СТАТИЧЕСКИЙ ДУЛЬНЫЙ ТОРМОЗ
STATIC MUZZLE BRAKE

Изобретение относится к области стрелково-пушечного вооружения и может быть использовано для снижения силы отдачи пороховых газов при выстреле и их негативного воздействия на орудие, снаряд и боевой расчет в периоде последействия [1, 2, 3].
Известны ствольные артиллерийские орудия, особенностью которых является истечение пороховых газов с момента воспламенения метательного заряда до окончания периода последействия пороховых газов на ствол (120-мм орудие 2Н16, 120-мм орудие «Хоста», 120-мм орудие «Лотос»). Следствием такого истечения является снижение энергетического потенциала метательного заряда при формировании толкаю щей силы снаряда и тянущей силы дульного тормоза. Вместе с тем, стремление к повышению наполнения снарядов взрывчатым веществом в подобных условиях приводит к увеличению нагрузок на пего со стороны пороховых газов вследствие удлинения снаряда и утонения стенок его корпуса.
Известна конструкция дульного тормоза, [4], содержащая (фиг. 1) корпус 1 с кольцевой частью A, конической частью B и цилиндрической частью С. В цилиндрической части C корпуса 1 (фиг. 2) выполнены приливы 2 вертикальных боковых окон 3 прямоугольной в нормальном сечении формы с вертикальным 4 и горизонтальным 5 разделителями. Приливы и окна, расположены симметрично относительно продольной вертикальной плоскости корпуса 1 тормоза. Торцы окон 3 (фиг. 3) развернуты относительно центральной вертикальной продольной плоскости корпуса тормоза на угол D. На наружной поверхности корпуса 1 (фиг. 4) сверху и снизу выполнены продольные ребра жесткости 6. На внутренней поверхности корпуса 1 (фиг. 4) в верхней и нижней части выполнены продольные ребра жесткости 7, расположенные в центральной вертикальной плоскости тормоза. Определенным достоинством конструкции дульного тормоза, являются компактность и малая масса.
Основными недостатками такой конструкции является ограниченное время формирования импульса тянущей силы дульного тормоза, практически равное времени прохождения снаряда по полости его корпуса (фиг. 5).
Целью заявляемого изобретения является увеличение импульса тянущей силы дульного тормоза, снижение избыточного давления пороховых газов в направлении расчета.
Для достижения этой цели в заявляемой конструкции (фиг. 6) по сравнению с прототипом (фиг. 1) проведены следующие изменения.
1. Направляющая часть тормоза выполнена (фиг. 7) в виде двух дуг вдоль всего корпуса с диаметром, равным калибру орудия d, угловой размер дуг k (фиг. 8) направляющей части корпуса (участки В и С, фиг. 6) равен 90 градусов (фиг. 8). Дуги k размещены вертикально и симметрично относительно центральной вертикальной и горизонтальной плоскости, проходящих через ось корпуса тормоза.
2. Изменена конструкция входного конуса B корпуса 1 и каналов течения газов вокруг снаряда (фиг. 7). Диаметр d (фиг. 7) направляющей части профиля конуса B равен калибру орудия. Длина с переходного конуса B (фиг. 7) равна 1.19d, высота a профиля равна 1.37d, ширина b профиля равна 2.12d. Длина h (фиг. 9) цилиндрического участка С равна 2.5d. Организованные таким образом приливы переходного конуса B и цилиндрической части С корпуса 1 обеспечивают увеличение скорости потока газов, эжектирование области за дульным срезом ствола, снижение радиального давления газов на боковую поверхность снаряда в этой области.
3. Боковые окна 10 (фиг. 6, фиг. 9), выполненные в приливах цилиндрической части С корпуса 1, прямоугольной формы уменьшены и упрощены конструктивно. Высота e окон 10 (фиг. 8) равна калибру d, ширина f окна 10 (фиг. 9) равна 1.5d. Цент окна размещен от передней стенки корпуса тормоза на расстоянии g, равном 0.75d. Углы боковых окон скруглены. Окна 10 (фиг. 9) сверху, снизу и спереди ограничены дополнительными приливами L с угловым размером m, равным 45 градусов, и n, равным 74 градуса, половиной размаха s, равной 1.8d.
