ТОРМОЗ ОТКАТА АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУДИЯ
ARTILLERY PIECE RECOIL BRAKE

Изобретение относится к конструктивным элементам артиллерийских орудий, допускающих откат и возвращение в боевое положение.
Известно противооткатное устройство автоматической артиллерийской установки (патент RU 63515 U1, МПК F41A 25/02 (2006.01), опубл. 27.05.2007 г.), содержащее гидроцилиндр, шток которого имеет возможность соединения с откатной частью орудия, а цилиндр - с неподвижной, пневмогидроаккумулятор, гидравлическая полость которого соединена каналом с полостью гидроцилиндра. На внутренней поверхности штока выполнены профильные канавки, по которым при откате тормозная жидкость продавливается из гидроцилиндра в гидравлическую полость пневмогидроаккумулятора, а при накате - в обратном направлении.
Недостатком такого устройства является нестабильность параметров работы тормоза отката при стрельбе на разных режимах, что снижает надежность работы орудия. Это объясняется тем, что усилие сопротивления откату и накату определяется сечением профильных канавок и не может настраиваться в зависимости от режимов стрельбы (величины заряда, угла возвышения ствола).
Известен тормоз отката артиллерийского орудия (патент FR 2873196, МПК F41A 1/00 (2006.01), опубл. 20.01.2006 г.), содержащий гидроцилиндры, устанавливаемые на орудии симметрично относительно оси канала ствола, каждый из которых имеет узел для соединения с откатной частью орудия и узел для соединения с неподвижной частью орудия, цилиндр, шток с поршнем, делящим цилиндр на пневматическую и гидравлическую полости, и пневмогидроаккумулятор, гидравлическая полость которого соединена с гидравлической полостью каждого гидроцилиндра каналом с узлом изменения его проходного сечения в виде перфорированных отверстий переменного сечения.
При использовании такого тормоза отката также нестабильны параметры работы тормоза отката при стрельбе на разных режимах, так как усилие сопротивления откату и накату определяется сечением перфорированных отверстий и не может настраиваться в зависимости от режимов стрельбы (величины заряда, угла возвышения ствола).
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является противооткатное устройство (Садовский В.Г. “Основания устройства материальной части артиллерии” “Военное издательство Министерства обороны Союза ССР” М. 1956 г., стр.236-239), содержащее гидроцилиндр, имеющий узел соединения с откатной частью орудия и узел соединения с неподвижной частью орудия, цилиндр, шток с поршнем, делящим цилиндр на пневматическую и гидравлическую полости, и гидроаккумулятор, гидравлическая полость которого соединена с гидравлической полостью цилиндра каналом с двумя клапанами, один из которых выполнен в виде регулируемого односедельного клапана.
Наличие регулируемого односедельного клапана позволяет настраивать в некотором диапазоне усилие сопротивления откату. Но усилие сопротивления откату определяется упругими свойствами пружины, которые выбираются из условия обеспечения необходимого усилия сопротивления откату при стрельбе полными зарядами. При стрельбе малыми зарядами длина отката настолько мала, что не обеспечивается взведение полуавтоматики затвора, в результате чего он не срабатывает.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности артиллерийского орудия за счет обеспечения торможения на требуемой длине отката, необходимой для взведения полуавтоматики затвора независимо от режимов стрельбы.
Поставленная задача решается усовершенствованием тормоза отката артиллерийского орудия, содержащего гидроцилиндр, имеющий узел соединения с откатной частью орудия и узел соединения с неподвижной частью орудия, цилиндр, шток с поршнем, делящим цилиндр на пневматическую и гидравлическую полости, и гидроаккумулятор, гидравлическая полость которого соединена с гидравлической полостью цилиндра каналом с двумя клапанами, один из которых выполнен в виде регулируемого односедельного клапана.
Это усовершенствование состоит в том, что второй клапан выполнен в виде двухседельного с плавающим между седлами запорным элементом и узлом перекрытия двухседельного клапана на требуемой длине отката.
Такое конструктивное выполнение тормоза отката обеспечивает при стрельбе на малых зарядах, когда давления в гидравлической полости цилиндра недостаточно для открывания односедельного клапана, сообщение гидравлической полости цилиндра с гидравлической полостью гидроаккумулятора за счет перетекания тормозной жидкости через открывающийся двухседельный клапан с плавающим запорным элементом, что обеспечивает торможение на требуемой длине отката, необходимой для взведения полуавтоматики затвора.
