УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА СТВОЛОВ МНОГОСТВОЛЬНЫХ ПУШЕК АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУЖИЯ
DEVICE TO DETERMINE ARTILLERY PIECE MULTI-BARREL GUN BARREL WEAR

Изобретение относится к области артиллерийского оружия и может быть использовано для определения износа канала ствола артиллерийского оружия.
На основе анализа динамики уменьшение начальной скорости снаряда можно определить степень износа канала ствола артиллерийского оружия.
Известно устройство измерение начальной скорости снаряда, которое содержит первый и второй датчики непосредственно закрепленных на стволе, на определенном расстояние друг от друга и блок измерения скорости снаряда, причем выходы первого и второго датчиков соединены с первыми и вторыми входами блока измерения скорости снаряда (Испытания стрелково-пушечного вооружения. Учебное пособие, под общей редакцией М.В. Грязева, изд. Тульского государственного университета, г.Тула, 2006 г., стр.84).
Недостатком данного устройства является отсутствия анализа динамики уменьшение начальной скорости снарядов при стрельбе и как следствие невозможность определить износ канала ствола артиллерийского оружия, кроме того при стрельбе не учитывается остаток выстрелов до гарантийного срока эксплуатации ствола артиллерийского оружия.
В настоящее время ствол оружия меняется в зависимости от количества выстрелов при этом гарантийный ресурс работы стволов для многоствольных пушек ГШ-6-30А - 6000 выстрелов, ГШ-6-23М - 9000 выстрелов (Авиационное артиллерийское вооружение, под редакцией Н.А. Лобачева, издание ВВИА имени проф. Н.Е. Жуковского, 2005 г.).
Данный подход замены ствола по количеству выстрелов, а не по фактическому состоянию канала ствола, не позволяет использовать полный ресурс эксплуатации стволов.
Результатом изобретения является повышение сроков эксплуатации за счет определения фактического износа каждого ствола многоствольного артиллерийского оружия, которое особенно актуально после окончания гарантийного срока эксплуатации ствола.
Данный результат достигается тем, что в устройстве измерения начальной скорости снаряда содержащим первый и второй датчики непосредственно закрепленных на стволе, на определенном расстояние друг от друга и блок измерения скорости снаряда, причем выходы первого и второго датчиков подсоединены с первым и вторым входами блока измерений скорости снаряда, дополнительно введены дифференцирующая цепь, генератор сигналов, сдвиговый регистр, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой блоки учета стрельбы, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой блоки анализа скорости снаряда, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, передающее устройство, приемное устройство и индикатор, причем выход источника питания соединен с входом дифференцирующей цепи, выход которой соединен с первым входом сдвигового регистра и вторыми входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков учета стрельбы, второй и третий входы сдвигового регистра соединены с выходами соответственно генератора импульсов и первого датчика, а выходы сдвигового регистра соединены с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, вторые входы которых соединены с выходом блока измерения скорости снаряда, а выходы с входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков анализа скорости снарядов, выходы которых соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, входы которого дополнительно соединены с выходами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков учета стрельбы, выход аналого-цифрового преобразователя соединены с входами блока памяти, выход которого соединен с входом передающего устройства, выход которого по беспроводной связи соединен с входом приемного устройства, выход которого соединен с входом индикатора.
Кроме того, блок анализа скорости движения снаряда, состоит из первого, второго и третьего пороговых устройств, задатчика сигналов, элемента ИЛИ, причем вход блока анализа является первыми входами первого, второго и третьего пороговых устройств, вторые входы которых соединены с соответственно с первым, вторым и третьим выходами задатчика сигналов, выходы первого, второго и третьего пороговых устройств соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока анализа скорости движения снаряда.
Кроме того, блок учета выстрелов, содержит счетчик импульсов, вычитающее устройство и задатчик сигналов, при этом вход блока учета выстрелов является входом счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом задатчика сигналов, выход вычитающего устройства является выходом блока учета выстрелов.
На фиг.1 - приведена структурная схема устройства определения износа канала ствола артиллерийского оружия, на фиг.2 - блока анализа скорости движения снаряда, на фиг.3 - блока учета выстрелов.
