книги / Проектирование артиллерийских боеприпасов

Рис. 5. Размеры усеченного конуса

Рис. 6. Размеры снаряда по наружному очертанию

21

Порядок задания размеров корпуса снаряда по наружному и внутреннему очертанию показан на рис. 6 и 7 соответственно.

Рис. 7. Размеры снаряда по внутреннему очертанию

Размеры ведущего пояска задаются аналогично. Суммарная масса снаряда складывается из следующих со-

ставляющих:

m = mк + mс + mп + mв.

Здесь масса корпуса, снаряжения и ведущего пояска записывается как

где N – – количество участков, на которые разбивается корпус снаряда по наружному очертанию; K – количество участков, на которые разбивается корпус снаряда по внутреннему очертанию; L – количество участков, на которые разбивается ведущий поясок

22

по наружному очертанию; M – количество участков, на которые разбивается ведущий поясок по внутреннему очертанию; mнi –

масса i-го элемента корпуса снаряда по наружному очертанию; mвj – фиктивная масса j-го элемента корпуса снаряда по внут-

реннему очертанию, равная произведению объема j-го элемента внутренней полости на плотность материала корпуса; mсj – масса

j-го элемента снаряжения; mпнi – масса i-го элемента ведущего пояска по наружному очертанию; mпвj – фиктивная масса j-го

элемента ведущего пояска по внутреннему очертанию. Расстояние от донного среза снаряда до его центра масс оп-

ределяется по формуле

X = Мк + Мс + Мв + Мп , m

где Мк, Мс, Мв, Мп – моменты массы элементов снаряда отно-

сительно донного среза.

При этом моменты массы корпуса и ведущего пояска определяются по общей формуле вида:

а моменты массы снаряжения:

K

Mc = mсj xвj ,

j=1

где xнi , xвj – расстояния от донного среза до центра масс i, j-го эле-

ментовпо наружномуи внутреннемуочертаниюсоответственно. Момент массы взрывателя можно найти по формуле

M в = mв xв.

23

Осевой и экваториальный моменты инерции корпуса и ведущего пояска относительно их центров масс определяются одной и той же формулой вида:

N K

D = Dнi − Dвj ,

i=1 j=1

а моменты инерции снаряжения:

K

Dс = Dсj ,

j=1

где Dнi , Dвj – моменты инерции i, j-го элементов соответственно,

заданных по наружному и внутреннему очертанию корпуса, относительно центра масс; Dсj – моменты инерции j-го элемента

снаряжения относительно центра масс снаряда.

При этом экваториальный момент инерции i-го элемента относительно центра масс снаряда находится по формуле

Bi = Boi + mi (x − xi )2 ,

где Boi , mi – масса i-го элемента и экваториальный момент инерции относительно его центра масс; xi – расстояние от донного

среза снаряда до центра масс i-го элемента.

Изложенная выше методика определения динамических характеристик реализована в программе DIN с использованием подпрограмм MAS и EMI, записанных в библиотеке пользователя в вычислительном центре ПНИПУ.

Обращение к программе осуществляется при помощи вызывающей программы, составляемой каждым студентом индивидуально.

Вызывающая программа должна включать в себя следующие исходные данные:

– количество сечений N корпуса снаряда по наружному и внутреннему очертанию;

24

–количество сечений N1 ведущего пояска;

–количество фигур, получаемых при разбивке корпуса (N2 = N-1) и ведущего пояска (N3 = N1-1) на сечениях;

–радиусы наружного очертания снаряда в выбранных сечениях (массив RN(N));

–расстояния от донного среза снаряда до выбранных сечений по наружному очертанию (массив XH(N));

–радиусы внутреннего очертания снаряда в выбранных сечениях (массив RB(N));

–расстояния от донного среза снаряда до выбранных сечений по внутреннему очертанию (массив XB(N));

–радиусы наружного очертания ведущего пояска в выбранных сечениях (массив RHP(N1));

–расстояния от донного среза снаряда до выбранных сечений ведущегопояска по наружномуочертанию (массивXHP(N1));

–радиусы внутреннего очертания ведущего пояска в выбранных сечениях (массив RBP(N1));

–расстояния от донного среза снаряда до выбранных сечений ведущегопояска по внутреннемуочертанию(массивXBP(N1));

–масса взрывателя – МВ (в кг);

–расстояние от донного среза снаряда до центра масс взрывателя СМВ;

–плотности материала: корпуса – ROK; снаряжения – ROC и ведущего пояска – ROP (в г/см3).