Кроме того, узел соединения с откатной частью орудия может быть выполнен на цилиндре гидроцилиндра, узел соединения с неподвижной частью орудия - на штоке гидроцилиндра, при этом канал, соединяющий гидравлическую полость гидроаккумулятора с гидравлической полостью цилиндра, выполнен в виде полости в штоке, вход которой сообщен с гидравлической полостью цилиндра, а выход сообщен с гидравлической полостью гидроаккумулятора.
Такое конструктивное выполнение тормоза позволяет увеличить массу откатных частей артиллерийского орудия и за счет этого уменьшить длину отката, амплитуду колебаний, уменьшить продольные габариты орудия с предлагаемым тормозом отката. При этом за счет выполнения канала, соединяющего гидравлическую полость гидроаккумулятора с гидравлической полостью цилиндра, в виде полости в штоке, вход которой сообщен с гидравлической полостью цилиндра, а выход сообщен с гидравлической полостью гидроаккумулятора, обеспечивается сообщение гидравлической полости подвижного цилиндра с полостью неподвижного гидроаккумулятора.
Кроме того, узел перекрытия двухседельного клапана на требуемой длине отката может быть выполнен в виде копирного механизма, копир которого установлен на боковой поверхности цилиндра, а толкатель установлен с возможностью взаимодействия с запорным элементом клапана - вариант простого надежного узла перекрытия двухседельного клапана на требуемой длине отката.
Кроме того, при накате гидравлическая полость гидроаккумулятора может быть соединена с гидравлической полостью цилиндра дополнительным дроссельным каналом, что позволяет обеспечить требуемые параметры наката за счет выбора площади сечения этого канала.
Кроме того, двухседельный клапан может быть снабжен узлом настройки и регулирования его проходного сечения, что позволяет настраивать усилие сопротивления откату и накату для настройки требуемых параметров отката и наката.
Кроме того, тормоз отката может содержать как минимум один дополнительный гидроцилиндр, устанавливаемый на орудии относительно оси канала ствола симметрично первому и имеющий узел для соединения с откатной частью орудия и узел для соединения с неподвижной частью орудия, а гидравлическая полость гидроаккумулятора дополнительно соединена с гидравлической полостью цилиндра дополнительного гидроцилиндра каналом с узлом изменения его проходного сечения.
Такое конструктивное выполнение тормоза отката позволяет уменьшить воздействие на ствол при вылете снаряда и за счет этого повысить кучность стрельбы артиллерийского орудия с таким тормозом отката.
Дополнительный дроссельный канал может быть выполнен в запорном элементе двухседельного клапана - вариант рационального выполнения дополнительного дроссельного канала.
В варианте тормоза отката, содержащего дополнительный гидроцилиндр узел для соединения с откатной частью орудия может быть выполнен на цилиндре дополнительного гидроцилиндра, узел для соединения с неподвижной частью орудия выполнен на штоке дополнительного гидроцилиндра, при этом канал, соединяющий гидравлическую полость гидроаккумулятора с гидравлической полостью дополнительного гидроцилиндра, выполнен в виде полости в штоке дополнительного гидроцилиндра, вход которой сообщен с гидравлической полостью дополнительного гидроцилиндра, а выход сообщен с гидравлической полостью гидроаккумулятора.
Такое конструктивное выполнение тормоза позволяет увеличить массу откатных частей артиллерийского орудия и за счет этого уменьшить длину отката, амплитуду колебаний, уменьшить продольные габариты орудия с предлагаемым тормозом отката. При этом за счет выполнения канала, соединяющего гидравлическую полость гидроаккумулятора с гидравлической полостью цилиндра дополнительного гидроцилиндра, в виде полости в штоке, вход которой сообщен с гидравлической полостью цилиндра дополнительного гидроцилиндра, а выход сообщен с гидравлической полостью гидроаккумулятора, обеспечивается сообщение гидравлической полости подвижного цилиндра дополнительного гидроцилиндра с полостью неподвижного гидроаккумулятора.
В варианте тормоза отката, содержащего дополнительный гидроцилиндр, односедельный и двухседельный клапаны могут быть установлены на одном из гидроцилиндров, при этом канал, соединяющий гидравлическую полость цилиндра этого гидроцилиндра с входами в клапаны, имеет меньший условный проход, чем канал, соединяющий гидравлическую полость цилиндра другого гидроцилиндра с входами в клапаны.
Такое конструктивное выполнение тормоза отката позволяет повысить уравновешенность орудия за счет равенства гидравлического сопротивления каналов, соединяющих гидравлические полости цилиндров с входами в клапаны.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый тормоз отката в начале отката (разрез по оси канала ствола), на фиг.2 - то же в конце отката, на фиг.3 - тормоз отката с дополнительным гидроцилиндром в начале отката (разрез по оси канала ствола), на фиг.4 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.5 - выносной элемент Б.
