АМОРТИЗАТОР ГИРОСКОПИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУДИЯ
BUFFER OF GYROSCOPIC DEVICE OF CANNON

Изобретение относится к военной технике, а именно к буксируемым, самоходным и другим артиллерийским орудиям, в частности орудиям, где гироскопическое устройство расположено на качающейся части (люльке) орудия.
Современные артиллерийские орудия оснащаются средствами автоматизации их навигации и управления наведением их на цель.
Важнейшей составной частью этих средств является гироскопическое устройство. Гироскопическое устройство вырабатывает информацию в полярной системе координат об углах курса, крена и тангажа орудия (углах его наклона относительно горизонта в поперечном и продольном направлениях). Эта информация используется для навигации и точного наведения орудия на цель. Для получения достоверных данных о названных углах гироскопическое устройство должно быть точно скоординировано относительно базы его установки на орудии и функционально к ней привязано. Это условие является обязательным для всех типов орудий.
При жестком креплении гироскопического устройства на орудии оно подвергается большим динамическим нагрузкам в широком диапазоне частот, включая собственную (резонансную) частоту гироблока, что оказывает весьма негативное влияние как на точность угловых измерений, так и на ресурс гироблока.
В принятом за прототип амортизаторе гироскопического устройства артиллерийского орудия по патенту РФ №2267076, МПК: F41G 5/16 гироскопическое устройство устанавливается на орудии как с возможностью его плоскопараллельного перемещения по трем взаимно перпендикулярным направлениям, так и с возможностью его вращательного перемещения около этих направлений.
Пространственная поступательная и вращательная подвижность гироскопического устройства в этом изобретении достигнута за счет соединения подвижного (несущего прибор) основания с неподвижными (относительно орудия) двумя взаимно перекрещивающимися (под прямым углом) упругими стержнями, имеющими подвижное (по скользящей посадке) соединение с одним из оснований и неподвижное соединение (например, по прессовой посадке) с другим.
Силы упругости стержней и их моменты значительно меньше приложенных к неподвижному основанию динамических сил и их моментов, что в принципе является необходимым условием для пространственной виброзащиты прибора от динамических нагрузок во всех направлениях и их моментов около этих направлений.
Однако данная конструкция обладает схемно-конструктивными недостатками. В совокупности эти недостатки выражаются в несоответствии его важнейших геометрических, инерционно-массовых и упругожесткостных параметров предъявляемым требованиям, в частности:
- центр суммарной массы несущего основания с прибором, в силу предложенного геометрического построения амортизатора, удален в вертикальном направлении на значительное расстояние от осей стержней, что неизбежно приведет к появлению больших сил инерции и их моментов, соизмеримых (или равных) с таковыми со стороны орудия;
- упругие стержни расположены под прямыми углами к продольному (вдоль оси канала ствола) и поперечному (параллельно оси цапф люльки) направлениям, что вызовет крайне нежелательную с точки зрения виброзащиты диспропорцию между вынуждающими (действующими на орудие) и вынужденными (действующими на несущее основание) нагрузками, так как динамические нагрузки орудия в продольном направлении примерно в два раза больше таковых в поперечном направлении;
- перекрещивающиеся упругие стержни расположены друг над другом, т.е. их оси перекрещиваются на расстоянии, как минимум равном их диаметру, что приведет к возникновению дополнительных сил и моментов инерции.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков для обеспечения надежной виброзащиты навигационного прибора, а следовательно, повышения точности стрельбы оснащенного им орудия.
Поставленная техническая задача решается тем, что амортизатор гироскопического устройства артиллерийского орудия, содержащий подвижные относительно друг друга основания, соединенные упругими стержнями, закрепленными на одном основании, выполненном со специальным для этого выступом, и имеющими скользящее соединение с другим основанием, содержит четыре упругих стержня, соединяющие основания. Стержни образуют при соединении плоскую X - образную конструкцию, размещенную в соответствующей ей по форме полости основания, несущего прибор. При этом размеры X-образной полости для размещения стержней должны исключать контакт основания со стержнями при стрельбе.
Основание, несущее прибор, в свою очередь в верхней, обращенной к базе орудия, части имеет дугообразную впадину, которую поперек пересекает глубокий прямоугольный паз. При этом другое основание, закрепляемое на базе орудия, расположено в этом прямоугольном пазу.
Кроме того, упругие стержни выполнены в виде равнопрочного усеченного конического бруса с цилиндрическим участком на одном конце и сферическим утолщением на другом, а между цилиндрическим участком и сферическим утолщением выполнены с двух сторон параллельные лыски.
Таким образом, несущее навигационный прибор основание имеет оригинальную форму, позволившую значительно поднять его центр массы и тем самым компенсировать смещение центра массы прибора относительно указанных осей рычагов в противоположном направлении. Т.е. достигнуто в максимальной степени совмещение центра суммарной подвижной массы с точкой пересечения осей упругих стержней. Кроме того, амортизатор в силу необходимости соблюдения минимальных (10 мм) зазоров с элементами орудия при его установке в проекции сверху приобретает прямоугольную форму. Последнее облегчает задачу образования X-образного расположения стержней и помещения образованной ими конструкции поперек продольной оси орудия. Это позволяет увеличить суммарную их жесткость в продольном направлении в сравнении с такой жесткостью в поперечном направлении и обеспечить тем самым одинаковую пропорциональность с вынуждающими перегрузками в указанных направлениях.
Кроме того, X-образное расположение стержней позволило увеличить их длину в ограниченном пространстве и при сохранении требуемой жесткости увеличить амплитуды вынужденных колебаний и тем самым понизить собственную частоту колебаний нагруженного прибором дугообразного основания во всех направлениях.