Устройство для определения износа стволов многоствольных пушек артиллерийского оружия содержит первый 1 и второй 2 датчики непосредственно закрепленных на стволе, на определенном расстояние друг от друга, блок 3 измерения скорости снаряда, причем выходы первого 1 и второго 2 датчиков подсоединены с первым и вторым входами блока 3 измерений скорости снаряда, дифференцирующую цепь 4, генератор 5 сигналов, сдвиговый регистр 6, первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10, пятый 11 и шестой 12 элементы И, первый 13, второй 14, третий 15, четвертый 16, пятый 17 и шестой 18 блоки учета стрельбы, первый 19, второй 20, третий 21, четвертый 22, пятый 23 и шестой 24 блоки анализа скорости снаряда, аналого-цифровой преобразователь 25, блок памяти 26, передающее устройство 27, приемное устройство 28 и индикатор 29, причем выход источника питания соединен с входом дифференцирующей цепи 4, выход которой соединен с первым входом сдвигового регистра 6 и вторыми входами первого 13, второго 14, третьего 15, четвертого 16, пятого 17 и шестого 18 блоков учета стрельбы, второй и третий входы сдвигового регистра 6 соединены с выходами соответственно генератора 5 импульсов и первого 1 датчика, а выходы сдвигового регистра 6 соединены с первыми входами первого 7, второго 8, третьего 9, четвертого 10, пятого 11 и шестого 12 элементов И, вторые входы которых соединены с выходом блока 3 измерения скорости снаряда, а выходы с входами первого 19, второго 20, третьего 21, четвертого 22, пятого 23 и шестого 24 блоков анализа скорости снарядов, выходы которых соединены с входами аналого-цифрового преобразователя 25, входы которого дополнительно соединены с выходами первого 13, второго 14, третьего 15, четвертого 16, пятого 17 и шестого 18 блоков учета стрельбы, выход аналого-цифрового преобразователя 25 соединены с входами блока 26 памяти, выход которого соединен с входом передающего устройства 27, выход которого по беспроводной связи соединен с входом приемного устройства 28, выход которого соединен с входом индикатора 29.
Блок 19 (20, 21, 22, 23, 24) анализа скорости движения снаряда, состоит из первого 30, второго 31 и третьего 32 пороговых устройств, задатчика 33 сигналов, элемента ИЛИ 34, причем вход блока 19 (20, 21, 22, 23, 24) анализа является первыми входами первого 30, второго 31 и третьего 32 пороговых устройств, вторые входы которых соединены с соответственно с первым, вторым и третьим выходами задатчика 33 сигналов, выходы первого 30, второго 31 и третьего 32 пороговых устройств соединены с входами элемента ИЛИ 34, выход которого является выходом блока 19 (20, 21, 22, 23, 24) анализа скорости движения снаряда.
Блок 13 (14, 15, 16, 17, 18) учета выстрелов, содержит счетчик 35 импульсов, вычитающее 36 устройство и задатчик 37 сигналов, при этом вход блока 13 (14, 15, 16, 17, 18) учета выстрелов является входом счетчика 35 импульсов, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства 36, второй вход которого соединен с выходом задатчика 37 сигналов, выход вычитающего устройства является выходом блока 13 (14, 15, 16, 17, 18) учета выстрелов.
В качестве датчиков (1, 2) для измерения начальной скорости снаряда могут быть использованы магнитострикционные, контактные, соленоидные, индукционные, фотоэлектронные (Испытания стрелково-пушечного вооружения, Учебное пособие, под общей редакцией М.В. Грязева, изд. Тульского государственного университета, г.Тула, 2006 г., стр.84).
Магнитострикционные датчики, состоят из ствольного сердечника, обмотанного проводом в эмалевой и шелковой изоляции, при этом витки уложены вплотную друг к другу, между сердечником датчика и обмоткой проложен слой изоляции из стеклоткани, обмотка также предохранена изоляцией из стеклоткани, снаружи датчик пропитан лаком, датчики соединены с источником постоянного тока.
Принцип действия соленоидных датчиков, заключается в индицировании в соленоиде импульса электрического типа при взаимодействии его с магнитным полем пролетающего снаряда, предварительно намагниченном на специальном устройстве.
Индукционные датчики, изготовлены в виде насадки на дульный срез ствола, имеют сварной каркас, состоящий из двух корпусов катушек, соединенных между собой стяжками. На стволе датчик крепится накидной гайкой и разрезными кольцами. Обмотки датчика включены параллельно и подключены к цепи переменного тока. Измерительной базой является расстояние между вертикальными плоскостями, проходящими через середины катушек.
Принцип действия датчиков основан на амплитудной модуляции постоянного тока, протекающего через обмотки катушек, при пересечении снарядом магнитного поля датчика.
Фотоэлектронные датчики, изготовлены в виде двух рам мишеней, на конструкции которых расположены источники и приемники излучения, при пролете снаряда экранируется световой поток первого и второго датчиков, вследствие чего возникают электрические импульсы, который подаются после усиления на блок формирования временных импульсов.
В качестве критерия работоспособности ствола, используется понятие живучести ствола.
Живучесть ствола это способность ствола сохранять основные характеристики оружия в определенных условиях боевого применения и при интенсивном разогреве ствола противостоять механическому воздействию в основном ведущих поясков снаряда (Авиационное артиллерийское вооружение, под редакцией Н.А. Лобачева, издание ВВИА имени проф. Н.Е. Жуковского, 2005 г.).
Живучесть стволов, является важнейшим фактором, определяющим живучесть оружия в целом, а также боевые, эксплуатационные и экономические характеристики систем артиллерийского вооружения в целом.
Живучесть считается исчерпанной, когда начальная скорость уменьшается на 5% от номинального значения.
Основной причиной износа ствола является разгар канала ствола вследствие теплового воздействия порохового газа, температура которого достигает 2500…3000 К, и больших сил трения между нарезами и ведущим пояском.
Устройство работает следующим образом.
