НАГРУЖАЮЩАЯ УСТАНОВКА СТВОЛЬНОГО ТИПА
LOADING INSTALLATION OF BORE TYPE

Изобретение относится к испытательной технике, и может быть использовано для оснащения нагружающих установок ствольного типа, применяемых для испытаний объектов на воздействие динамических нагрузок.
При проектировании нагружающих устройств и установок ствольного типа, источником энергии в которых являются пороховые заряды, сжатые газы и др., возникает задача компенсации силы отдачи установки.
В процессе проектирования артиллерийских орудий для серийного производства проводятся расчеты, позволяющие для каждого конкретного ствола и порохового заряда, применяемого на данном орудии, точно определить силы, действующие на затвор, ствол и на лафет. Исходя из расчетов, определяется конструкция механизмов и устройств, позволяющих компенсировать силу отдачи при выстреле. Для этих целей ствол, как правило, оснащается дульным тормозом (например, патенты RU: 02193743, публик. 27.11.2002, 2472094, публик. 10.01.2013), а лафет тормозом отката и накатником (патент RU 2611853, публик. 01.03.2017). Тормоз отката замедляет движение ствола в первый момент после выстрела, а накатник позволяет плавно вернуть ствол в исходное положение, компенсируя избыточную силу, действующую в противоположную сторону направлению отката. Дульный тормоз действует иным способом. Пороховые газы, образующиеся в процессе горения заряда, разгоняют метательный снаряд в канале ствола, далее двигаясь за ним и достигая дульного среза ствола, воздействуют на внутренние поверхности специальных пазов, выполненных в канале ствола или на ступени дульного тормоза, закрепленного на дульном срезе. Воздействие газов на данные поверхности создает силу, вектор которой противоположен вектору силы отката. Данные способы компенсации силы отдачи широко применяются и обладают высокой надежностью, но имеют и ряд ограничений, не позволяющих применять их в проектировании специализированных нагружающих устройств и установок ствольного типа, применяемых в экспериментальных исследованиях.
В качестве ближайшего аналога заявляемого устройства выбрана легкогазовая пороховая установка (патент RU 2251063, публик. 27.04.2005), представляющая собой систему, состоящую из зарядной камеры с пороховым зарядом, двух стволов различных калибров (поршневого и баллистического), соединенных между собой форкамерой и разделенных мембраной. Пороховые газы, образующиеся в зарядной камере в процессе сгорания пороха, разгоняют поршень по каналу первого ствола большего диаметра - поршневого. Поршень сжимает легкий газ, предварительно закаченный в ствол, на дульном срезе которого установлена форкамера и мембрана. При достижении заданного давления мембрана разрывается, и легкий газ попадает в канал второго ствола меньшего калибра - баллистического. В канале второго ствола установлен метаемый снаряд и под действием легкого газа он разгоняется до выхода из ствола. На дульном срезе этого ствола размешают исследуемую сборку, что исключает возможность установки дульного тормоза. Компоновочная схема установки предполагает использование различных комбинаций калибров и длин стволов, метаемых снарядов различных масс, что позволяет варьировать скорость снаряда в широком диапазоне. Как следствие, сила отдачи может существенно отличаться в различных постановках опытов. Исходя из данных условий, для обеспечения универсальности установки и расширения ее функциональных возможностей, ее необходимо оснастить устройством, позволяющим распределять силу отдачи, тем самым обеспечивающим широкой диапазон регулировки длины отдачи.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей установки за счет обеспечения регулирования усилия торможения отката в широком диапазоне.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в нагружающей установке ствольного типа, включающей зарядную камеру с затвором, новым является то, что она дополнительно снабжена тормозным устройством отката установки, которое примыкает к ней со стороны затвора через переходник, и представляет собой неподвижный каркас с перемещаемой платформой и амортизирующей секцией, в которую входят гидравлические амортизаторы, одним концом скрепленные с каркасом, а другим - с подпружиненной прижимной опорой, относительно которой наклонно установлен тормозной башмак, пружины амортизирующей секции размещены между прижимной опорой и перемещаемой платформой, снабженной регулировочными винтами, позволяющими изменять усилие сжатие пружин и амортизирующие параметры секции, при этом башмак контактирует с роликовой кассетой, в которую упирается концевой участок переходника с возможностью перемещения при откате установки по наклонной поверхности башмака, который в свою очередь кинематически соединен с подпружиненной прижимной опорой, причем наклон башмака, количество гидравлических амортизаторов и пружин амортизирующей секции выбирают в зависимости от требуемой длины отката.
Примыкание к установке со стороны затвора зарядной камеры через переходник тормозного устройства, позволяет разработать и использовать для компенсирования силы отдачи устройство, у которого отсутствуют ограничения, предъявляемые к дульному тормозу и тормозу отката, известные из предшествующего уровня техники и которые не могут обеспечить плавную компенсацию силы отдачи и широкий диапазон регулировки усилия.
