Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Противооткатные устройства
Материал из https://ru.wikipedia.org

Противооткатные устройства — устройства, предназначенные для смягчения ударных нагрузок на лафет орудия при отдаче, превращающие механическую энергию в тепловую и служащие для поглощения толчков и ударов.

Содержание

Расчёт энергии отдачи

Истекающие из канала ствола орудия газы воздействуют по III закону Ньютона на сам ствол с равной и противоположно направленной силой. Реализуется принцип реактивного движения, который усиливает чисто механическую отдачу от вылета снаряда. Точный расчёт полной энергии отдачи является сложной процедурой, но в артиллерийской науке существует эмпирическое правило, что в механическую энергию отдачи уходит 3 % от дульной энергии снаряда. Например, для 122-мм пушки А-19 полная механическая энергия отдачи составляет 0,038 МДж = 240 кДж. Это соответствует потенциальной энергии груза массой в 1 тонну, поднятого на 24 м над уровнем земли, принятым за нулевую точку отсчёта энергии. В обычных условиях этого хватило бы, чтобы смять или разбить на части лафет орудия. Однако противооткатные устройства у этой пушки (она не оснащена дульным тормозом) успешно гасят эту энергию отдачи и используют её, чтобы привести откатную часть орудия в исходное положение перед следующим выстрелом.[источник не указан 1870 дней]

  • 20—40 % уходит в кинетическую энергию снаряда
  • 15—25 % уходит на нагрев снаряда и ствола путём взаимного трения
  • 5 % уходит на механическую энергию отката орудия
  • прочее (иной раз до 60 %) — диссипация в атмосферу[источник не указан 1870 дней]


Расчёты

Рассмотрим два состояния системы — в момент «0» полного сгорания метательного заряда, но когда снаряд ещё неподвижен и в момент «1» вылета снаряда из орудия. При этом введём два допущения. Первым будет полное сгорание метательного заряда до начала движения снаряда. На самом деле сгорание ещё происходит, когда снаряд уже начал движение. Однако точный расчёт в таком случае очень сложен, так как представляет собой самосогласованную задачу. Для решения практических задач описанное выше допущение считается вполне пригодным. Вторым допущением будет отсутствие тепловых потерь, которые нарушают чисто механические законы сохранения энергии и импульса. Применительно к практике это означает, что производится оценка сверху энергии отдачи и КПД орудия.

В момент «0» снаряд массой mсн, откатные части орудия массой M и пороховые газы массой mпг не имеют механических скоростей в инерциальной системе отсчёта, связанной с Землёй. Так что все импульсы равны нулю.

В момент «1» снаряд набрал скорость v, откатные части (в отсутствие противооткатных устройств) получили скорость V. Соответственно проекция импульса снаряда pсн на ось, направленную вдоль канала ствола орудия, равна mснv, а проекция импульса откатных частей P = -MV. Согласно принятой в артиллерии модели распределения скорости упорядоченного движения пороховых газов вдоль канала ствола орудия эта скорость равна нулю у затвора и линейно возрастает до v у дульного среза. Расчёт суммарного импульса пороховых газов интегрированием вдоль канала ствола орудия даёт значение pпг = 0,5mпгv. Применяя закон сохранения импульса, получаем

mснv + 0,5mпгv = MV

Из этого уравнения можно рассчитать скорость откатных частей и значение кинетической энергии отдачи E = 0,5MV от вылета снаряда, которая нужна в ходе проектирования противооткатных устройств орудия и для возможного оснащения ствола дульным тормозом. Эти устройства нужны для смягчения ударных нагрузок на лафет при отдаче. Аналогично, рассчитав полезную кинетическую энергию снаряда e = 0,5mснv, можно получить КПД орудия, разделив e на mпгQ (так как масса пороховых газов равна массе метательного заряда).

История

Артиллерийские орудия исторически использовали для амортизации отдачи откат лафета[1]. В случае, когда откат ограничивался лишь трением, откат лафета был довольно большим (несколько метров), что требовало длинных казематов и широких валгангов у крепостной артиллерии. На судах и в других ситуациях, где откат следовало ограничить, применялся толстый пеньковый канат — брюк[2], который сохранялся на некоторое время даже после появления противооткатных тормозов в качестве предохранительного средства на случай отказа тормоза, но полностью исчез уже в XIX веке. Во второй половине XIX века на короткое время появились откатные клинья[3], быстро вытесненные гидравлическими, пневматическими, пружинными и буферными тормозами. В крепостной артиллерии применялись также наклонные поворотные рамы[4].
  • Брюк
  • Откатные клинья
  • Поворотная рама
  • Пушка Круппа. Место установки тарельчатых пружин.
  • Пушка Круппа. Тарельчатые пружины.
  • Внешний гидравлический тормоз отката
  • Аналогичный тормоз отката в разрезе


В конце XIX века получила распространение система с применением внешних противооткатных приспособлений. Внешний тормоз отката был прикреплен к платформе, на которой располaгалось орудие, и был соединен с проушиной в нижней части лафета. Без него у пушки не было механизма ограничения отдачи отдачи, и при выстреле пушка откатывалась на откатные клинья за колесами, а затем возвращалась в исходное положение. Первым недостатком такой системы было то, что требовалось значительное время для подготовки огневой площадки из бетона или дерева перед переходом орудия в боевое положение. Так как у него не было накатника, орудие приходилось переводить в исходное положение и прицеливаться заново после каждого выстрела, что требовало больших усилий, отнимало много времени и ограничивало его скорострельность.

Описание конструкции
Downgrade Counter