,8 МПа – минимальное давление в канале ствола, действующее у дульного среза;

D =120 мм – калибр снаряда;

φ =1,12  - коэффициент фиктивности;

M = 17,3 кг – масса снаряда.

После подстановки исходных данных в выражения 1-3 – получим:

q_{Д min} = 337

С₂ = 3,07 H

С₂ = 3,07 H > R _{2 max}+ f q_Д  m₂ g = 0,9 H

Таким образом, снятие центробежной ступени предохранения при выстреле обеспечивается, при этом коэффициент запаса не менее 3,4.

Рис 1.12 Грузовые хар-ки пружин

1.6.2 Расчет невзведения поворотной втулки при выстреле

Для обеспечения невзведения поворотной втулки ПДУ в канале ствола при выстреле, необходимо, чтобы момент трения, возникающий от осевой силы инерции был бы больше движущего момента, заставляющего втулку разворачиваться в боевое положение, то есть должно выполняться условие:

 

(4)                                                                  где f ₂= 0,1 коэффициент трения по опорной поверхности втулки;

m₃=  13,7 г - масса поворотной втулки;

D_{3 min} = 17,67 мм – минимальный наружный диаметр поворотной втулки;

d_{3 max} = 15,27 мм - максимальный диаметр расточки в поворотной втулке;

К₂ = 41,5 1/мм – коэффициент центробежной взводимости;

f₃ = 0,1 коэффициент трения на оси поворотной втулки;

ρ_ВН = 4,4 мм – расстояние от центра массы поворотной втулки до оси вращения ПДУ (определен графически);

r_В = 1,25 мм – радиус оси поворотной втулки;

r = 0,8 мм – плечо действия центробежной силы.

После подстановки исходных данных в выражение (4), получим:

 

Таким образом, условие невзведения поворотной втулки ПДУ в канале ствола при выстреле обеспечивается, при этом коэффициент запаса не менее 2,2.

1.6.3 Расчет высоты безопасного скатывания

1.6.3.1 Расчет высоты безопасного скатывания изделия выполнен по методике расчета, принятой для изделий с центробежными предохранительными механизмами. Высота безопасного скатывания определяется выражением:

Н = 3R_{a min *} D²/16А(m₁ +1/3m_пр) ,              (5)

где  R_{a min} = 0,3 Н – минимальное сопротивление в момент взведения центробежных стопоров;

D = 120 мм – калибр снаряда;

А = 9,35 мм – расстояние от центра массы стопора до оси вращения;

m₁ = 0,85 г – масса центробежного стопора;

m_{пр =} 0,02 г – масса пружины.

После подстановки исходных данных в выражение (5) получим:

Н = 10,11 м.

Таким образом, требование ТЗ по безопасности выполняется, при этом коэффициент запаса не менее  2,2. 

1.6.4 Расчет прочности взрывателя при выстреле

1.6.4.1 Прочности резьбового соединения детонатор-корпус взрывателя при выстреле обеспечивается, если выполняется условие:

 

(6)

где     к’=1,5 – коэффициент запаса для обеспечения упругой деформации;

a_1max=80000 м/с² – максимальное ускорение при выстреле;