Выполнение тормозного устройства отката в виде неподвижного каркаса с наклонно установленным в нем башмаком и амортизирующей секцией, в которую входят гидравлические амортизаторы, одним концом скрепленные с каркасом, а другим - с подпружиненной прижимной опорой, при этом башмак контактирует с роликовой кассетой, в которую упирается концевой участок переходника с возможностью перемещения при откате установки при выстреле по наклонной поверхности башмака, который в свою очередь кинематически соединен с подпружиненной прижимной опорой, позволяет изменять силу отката за счет разложения вектора силы отката на горизонтальную и вертикальную составляющие.
Размещение пружин между прижимной опорой и платформой позволяет регулировать величину вертикальной составляющей силы отката.
Снабжение платформы регулировочными винтами позволяет изменять жесткость пружины.
Выбор угла наклона башмака, количества гидравлических амортизаторов и пружин в зависимости от требуемой жесткости устройства отката дает возможность изменять жесткость данного устройства, а также это позволяет изменять длину отката установки в момент выстрела.
На фиг. 1.2 приведен пример конкретного выполнения заявляемой установки с тормозным устройством, где 1 - переходник; 2 - затвор; 3 - пороховая камера; 4 - рама; 5 - анкерные болты; 6 - каркас; 7 - гидравлические амортизаторы; 8 - прижимная опора; 9 - перекладина рамы; 10 - пружины; 11 - перемещаемая платформа: 12 - держатели пружин: 13 - регулировочные винты: 14 - роликовая кассета: 15 - башмак.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить легкогазовая нагружающая установка ствольного типа для экспериментальных исследований. Установка включает зарядную камеру 3, закрытую затвором 2, со стороны которого через переходник 1 к установки примыкает тормозное устройство отката установки. Устройство представляет собой неподвижный каркас 6, который устанавлен на раму 4, жестко прикрепленную к бетонному основанию с помощью анкерных болтов 5. В каркасе установлен тормозной башмак 15 и амортизирующая секция. Башмак 15 выполнен в виде плиты с ребрами жесткости. В амортизирующую секцию входят четыре гидравлических амортизатора 7, одним концом скрепленных с каркасом 6 через перекладину 9, а другим - с подпружиненной прижимной опорой 8, четыре пружины 10, которые размещены между прижимной опорой 8 и перемещаемой платформой 11. Башмак 15 установлен под наклоном к прижимной опоре 8. Четыре пружины 10 удерживаются между перемещаемой платформой 11 и опорой 8 с помощью держателей пружин 12. Перемещаемая платформа 11 снабжена регулировочными винтами 13, позволяющими изменять усилие сжатие пружин 10 и амортизирующие параметры секции, при этом башмак 15 контактирует с роликовой кассетой 14, состоящей из трех роликов, в которую упирается концевой участок переходника 1 с возможностью перемещения при откате установки по наклонной поверхности башмака 15, который в свою очередь кинематически соединен с подпружиненной прижимной опорой 8. Подпружиненная опора 8 выполнена в виде пластины, которая соединена с одного из торцов с башмаком осью и с этого же торца снабжена двумя роликами, установленными в вертикальных направляющих каркаса, с возможностью перемещения по ним. С другого торца пластины размещены два винта, соединяющих опору с башмаком и служащих для регулировки угла наклона между ними. Угол наклона башмака 15, количество гидравлических амортизаторов 7 и пружин 10 выбирают в зависимости от требуемой жесткости тормозного устройства отката установки.
Работа установки с тормозным устройством отката заключается в следующем.
В момент выстрела установка откатывается назад. Энергия выстрела передается от установки к амортизирующей секции через переходник 1, который упирается в затвор 2 пороховой камеры 3. Роликовая кассета 14 переходника 1 движется по направляющей каркаса 6 и рабочей поверхности башмака 15. Башмак 15, принимая силу отката и не имея возможности смещения по направлению силы отката, смещается вниз вместе с прижимной опорой 8, отдавая энергию отката гидравлическим амортизаторам 7 и пружинам 10, перемещая платформу 11. Таким образом, задействуются гидравлические амортизаторы 7 и пружины 10 амортизирующей секции, которые гасят энергию отката установки. Изменяя угол наклона башмака 15 относительно прижимной опоры 8 с помощью винтов, а также количество гидравлических амортизаторов 7 и пружин 10, изменяется длина отката установки. Регулировка винтов 13 позволяет изменять положение платформы 11, таким образом, изменяются жесткость пружин и амортизирующие параметры секции.
Заявляемое изобретение реализовано при модернизации легкогазовой нагружающей установки. Это позволило регулировать величину длины отката ствола и обеспечить широкой диапазон регулировки, что позволило обеспечить универсальность установки и расширить ее функциональные возможности.