ГЛУШИТЕЛЬ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУДИЯ

Полезная модель относится к экологическому машиностроению и может быть использована в артиллерийских системах щадящего экологического воздействия на природу, животных и людей при выстреле.
В ФРГ в г.Меппен на полигоне Технического центра оружия и боеприпасов бундесвера (Wehrtechnische Dienststelle für Waffen und Munition 91) используется специальный глушитель для орудия САУ M109. Он был сделан потому, что полигон со временем оказался в окружении растущих населенных пунктов, и было необходимо защитить их от грохота при испытаниях боевой техники (Фиг.1). Источник: Интернет, сайт: http://ru.wikipedia.org, март 2010 г.
Это техническое решение по технической сути является наиболее близким заявляемому и принято нами за прототип, еще и в связи тем, что данное решение является «пионерским» для артиллерии «щадящей экологии» для людей и живой природы. Представляя собой лабораторный образец конструкции, реализующий революционный принцип избавления живой природы от оглушающих взрывных выстрелов, он (образец) не предусматривает снижение трудозатрат, громоздкости и веса конструкции. Поэтому это обстоятельство можно считать недостатком для его широкого использования в промышленности.
Ряд однотипных аналогов (Фиг.2) по технической и целевой сути не предусматривают схожесть конструкций и экологических целей с заявляемым техническим решением и подробно не рассматриваются. Так, например, в патенте «Глушитель звука выстрела» (RU 2208755 от 15.04.2002), который используется для глушения звука выстрела при сверхзвуковой скорости пули и который состоит из двух сборок: сепаратора и кожуха, образующих ряд последовательных проточных камер. В сепараторе перпендикулярно к оси установлен фиксатор, исключающий свинчивание кожуха с сепаратора и возможную качку глушителя. Для обеспечения более полного наполнения проточных камер пороховым газом и, следовательно, уменьшения температуры газов на выходе их из глушителя центральные отверстия в перегородках камер выполнены с различными диаметрами, увеличивающимися по мере удаления перегородок от дульного среза ствола.
Целый перечень аналогичных патентов использует продольную схему шумоглушения, т.е. систему перегородок вдоль ствола, которая предусматривает дробление звуковой энергии в лабиринтных перегородках по мере продвижения взрывного давления по стволу. Данная схема шумоглушения не предусматривает использование внутренней энергии струи при обеспечении ее неразрывности для шумоглушения. В связи с этим не используется около 40% возможностей внутренней вязкости неразрывной глушащей струи выходящей из глушителя. Не предусматривается также снижения уровня шумоглушения для артиллерийских систем.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, является снижение уровня шума при выстреле артиллерийского орудия, особенно большой мощности и скорейшего распространения технологии «щадящей экологии» для артиллерийских систем в мире. При этом, геометрические и физические параметры заявляемой полезной модели практически не должны влиять на эксплуатационные характеристики орудия и изделия в целом.
Техническим результатом достигаемым заявленной полезной моделью является снижение уровня шума при выстреле на 50-60% при увеличении веса изделия на 0,01%, диаметра концевой части ствола на 20% (например, со 150 мм до 180 мм), без удлинения ствола, т.е. на порядок улучшает геометрические показатели прототипа. Сравнение по степени шумоглушения не проведено из-за отсутствия сведений по прототипу.
Согласно полезной модели, заявленный технический результат достигается тем, что к шумоглушащим пазам, расположенным в концевой части ствола по всей их длине, прикреплены листовые пластины из упругого материала, спирально опоясывающие в одну сторону концевую часть ствола, а боковые плоскости, по которым могут скользить листовые пластины прикреплены к концевой части ствола.
Полезная модель поясняется следующими фигурами чертежей:
Фиг.1 Прототип полезной модели.
Фиг.2 Аналоги полезной модели.
Фиг.3 Направление газового потока в конструкции глушителя по предмету полезной модели.