Все линейные размеры необходимо выражать в миллиметрах, массу в килограммах.

6.РАСЧЕТ КОРПУСА СНАРЯДА НА ПРОЧНОСТЬ ПО МЕТОДУ А.Ф. БРИНКА

При движении снаряда по каналу ствола на его корпус действует сила давления пороховых газов, сила инерции от осевого и центростремительного ускорений и сила реакции ведущего поя-

25

ска. Под действием возникающих при этом напряжений корпус может иметь упругие и пластические деформации.

При расчете напряжений в снаряде по методу Бринка учитывают лишь силу давления пороховых газов и осевую силу инерции корпуса и снаряжения.

Вкачестве допущения принимают также, что материалкорпуса

влюбом сечении будетнаходитсятолько вупругомсостоянии.

Рис. 8. Схема сечений к расчету прочности корпуса снаряда при выстреле

За расчетное давление принимают максимальное давление пороховых газов на дно снаряда, которое может быть получено при стрельбе на наибольшем принятом к данному снаряду пороховом заряде с учетом условий боевого применения выстрела, благоприятствующих повышению давления пороховых газов. Расчет ведут по наиболее опасным сечениям корпуса, которыми являются ослабленное сечение в зоне ведущего пояска (n’–n’) и сечение у дна камеры снаряда (n–n), рис. 8.

Основная сила инерции в сечении n–n будет равна

S = pснπR2 qqв

26

или

S = K qв,

где K = pснπR2 1q – коэффициент перегрузки; qв – вес части сна-

ряда, расположенной выше сечения; R – полукалибр снаряда. Осевые напряжения в опасном сечении (n–n или n’–n’) вы-

числяется по формуле

где Rn , ςn – наружный и внутренний радиусы корпуса в опасном

сечении.

Условие прочности оболочки в данном сечении:

σ z ≤ σ02 ,

где σ02 – условный предел текучести материала.

7. РАСЧЕТ СТОЙКОСТИ СНАРЯЖЕНИЯ ПРИ ВЫСТРЕЛЕ

Силы инерции, возникающие при выстреле в снаряжении, создают в нем напряжения. Эти напряжения в определенных условиях могут привести к детонации взрывчатого вещества и разрыву снаряда. В качестве характеристики стойкости снаряжения при выстреле принимают определенные расчетом и проверенные опытными стрельбами наибольшие осевые напряжения, при которых не происходит самопроизвольнойдетонации взрывчатого вещества.

Основные напряжения в некотором сечении n–n вычисляются по формуле

σс = pсн R2 qвс .

ς2n q

27

В снарядах с цилиндрической камерой наибольшие осевые напряжения будут у ее дна:

σсmax = pсн R2 qс ,

ς2g q

где qвс – вес части снаряжения, расположенной выше сечения; ς g – радиус камеры у дна снаряда.

Для снарядов со значительной конусностью в нижней части камеры при расчетах вместо qс берут q 'с вес столба снаряжения

с площадью дна камеры. Тогда

σсmax = pсн R2 qс′ .

ς2g q

Условие стойкости снаряжения имеет вид:

σсmax ≤ [σс ],

где [σс ] – допустимое осевое напряжение в разрывном снаряде.

Допустимые и критические напряжения для некоторых основных взрывчатых веществ приводятся в табл. 7.

28

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Боеприпасы наземной артиллерии: учебник. Ч. 1 / под общ. ред. Н.А. Селезнева и П.И. Чекалина. – М.: Военное изд-во Мин. обороны СССР, 1970. – 248 с.

2.Генкин Ю.В., Павлов Я.О., Преображенская М.А. Конструкция артиллерийских выстрелов: учеб. пособие. – СПб.: Балт.

гос. техн. ун-т, 2012. – 114 с.

3.Захаренков В.Ф. Внутренняя баллистика и автоматизация проектирования артиллерийских орудий: учебник. – СПб.: Балт.

гос. техн. ун-т, 2010. – 276 с.

4.Теория, проектирование и конструкция снарядов и боевых частей / А.К. Пичугин [и др.]. – Пенза: ПВАИУ, 1990. – 386 с.

29

Учебное издание

Прокудин Евгений Олегович

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ БОЕПРИПАСОВ

Методические рекомендации

Редактор и корректор М.Н. Афанасьева

Подписано в печать 09.11.2022. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 1,875. Тираж 20 экз. Заказ № 190/2022.

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.

Тел.: + 7 (342) 219-80-33.

30