Тормоз отката артиллерийского орудия содержит гидроцилиндр 1, имеющий узел 2 соединения с откатной частью орудия 3 и узел 4 соединения с неподвижной частью орудия, цилиндр 5, шток 6 с поршнем 7, делящим цилиндр 5 на пневматическую 8 и гидравлическую 9 полости, и гидроаккумулятор 10 (в качестве рабочего тела гидроаккумулятора может использоваться упругий элемент, например пружина, или сжатый газ). Гидравлическая полость 11 гидроаккумулятора 10 соединена с гидравлической полостью 9 цилиндра 5 каналом 12 с двумя клапанами 13 и 14. Клапан 13 выполнен в виде регулируемого односедельного клапана. Второй клапан 14 выполнен в виде двухседельного с плавающим между седлами 15 и 16 запорным элементом 17 и узлом 18 перекрытия двухседельного клапана 14 на требуемой длине отката. В приведенном варианте узел 2 соединения с откатной частью орудия 3 выполнен на цилиндре 5 гидроцилиндра 1, узел 4 соединения с неподвижной частью орудия выполнен на штоке 6 гидроцилиндра 1. При этом канал 12, соединяющий гидравлическую полость 11 гидроаккумулятора 10 с гидравлической полостью 9 цилиндра 5, выполнен в виде полости в штоке 6, вход которой сообщен с гидравлической полостью 9 цилиндра 5, а выход сообщен с гидравлической полостью 11 гидроаккумулятора 10. При накате гидравлическая полость 11 гидроаккумулятора 10 соединена с гидравлической полостью 9 цилиндра 5 дополнительным дроссельным каналом 19 (сечение канала выбирается из условия обеспечения требуемых параметров наката), выполненным в запорном элементе 17 двухседельного клапана 14. Двухседельный клапан 14 снабжен узлом 20 настройки и регулирования его проходного сечения. В варианте, изображенном на фиг.3, тормоз отката содержит дополнительный гидроцилиндр 21, устанавливаемый на орудии 3 относительно оси канала ствола симметрично первому гидроцилиндру 1 и имеющий узел 22 для соединения с откатной частью орудия и узел 23 для соединения с неподвижной частью орудия. При этом гидравлическая полость 11 гидроаккумулятора 10 дополнительно соединена с гидравлической полостью 24 цилиндра 25 дополнительного гидроцилиндра 21 каналом 26 с двумя клапанами - регулируемым односедельным клапаном 13 и двухседельным клапаном 14 с плавающим между седлами 15 и 16 запорным элементом 17 и узлом 18 перекрытия двухседельного клапана 14 на требуемой длине отката. Узел 18 перекрытия двухседельного клапана 14 на требуемой длине отката выполнен в виде копирного механизма, копир 27 которого установлен на боковой поверхности цилиндра 5, а толкатель 28 имеет возможность соединения с запорным элементом 17 клапана 14. При этом узел 22 для соединения с откатной частью орудия выполнен на цилиндре 25 дополнительного гидроцилиндра 21, узел 23 для соединения с неподвижной частью орудия выполнен на штоке 29 дополнительного гидроцилиндра 21. Канал 26, соединяющий гидравлическую полость 11 гидроаккумулятора 10 с гидравлической полостью 24 цилиндра 25 дополнительного гидроцилиндра 21, выполнен в виде полости в штоке 29 дополнительного гидроцилиндра 21, вход которой сообщен с гидравлической полостью 24 цилиндра 25 дополнительного гидроцилиндра 21, а выход сообщен с гидравлической полостью 11 гидроаккумулятора 10. Односедельный 13 и двухседельный 14 клапаны установлены на одном из гидроцилиндров 1, при этом канал 12, соединяющий гидравлическую полость 9 цилиндра 5 этого гидроцилиндра 1 с входами в клапаны 13 и 14, имеет меньший условный проход, чем канал 26, соединяющий гидравлическую полость 24 цилиндра 25 другого гидроцилиндра 21 с входами в клапаны 13 и 14. Позицией 30 обозначена пружина клапана 13, позицией 31 - поршень гидроаккумулятора 10, позицией 32 - его пружина, позицией 33 - шток дополнительного гидроцилиндра 21, позицией 34 - его поршень.
Тормоз отката артиллерийского орудия работает следующим образом.