Фиг.4 Фотография макета глушителя по предмету полезной модели.
Фиг.5 Результаты расчетных исследований с физическими параметрами глушителя по предмету полезной модели
На фиг.3, 4 показаны конструктивная схема и демонстрационный макет глушителя по предмету полезной модели. Глушитель состоит из упругих листовых пластин 1, являющихся корпусом глушителя и прикрепленных (например, сваркой) к шумоглушащим пазам 2, которые выполнены в. концевой части орудийного ствола 3. Пластины 1 опоясывают концевую часть ствола 3 в одну сторону 4 с переменным зазором 5 между собой. По торцам 6 пластин 1, закрученных по окружности ствола 3 установлены боковины 7 таким образом, чтобы торцы 6 имели возможность перемещаться по скользящей посадке 8 относительно боковин 7. При этом, расстояние между пластинами 1 происходит с изменением зазора 5. С целью ограничения максимальной величины зазора 5 возможна установка, например, стяжных болтов 9, которые вместе калиброванными втулками 10 обеспечивают скользящую посадку 8, и упор наружных пластин 1 (Вид А).
Работает глушитель следующим образом (Фиг.3). При взрыве порохового заряда, выхлопной газ 11 с высоким давлением устремляется в шумоглушащие пазы 2 с направлением 4 и далее в межпластинчатое пространство с увеличением зазора 5, который почти мгновенно продвигается до самого конца пластины 1 на выход 12 в атмосферу. При этом, выход газа 12 происходит с двумя особенностями. Первая. Из-за молекулярной вязкости и инерционности выходящей с большой скоростью щелевой струи 4-12 в концевой части ствола (зона 11) мгновенно возникает разрежение, благоприятно влияющее не только на боковой, но и на осевой выброс давления, а именно уменьшающее его величину и массу выбрасываемого газа 13, что снижает донное звуковое давление как одно из составляющих, наряду с боковым. Это происходит после отделения снаряда из ствола и не влияет на его воздействие. Вторая. При наличии вязкости струи, имеет место так называемый эффект Коанда, который в данном случае проявляет себя в том, что локализует щелевую струю 12 вокруг ствола, образуя ее вращение. Это обстоятельство существенно снижает распространение звукового давления и его величину. И, наконец, наиболее важная причина шумоглушения по предмету полезной модели это работа энергии выхлопа вместе со звуковой энергией против упругой энергии пластин 2.
Рассмотрим, каков порядок величин энергии упругой деформации пластин 2. Зная деформирующую силу F=mg и абсолютную деформацию пластин Δl определим энергию упругой деформации Е:
, где .
2
11
Отсюда , где m - масса пластин, l - длинна пластин, S - площадь сечения пластин, g=9,8 м/с - ускорение свободно падения, Ю=2,2·10 Па - модуль Юнга.
2
Подставляя числовые значения, указанные для получения заявляемого технического результата (стр.3), получаем, для конкретного примера около 12 Дж. При первоначальном звуковом давлении в зоне 11 около 40 г\см и с учетом его полного погашения на выходе необходимо преодоление упругих сил около 10 Дж. Т.е энергии упругой деформации пластин в 12 Дж вполне хватает для погашения энергии звукового давления 10 Дж.. Поэтому способ глушения взрыва выстрела, реализуемый полезной моделью обеспечивает эффективное шумоглушение при выстреле из орудия при приемлемых параметрах глушителя по предмету полезной модели. На фиг.5 показано сравнение характеристик уровня шума при выстреле серийного орудия, распологающее только шумоглушащими щелями 2 и расчетные характеристики с установкой глушителя по предмету полезной модели. Видно двойное, т.е. на 50% снижение уровня звукового давления, переведенное в децибелы, позволяющее использование ствольной артиллерии со щадящими экологическими параметрами для населения. Таким образом, получение заявленного технического результата при заданных весовых и геометрических параметрах глушителя возможно.