Исследование влияния конструктивных параметров камерного дульного тормоза на кучность стрельбы артиллерийского орудия

1.

Филиал Военной академии материально-технического обеспечения (г. Пенза)
Дипломная работа
Тема: «Исследование влияния конструктивных
параметров камерного дульного тормоза на кучность
стрельбы артиллерийского орудия»
Выполнил: курсант Саразов В.П.
2024 г.

2.

Актуальность
Проблема повышения кучности стрельбы является одной из
наиболее важных в общей системе задач совершенствования
боевых возможностей современного вооружения. В настоящий
момент наиболее интенсивно ведутся работы по повышению
кучности за счет уменьшения влияния вибраций ствола как
упругого тела, достаточно тщательно исследованы вопросы
центрирования снаряда в период движения его по каналу ствола,
имеется большое количество работ, связанных с определением
начальных возмущений снаряда, получаемых при решении
динамики орудия при выстреле.
2

3.

Целевая установка
На основе анализа экспериментальных и теоретических
данных оценить влияние конструктивных параметров камерного
дульного
тормоза
на
кучность
стрельбы
и
предложить
рациональный вариант. Оптимизацию провести при условии:
минимум рассеивания, допустимом избыточном давлении на
местах орудийного расчёта и эффективности дульного тормоза не
меньше заданной.
3

4.

Вопросы подлежащие рассмотрению
1.Анализ экспериментальных и теоретических данных по влиянию
конструкции дульного тормоза на кучность стрельбы. Постановка
задачи исследования.
2.Оценка влияния конструктивных параметров камерного дульного
тормоза на кучность стрельбы артиллерийского орудия.
3.Проведение оптимизации конструктивных параметров дульного
тормоза и разработка практических рекомендаций.
4.Военно-экономическая оценка разработанных технических
решений.
4

5.

1. Анализ экспериментальных и теоретических данных по влиянию
конструкции дульного тормоза на кучность стрельбы. Постановка задачи
исследования.
Дульный тормоз – это надульное устройство артиллерийского орудия, предназначенное
для уменьшения силы, действующей на лафет в период последействия пороховых газов.
В отличие от других средств, предназначенных для уменьшения нагрузки на лафет,
дульные тормоза работают в периоде последействия и не уменьшают при этом коэффициент
полезного действия орудия. Этим орудия с дульными тормозами выгодно отличаются от
безоткатных орудий.
Рисунок 1.1 (ПЗ)
5

6.

Класс
Подкласс
Группа
Бескамерные
Без диафрагмы
Многорядные
Подгруппа
Чертеж ДТ
Поперечнощелевые
Поперечно-
Без диафрагмы
Многорядные
щелевые
Сетчатые
Продольнощелевые
Однокамерные
Однорядные
Оконные
С диафрагмой
ПоперечноМногорядные
щелевые
Сетчатые
Многокамерные
С диафрагмой
Однорядные
Таблица 1.1 (ПЗ)
Оконные
6

7.

2.Оценка влияния конструктивных параметров ДТ на кучность стрельбы
артиллерийского орудия.
Рисунок 2.1 - Надульное газодинамическое устройство
- Х1 – внутренний диаметр камеры
- Х2 – длина бокового канала ДТ
- Х3 – длина камеры ДТ
d1 ;
;
;
- Х4 – угол отвода пороховых газов из камеры
;
- Х5 – суммарная площадь боковых окон
Sб ;
- Х6 – угол входного конуса
;
- Х7 – диаметр снарядного отверстия
d0.
7

8.

Конструктивные факторы
Номер
опыта
Х1
Х2
Х3
Х4
Х5
Х6
Х7
1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
2
-1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
3
+1
-1
+1
+1
+1
+1
+1
4
+1
+1
-1
+1
+1
+1
+1
5
+1
+1
+1
-1
+1
+1
+1
6
+1
+1
+1
+1
-1
+1
+1
7
+1
+1
+1
+1
+1
-1
+1
8
+1
+1
+1
+1
+1
+1
-1
9
+1
+1
-1
-1
-1
-1
-1
10
+1
-1
+1
-1
-1
-1
-1
…
…
…
…
…
…
…
…
30
+1
0
0
0
0
0
0
31
0
+1
0
0
0
0
0
32
0
0
+1
0
0
0
0
33
0
0
0
+1
0
0
0
34
0
0
0
0
+1
0
0
35
0
0
0
0
0
+1
0
36
0
0
0
0
0
0
+1
Таблица 2.1 - Матрица планирования эксперимента
8

9.

Таблица 2.3 - Уровни варьирования факторов модельных НГДУ для 14,5-мм КПВТ
Уровни
Факторы модельных НГДУ для 14,5-мм КПВТ
варьирования
факторов
+1
Х1 =d1/d
Х2= /d
Х3= /d
3,5
0,8
4,5
d1=51мм
=12мм
=65мм
2,5
0,6
=9мм
0,4
=6мм
0
d1=36мм
-1
1,5
d1=22мм
Х4=
Х5=Sб/Sкн
Х6=
Х7=d0/d
8,25
1,3
135
Sб=1361мм2
120
3,5
=51мм
90
5,5
Sб=908мм2
60
1,2
d0=17,5мм
2,5
=36мм
45
2,75
Sб=454мм2
0
1,1
d0=16мм
d0=19мм
Таблица 2.4 - Уровни варьирования факторов модельных НГДУ для 30-мм пушки 2А42
Уровни
Факторы модельных НГДУ для 30-мм пушки 2А42
варьирования
факторов
+1
Х1 =d1/d
Х2= /d
Х3= /d
3,5
0,8
4,5
Х4=
Х5=Sб/Sкн
Х6=
8,25
Х7=d0/d
1,3
d1=105мм
=24мм
=135мм
135
2,5
0,6
=18мм
3,5
=105мм
90
5,5
Sб=3886мм2
60
1,2
d0=36мм
0,4
=12мм
2,5
=75мм
45
2,75
Sб=1943мм2
0
1,1
d0=33мм
0
d1=75мм
-1
1,5
d1=45мм
Sб=5829мм2
120
d0=39мм
9

10.