Для обеспечения заданных параметров отката производят настройку проходных сечений и перепада давления на регулируемом односедельном клапане 13, поджимая тарельчатые пружины 30 с заданным усилием. Узлом 20 производят настройку проходного сечения двухседельного клапана 14, формой копира 27 задается момент перекрытия двухседельного клапана 14.
В варианте, изображенном на фиг.1 и 2, при выстреле цилиндр 5, соединенный с откатной частью орудия, перемещается (влево по чертежу, фиг.1) относительно штока 6 с поршнем 7, оказывая давление на тормозную жидкость в гидравлической полости 9. Тормозная жидкость из полости 9 вытесняется через полость в штоке 6 в канал 12.
При стрельбе на средних и полных зарядах в гидравлической полости 9 цилиндра 5 создается давление, под действием которого открываются односедельный 13 и двухседельный 14 клапаны. Тормозная жидкость истекает из гидравлической полости 9 цилиндра 5 через открытые клапаны 13 и 14 в гидравлическую полость 11 гидроаккумулятора 10, воздействуя на поршень 31, сжимает пружину 32, осуществляя торможение цилиндра 5 и соединенной с ним откатной части орудия. При достижении требуемой длины отката (задается формой копира 27) запорный элемент 17 перекрывается. Тормозная жидкость продолжает истекать через открытый клапан 13. С уменьшением скорости отката давление жидкости в гидравлической полости 9 цилиндра 5 падает, клапан 13 закрывается.
При стрельбе на малых зарядах на всех углах возвышения в гидравлической полости 9 цилиндра 5 создается давление, недостаточное для открывания односедельного клапана 13. Тормозная жидкость истекает из гидравлической полости 9 цилиндра 5 через открытый клапан 14 в гидравлическую полость 11 гидроаккумулятора 10, воздействуя на поршень 31, сжимает пружину 32, осуществляя торможение цилиндра 5 и соединенной с ним откатной части орудия. При достижении требуемой длины отката (задается формой копира 27) запорный элемент 17 перекрывает клапан 14, обеспечивая торможение на требуемой длине отката, необходимой для взведения полуавтоматики затвора.
После остановки откатных частей орудия во всех случаях под действием давления рабочего тела (сжатой пружины 33) гидроаккумулятора 10 поршень 31 перемещается вправо по чертежу (фиг.2) и вытесняет жидкость из полости 11 по каналу 12 с открытым двухседельным клапаном 14 в гидравлическую полость 9 цилиндра 5. Цилиндр 5 возвращается в исходное положение вместе с откатной частью артиллерийского орудия, обеспечивая накат. В варианте с дополнительным дроссельным каналом 19 при накате после закрытия двухседельногоклапана 14 тормозная жидкость из гидравлической полости 11 гидроаккумулятора 10 по каналу 19 перетекает в гидравлическую полость цилиндра 5, что обеспечивает за счет выбора площади сечения канала 19 требуемые параметры наката.
В варианте с дополнительным гидроцилиндром, изображенном на фиг.3, при выстреле цилиндры 5 и 21, соединенные с откатной частью орудия, перемещаются (влево по чертежу) относительно штоков 6 и 33 с поршнями 7 и 34 соответственно, оказывая давление на тормозную жидкость в гидравлических полостях 9 и 24. Тормозная жидкость из полостей 9 и 24 вытесняется через полости в штоках 6 и 33 в канал 12 и далее, как описано выше. Перемещение цилиндров 5 и 21, заполненных жидкостью, увеличивает массу откатных частей артиллерийского орудия, что уменьшает амплитуду колебаний орудия, длину отката, продольные габариты с орудия с предлагаемым тормозом отката, что повышает кучность стрельбы и скорострельность орудия. При этом односедельный 13 и двухседельный 14 клапаны установлены на одном цилиндре 5, и за счет того, что канал 12, соединяющий гидравлическую полость 9 цилиндра 5 этого гидроцилиндра 1 с входами в клапаны 13 и 14, имеет меньший условный проход, чем канал 26, соединяющий гидравлическую полость 24 цилиндра 25 другого гидроцилиндра 21 с входами в клапаны 13 и 14, обеспечивается равенство гидравлического сопротивления каналов, соединяющих гидравлические полости цилиндров 5 и 21 с входами в клапаны 13 и 14.
Таким образом, использование предлагаемого тормоза отката повышает надежность артиллерийского орудия за счет обеспечения требуемой длины отката независимо от режимов стрельбы, а также повышает кучность стрельбы и скорострельность орудия, в котором установлен тормоз отката, и уменьшает его продольные габариты за счет увеличения массы откатных частей орудия.