В процессе стрельбы при движении снаряда по стволу под действием давления пороховых газов и реакции ведущего пояска стенки ствола деформируются, когда волна деформации достигает сечения, где установлен датчик, в его обмотке возникает импульс ЭДС.
Сигналы с выхода первого 1 и второго 2 датчиков поступают на вход блока 3 измерения скорости снарядов, с выхода которого поступают на вторые входы элементов И (7, 8, 9, 10, 11, 12). По импульсам первого и второго датчиков блок 3 измерения скорости снаряда, осуществляет измерения в соответствии с выражением:
<mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>с</mi><mi>р</mi><mo>.</mo></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>Б</mi><mi>t</mi></mfrac></mrow>
Где Б - величина базы, расстояние между датчиками; t - время прохождения снарядом этого расстояния.
Начальная скорость снаряда определяется в соответствии с выражением:
o
cp.
V=V+ΔV
Поправка ΔV определяется по таблицам, рассчитанным по формулам внутренней баллистики и согласованным с помощью опытно-теоретического коэффициента, который для заданного орудия и условий стрельбы является постоянным.
Кроме того сигнал с выхода первого 1 датчика поступает на третий вход сдвигового регистра 6, на первый и второй входы которого поступают сигналы соответственно с выхода дифференцирующей цепи 4 и генератора 5 сигналов (фиг.1). На вход дифференцирующей цепи 4 поступает сигнал в момент включения питания. Сигнал с выхода дифференцирующей цепи 4 обеспечивает обнуления сдвигового регистра 6 и блоков (13, 14, 15, 16, 17, 18) стрельбы за счет подачи сигнала на их вторые входы.
В момент стрельбы сигналы с первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого выходов сдвигового регистра 6 поступают поочередно на первые входы первого 7, второго 8, третьего 9, четвертого 10, пятого 11 и шестого 12 элементов И, обеспечивая тем самым прохождения сигналов с выхода блока измерения скорости снарядов на входы блоков (19, 20, 21, 22, 23, 24) анализа скорости движения снарядов, тем самым поочередно проверяется динамика уменьшения скорости снаряда относительно эталонного для каждого ствола многоствольной пушки.
Это обеспечивается следующим образом.
Сигналы соответствующие начальной скорости движения снарядов поступают с выхода блока 3 измерения скорости снаряда через элементы И (7, 8, 9, 10, 11, 12) поочередно на входы блоков (19, 20, 21, 22, 23, 24) анализа скорости движения снаряда и соответственно на входы первого 30, второго 31 и третьего 32 пороговых устройств, на вторые входы которых поступают сигналы с выхода задатчика 33 сигналов соответствующие трем значениям относительно эталонной начальной скорости снаряда. Сигналы с первого, второго и третьего выходов задатчика 33 сигналов соответствуют заданным значениям начальной скорости снаряда (меньше эталонного значения скорости на 1%, 2,5% и 5%). В зависимости от текущих значений начальной скорости с выходов первого 30, или второго 31 или третьего32 пороговых устройств сигналы через элемент ИЛИ 34 поступают на входы аналого-цифрового преобразователя 25, с выхода которого поступают на входы блока 26 памяти.
Кроме того, в процессе стрельбы учитывается остаток выстрелов до гарантийного ресурса работы стволов. Гарантийный ресурс работы стволов, например многоствольных пушек ГШ-6-30А - 6000 выстрелов, ГШ-6-23М - 9000 выстрелов (Авиационное артиллерийское вооружение, под редакцией Н.А. Лобачева, издание ВВИА имени проф. Н.Е. Жуковского, 2005 г.).
В момент стрельбы сигналы поступают поочередно с первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого выходов сдвигового регистра 6 на первые входы блоков (13 14, 15, 16, 17, 18) стрельбы.
При этом вход одного из блоков (13, 14, 15, 16, 17, 18) учета выстрелов является входом счетчика 35 импульсов, с выхода которого сигнал поступает на первый вход вычитающего устройства 36, на второй вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 37 сигналов. Сигналы соответствующие остатком выстрелов до гарантийного срока, поступают с выхода вычитающего устройства 36, который является выходом одного из блоков (13, 14, 15, 16, 17, 18) учета выстрелов, на входы аналого-цифрового преобразователя 25, с выхода которого поступают на входы блока 26 памяти.
С выхода блока 25 памяти сигналы соответствующие пороговым значениям начальной скорости и остатку выстрелов до гарантийного срока для каждого ствола многоствольного артиллерийского оружия, через передающее 27 и приемное 28 устройства поступают на вход индикатора 29.
На выходе индикатора 29 высвечивается информация об остатке гарантийного ресурса и степени износа каждого ствола многоствольного артиллерийского оружия. После окончания гарантийного ресурса ствола артиллерийского оружия, информация о фактическом износе ствола, приобретает особую важность.
На выходе индикатора 9 высвечивается информация о состоянии ствола в виде сообщений «износ ствола незначительный», «износ ствола 50%» и «полный износ ствола».
Таким образом, можно повысить срок эксплуатации авиационного оружия за счет эксплуатации артиллерийского оружия по фактическому состоянию износа ствола.