Для обеспечения такой же пропорциональности в вертикальном направлении на упругих стержнях выполнены с обеих сторон горизонтальные лыски.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена профильная проекция амортизатора, на фиг.2 - его фронтальная проекция со стороны казенника орудия, на фиг.3 - вид сверху, на фиг.4 - внешний вид амортизатора со стороны соединения с прибором (вид снизу), на фиг.5 - внешний вид амортизатора со стороны крепления к люльке (вид сверху).
Несущее гироскопический прибор основание 1 имеет в проекции сверху (фиг.3) прямоугольную форму, причем длинная сторона при установке на орудие направлена поперек оси канала ствола. В верхней, обращенной к люльке, части в направлении короткой стороны прямоугольника (фиг.2) основание 1 имеет дугообразную впадину, а в направлении длинной стороны - глубокий осевой прямоугольный паз А со сквозным прямоугольным окном Б (фиг.1). Паз и окно предназначены для размещения основания 2 внутри тела основания 1. Основание 2 жестко закреплено на базе орудия (например, люльке) 8 и имеет в нижней части выступ Г прямоугольной формы с пересекающимися по диагональным осям сквозными отверстиями (фиг.2, 3). В них закреплены концы четырех упругих стержней 4, образуя таким образом X-образную плоскую конструкцию, которая располагается в соответствующей полости нижней части основания 1 (фиг.3, 4), образованной, например, четырьмя клинообразными сужающимися глухими пазами В, расположенными по диагоналям прямоугольника. При этом размеры X-образной полости для размещения стержней должны исключать контакт основания со стержнями при стрельбе и могут подбираться, например, опытным путем. В глухом конце пазов В выполнены отверстия, в которых запрессованы бронзовые втулки 3 для лучшего скольжения по ним свободных концов стержней 4.
Основание 2 неподвижно относительно ствола с люлькой, а основание 1, на котором расположен гироскопический прибор, - подвижно.
Упругие стержни выполнены в виде равнопрочного усеченного конического бруса с цилиндрическим участком на одном конце и сферическим утолщением на другом, а между цилиндрическим участком и сферическим утолщением выполнены с двух сторон параллельные лыски Д.
Упругие стержни застопорены в выступе Г винтами 5. До установки амортизатора на орудие на нижнюю плоскость дугообразного основания 1 устанавливается на центрирующие штифты 6 и крепится винтами 7 гироскопический прибор.
Собранный с прибором амортизатор устанавливается на базу 8 орудия основанием 2, которое закрепляется на ней башмаками 9 и болтами 10.
После закрепления амортизатора на орудии несущее основание с прибором должны иметь зазоры между всеми граничащими с его элементами конструкциями (люлькой, бронемаской, кронштейном зубчатого сектора вертикального наведения, лодыгами башни и узлами электропневмооборудования), достаточные для его функционирования (не менее 10 мм).
Функционирование предлагаемого амортизатора заключается в следующем.
При выстреле сила отдачи орудия и реактивная сила нарезов ствола раскладываются на продольную, вертикальную и поперечную составляющие. Под действием этих составляющих и реактивных сил упругости орудия и грунта и их моментов неподвижное относительно базы установки основание совершает поступательные и вращательные колебания во всех направлениях. Подвижное основание 1 с гироскопическим прибором в силу своей инерционности и упругой кинематической связи с орудием отстает от него по фазе движения, обуславливая изгиб упругих стержней во всех направлениях, благодаря проскальзыванию их сферических утолщений в бронзовых втулках 3. Силы упругости стержней значительно меньше приложенных к базе крепления амортизатора динамических сил. При отсутствии эксцентриситета центра подвижной массы (или малой его величине) моменты приложенных к прибору сил также меньше моментов динамических сил орудия. Благодаря этому достигается надежная виброзащита прибора как от поступательных, так и от вращательных динамических нагрузок.
Спектр частот колебаний несущего основания значительно уже спектра частот вибрационных нагрузок орудия. Верхним пределом частоты колебаний нагруженного прибором основания является его примерно двукратная собственная частота колебаний. Частоты колебаний неподвижного основания, превышающие собственную частоту колебаний несущего основания (в два и более раза), и несущие ими перегрузки фильтруются и не передаются на гироскопическое устройство. Собственная частота поступательных колебаний несущего основания определяется упругомассовыми его характеристиками.
Применительно к CAO 2С9-1М, оснащенного гироскопическим устройством БЧЭ ИСО, можно обеспечить более чем двукратное снижение угловых скоростей прибора и приложенных к нему динамических нагрузок в полосе частот их колебаний 20…200 Гц и практически полную их фильтрацию на частотах, превышающих 200 Гц. Этот эффект виброзащиты прибора достигается за счет применения настоящего изобретения, содержащего несущее основание с суммарной массой 8 кг и упругие стержни длиной 95 мм с максимальным диаметром 8 мм, минимальным диаметром 6 мм, толщиной 6 мм и углом их пересечения 70°.
При таких параметрах собственные частоты поступательных колебаний несущего основания имеют значения:
x
y
z
υ=27,5 Гц, υ=19,2 Гц, υ=23,2 Гц.
Собственные частоты вращательных его колебаний -
вх
ву
вz
υ=32,8 Гц, υ=27,2 Гц, υ=45,4 Гц.
Названные собственные частоты колебаний амортизатора на порядок ниже собственных резонансных частот (200…300 Гц) прибора БЧЭ ИСО, что характеризует полную их фильтрацию.