Работа устройства.
При прохождении задней конусной части снаряда начала участка B образуется зазор между корпусом снаряда и внутренней поверхностью приливов в переходной области корпуса 1 тормоза, в который поступают на высокой скорости пороховые газы, опережая движение снаряда (фиг. 10, вид сверху). При этом в области дульного среза ствола формируется зона глубокого разряжения пороховых газов, функционирующая в гаком качестве во все время периода последействия газов на ствол и способствующая предотвращению обратного пламени при открывании затвора. Далее часть газов, ближняя к боковой стенке приливов цилиндрической части С корпуса 1, сразу истекает через окна 10 в атмосферу (фиг. 11). Остальная часть газов, воздействует на переднюю стенку w корпуса 1 (фиг. 12) и переднюю стенку дополнительного прилива d, создавая зону повышенного статического давления, после чего так же истекает через окна 10 в атмосферу. При этом часть т аза вблизи стенки корпуса 1 после истечения в атмосферу является защитным экраном, предотвращающим распространение второй части газов в сторону орудийного расчета и способствует снижению избыточного давления на местах его размещения.
Наличие направляющих дуг k (фиг. 8) повышает защищенность боковой поверхности снаряда от действия пороховых газов, снижая вероятность се повреждения в периоде последействия.
Таким образом, высокая скорость истечения газов формирует в дульной области структуру течения среды, при которой вынос основной энергии газов осуществляется не в сторону расположения орудийного расчета.
Оценкой возможностей [5, 6] заявленной конструкции по сравнению с конструкцией прототипа [4] для внутрибаллистического процесса со снарядом ОФ49 на полном заряде в периоде исследования Т=0.008 с, определено превышение импульса тянущей силы более чем в 4.6 раза (фиг. 13), приращение начальной скорости на 5.1 м/с против 3.4 м/с для штатного тормоза, что связано с увеличением импульса толкающей силы на 48% (фиг. 14). Избыточное давление дульной ударной волны фиксировалось за все время исследуемого процесса в восьми точках (фиг. 15). Типовые графики функций избыточного давления показаны на фигурах 16-19.
Изначальная деформация формы потока газов и геометрические характеристики каналов течения обеспечивают поддержание структуры потока с разрушенным центральным ядром при движении снаряда в полости тормоза, зоны высокого статического давления на передние стенки корпуса тормоза и дополнительных приливов периоде последействия, зоны глубокого разряжения в области дульного среза. Перераспределение статического давления в полости тормоза обеспечивает существенное увеличение импульса тянущей.силы.
Геометрические характеристики модели изобретения находятся в границах геометрических характеристик прототипа.
По результатам моделирования процесса выстрела можно заключить, что заявленные цели реализуются в предлагаемой конструкции дульного тормоза (фиг. 9).
Источники.
1. Слухоцкий В.Б. Вопросы промежуточной баллистики. / В.Е. Слухоцкий. - М., Л.: Отдел изд. Наркомвоенмора, 1934. - 72 с.
2. Сергеев М.М. Теория и расчет дульных тормозов / М.М. Сергеев. М.: Государственное издательство Оборонной промышленности, 1939. - 140 с.
3. Орлов Б.В. Устройство и проектирование стволов артиллерийских орудий / Б.В. Орлов, Э.К. Ларман, В.Г. Маликов. - М.: Машиностроение, 1976. 432 с.
4. https://wikicom.ru/wiki/2C42.
5. Черчиньяни К. Теория и приложения уравнения Больцмана. М.: Мир, 1978. - 496 с.
6. Кривовичев Г.В. О расчете течений вязкой жидкости методом решеточных уравнений Больцмана. Компьютерные исследования и моделирование, 2013 т. 5 №2 с. 165-178.