Модельные НГДУ для 30-мм пушки 2А42
Рисунок 2.38 – Пример 1
Двухкамерные модельные НГДУ для 14,5-мм
ствола КПВТ (представлены в разобранном виде)
Рисунок 2.2 - Опыт 1
Рисунок 2.3 - Опыт 2
Рисунок 2.39 – Пример 2
Рисунок 2.37 - Опыт 36
Рисунок 2.40 – Пример 3
10

11.

Рисунок 2.43 - Экспериментальная установка для 30-мм пушки 2А42
11

12.

Рисунок 2.44 - Измерительно-вычислительный комплекс ИВК-94
12

13.

3. Проведение оптимизации конструктивных параметров ДТ и разработка
практических рекомендаций
Задачу
оптимизации,
исходя
из
задач
исследования,
можно
сформулировать следующим образом: определить значение исследуемых
конструктивных факторов камерного дульного тормоза, при которых
обеспечивается минимум рассеивания при допустимом избыточном давлении
дульной ударной волны и энергетической эффективности не меньше
заданной, то есть определить вектор X*
если
13

14.

Результаты оптимизации конструктивных параметров двухкамерного дульного тормоза
Конструктивные параметры
Оптимальные значения
Диаметр камеры
d1, мм
99
Длина бокового канала
δ, мм
14
Длина камеры
λ, мм
126 (63+63)
Угол отвода пороховых газов из камеры
ν, град
96
Суммарная площадь боковых окон
Sб, мм2
5422
Угол входного конуса
Θ, град
30
В=0,255 т.д.
Диаметр переднего отверстия
α0, мм
36,6
∆Р=6061 Па
Конструктивные параметры штатного двухкамерного дульного тормоза
Конструктивные параметры
Значения
Диаметр камеры
d1, мм
56
Длина бокового канала
δ, мм
30
Длина камеры
λ, мм
70 (35+35)
Угол отвода пороховых газов из камеры
ν, град
90
Суммарная площадь боковых окон
Sб, мм2
7700
Угол входного конуса
Θ, град
-
В=0,34 т.д.
Диаметр переднего отверстия
α0, мм
38
∆Р=7155 Па
14

15.

4.Военно-экономическая оценка разработанных технических решений.
Одной из важнейших характеристик, определяющих эффективность стрельбы АО, является кучность
стрельбы, которая существенно зависит от типов применяемых боеприпасов и характеристик дульных тормозов.
Высокое рассеивание снарядов может в серьезной мере повлиять на эффективность стрельбы артиллерийского
орудия, именно негативно сказываться на выполнение задачи в целом.
Военно-экономическую оценку разработанных технических решений целесообразно рассматривать с
помощью трех критериев:
эффективности (Э);
стоимости (С);
времени (Т).
В данном случае стоимость для стадии создания ДТ будет отличаться незначительно, так как в исследовании
применяются типовые камерные дульные тормоза и соответствующие типовые средства труда (станки,
оборудование, испытательные установки).
Основная часть экономической эффективности будет складываться от использования ДТ с показателями
кучности B=0,24 т.д. и показателями избыточного давления дульной ударной волны ∆Р=6061 Па.
В результате применения рациональной конструкции камерного дульного тормоза, кучность стрельбы АО
возрастает на 30% по сравнению со штатным ДТ.
Это приведет к уменьшению количества боеприпасов и времени на выполнение боевой задачи, а,
следовательно, и стоимости всех затрат
Износ канала ствола наступает значительно позже.
15

16.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проанализированы пути улучшения кучности стрельбы артиллерийского орудия и установлено, что наименее
изученным является вопрос, связанный с исследованием влияния конструкции дульного тормоза на кучность
стрельбы.
В качестве объекта исследований выбраны камерные ДТ, получившие наибольшее распространение в
конструкции артиллерийского орудия.
Выполнены комплексные экспериментальные исследования, которые позволили получить обобщенную
математическую модель (регрессионные уравнения) функционирования надульного газодинамического устройства.
Модель связывает в явном виде конструктивные параметры ДТ с характеристиками рассеивания. Ошибка
определения характеристик рассеивания не превышает 3%.
На основе анализа обобщенной математической модели выявлены конструктивные параметры, оказывающие
существенное влияние на кучность стрельбы и позволяющие выработать рекомендации по совершенствованию
конструкции ДТ.
Решена задача оптимизации конструктивных параметров дульного тормоза, на основании которой получено
улучшение кучности стрельбы в среднем на 30%.
Анализ регрессионных уравнений для образцов ряда калибров показывает близость значений коэффициентов
регрессии, что позволяет сделать вывод о возможности использования обобщенной математической модели для
описания функционирования ДТ применительно к орудиям большего калибра.
Военно-экономическая оценка показывает, что применение рациональной конструкции дульного тормоза
является экономически выгодным: уменьшается количество выстрелов (Nсн) для выполнения боевой задачи,
сокращается время выполнения боевой задачи (tб.з.), износ канала ствола наступает значительно позже.
16