ЗАПИРАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ КЛИНОВОГО ЗАТВОРА АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУДИЯ
WEDGE SHUTTER LOCKING MECHANISM OF ARTILLERY WEAPON

Предлагаемое техническое решение относится к военной технике и может быть использовано при проектировании или модернизации пушек.
Широкое применение в артиллерийских орудиях имеет клиновый затвор, открывание и закрывание которого выполняется одним или двумя кривошипами, установленными на оси кривошипов. На шипах кривошипов установлены ролики, которые, воздействуя на стенки пазов клина, перемещают его вдоль клинового паза, открывая или закрывая затвор. Клинья могут быть горизонтального или вертикального действия.
При этом кривошипы могут располагаться как по бокам клина, так и в центре (пат. US №4130047, F41F 11/02, от 06.12.1976). Ось кривошипов может размещаться как впереди клинового паза, так и позади него.
При описании затворов обычно разделяют их на несколько механизмов по функциональному назначению, например, открывающий, закрывающий, выбрасывающий и т.д. При этом одни и те же детали могут входить в разные механизмы. Имеется в затворе и запирающий механизм, который исключает возможность вылета поддона во время выстрела и состоит из оси кривошипов, кривошипов с роликами и клина.
На клин во время выстрела со стороны поддона действует сила пороховых газов. Так как опорная поверхность казенника выполнена под углом, возникающая равнодействующая сила пытается открыть клин.
Кривошип при выстреле выполняет функцию запирающего звена, исключающего самопроизвольное открывание клина. Это достигается тем, что равнодействующая сила, действующая на кривошип, проходит через ось кривошипов, не создавая момента. Равнодействующая возникает в результате действия двух сил: со стороны клина на ролик в двух точках; силы со стороны клина и реакции со стороны казенника или трубы (при переднем расположении оси кривошипов). Если под действием каких-либо сил при выстреле кривошип начнет поворачиваться, на ролик со стороны клина будет действовать только одна сила и контактная площадка должна быть выполнена так, чтобы эта сила создавала закрывающий момент на оси кривошипов, который будет стремиться повернуть кривошипы в начальное положение и запереть клин. Этот принцип запирания реализован в имеющихся конструкциях, например, в известных клиновых затворах артиллерийских орудий типа 2А46М клин при выстреле запирается роликом, консольно установленным на шип кривошипа («125-мм танковые пушки 2А46М и 2А46М-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2А46М. ТО», Военное издательство МО СССР, Москва, 1983, стр.23). При этом кривошип, наряду со сжимающей силой, нагружается и изгибающим моментом, что создает значительные напряжения в материале.
В другом техническом решении в конструкции клинового затвора артиллерийского орудия кривошипы установлены между выбрасывателями в передней части клинового паза (пат. RU №2089810, F41A 3/10, от 19.03.1993 г.). При этом расстояние между их внешними сторонами меньше, чем расстояние между внутренними сторонами выбрасывателей. На кривошипы также действуют силы и моменты сил, создавая напряжения. Данное техническое решение принято в качестве наиболее близкого к предлагаемому решению.
Задачей данного технического решения является повышение надежности  конструкции клинового затвора за счет уменьшения изгибающих нагрузок, суммарных напряжений и деформаций в кривошипах запирающего механизма клинового затвора.
Результатом предложенного технического решения является уменьшение изгибающего момента действующего на кривошип со стороны клина.
Указанная задача решается тем, что в запирающем механизме клинового затвора артиллерийского орудия, содержащем клин, размещенную в казеннике ось кривошипов с установленными на ней кривошипами с роликами, на теле кривошипа введён участок цилиндрической поверхности, номинально совпадающей с поверхностью ролика, а в клине – площадка, контактирующей с этой поверхностью во время выстрела.
Выполнение на клине площадок, контактирующих с поверхностями на кривошипах, разгружает шипы кривошипов, исключает из силовых факторов изгибающий момент. Тело кривошипа работает только на сжатие, что существенно снижает напряжения на кривошипе.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство запирающего механизма отличается формой выполнения.
Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время неизвестно устройство, обладающее такой же совокупностью существенных признаков, что и предлагаемое. Таким образом, заявляемая конструкция соответствует критерию "новизна".
В процессе поиска не выявлено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии его условию «изобретательский уровень».
Сущность предлагаемого технического решения поясняется на фиг.1 а), б), и в), где изображены клин 1, ось кривошипов 2, кривошип 3, на шипе 10 которого установлен ролик 4, казенник 5 и труба 6. Клин имеет полку 7, на участке 8 которой он взаимодействует с цилиндрической поверхностью 9 кривошипа 3 при запирании клина. F обозначает силу, действующую со стороны клина на ролик и кривошип при выстреле, а R - реакцию опоры на кривошип. На изображении б) (вид А) показан элемент до предложенного изменения, на изображении в) (вид А) - после. Направление линии действия силы F обозначено позицией 11.
Работает запирающий механизм клинового затвора следующим образом.
Клин во время выстрела площадкой 7 давит на ролик 4 кривошипа силой F. На кривошип также действует реакция R со стороны опоры (в данном случае – трубы 6). Равнодействующая проходит через ось кривошипов 2. В традиционной конструкции сила F со стороны клина в положении запирания создает на кривошипе изгибающий момент на плече L (фиг.1, б).
В заявляемой конструкции (фиг.1, в) кривошип, подходя к положению запирания, на участке 8 клина входит с ним в контакт своей цилиндрической поверхностью 9, при этом ролик 4 и шип 10 кривошипа в запирании клина не участвуют. То есть на теле кривошипа 3 введён участок цилиндрической поверхности, номинально совпадающей с поверхностью 9 ролика 4. В клине площадка 7, контактирующая с роликом, развита для обеспечения контакта с поверхностью 9 кривошипа при выстреле. Точка приложения сил со стороны клина на кривошип смещается на тело кривошипа, исключая изгибающий момент.
Предложенные изменения в запирающем механизме клинового затвора внесены в конструкторскую документацию на изделия, планируемые к серийному выпуску.
Таким образом, достигается повышение надежности  конструкции клинового затвора за счет уменьшения изгибающих нагрузок, суммарных напряжений и деформаций в кривошипах запирающего механизма затвора артиллерийского орудия.