Призначення, типи дульних гальм їх будова і дія
Дульне гальмо - це газодинамічний надульний пристрій, який під час витікання через нього порохових газів створює зусилля, яке діє на ствол у напрямку руху снаряда.
Дульне гальмо призначене для зменшення дії пострілу на лафет за рахунок використання енергії порохових газів, які витікають із каналу ствола після вильоту снаряда. Працює дульне гальмо тільки в період післядії газів.
Дульне гальмо вперше було використане у 1862 року в конструкції 3-х пудової бомбової гармати зразка 1838 року, яка мала жорсткий лафет. Конструктивно це дульне гальмо мало вигляд нахилених отворів, які були просвердлені в дульній частині ствола гармати. Але в зв'язку з появою пружних лафетів дульні гальма поширення не отримали.
Тільки в 1927-1930 роках під час розробки уніфікованих лафетів дульні гальма знову ввійшли до складу конструкції гармат. Використання дульного гальма дозволяє значно зменшити масу лафета і зробити конструкцію ПВП більш простою. Великий вклад у розробку дульного гальма вніс доктор технічних наук професор Б.В.Орлов.
Безкамерне дульне гальмо (Рис.2.15) має внутрішню порожнину без поперечних перегородок з отворами для вильоту снаряда, які називаються діафрагмами. Діаметр порожнини, як правило, дорівнює діаметру каналу ствола. В бокових стінках такого гальма виготовляються симетрично розміщені бокові круглі отвори, які або перпендикулярні осі каналу ствола, або нахилені до неї в бік казенної частини ствола. Безкамерне дульне гальмо, в основному, виготовляється як одне ціле зі стволом і називається ствольним дульним гальмом. Така конструкція відносно проста у виготовленні.
Камерне дульне гальмо має порожнину більшого діаметра, ніж діаметр каналу ствола, з однією або двома діафрагмами, які утворюють одну або дві камери з симетрично розміщеними отворами. Збільшення кількості камер більше двох нераціональне, бо приблизно 90% всієї енергії, яка поглинається дульним гальмом, припадає на перші дві камери. Багатокамерні дульні гальма поширення не отримали внаслідок складності їх виготовлення і малого виграшу у ефективності.
Рисунок 2.17 Схема камерного дульного гальма активного типу
Віконне дульне гальмо має бокові отвори у вигляді вікон, які, як правило, мають відбиваючі лопатки. Ці лопатки відкидають струмінь порохових газів у зворотному напрямку, чим і збільшують ефективність дії дульного гальма. Двокамерне віконне дульне гальмо мають гармати Д-20,2С1, 2СЗМ, та інші.
Сотове дульне гальмо - це, як правило, безкамерне або однокамерне гальмо з великою кількістю симетрично розміщених круглих отворів перпендикулярних осі каналу ствола або нахилених до неї в бік казенної частини. Безкамерне сотове дульне гальмо має гармата Т-12, а однокамерне сотове - М-46.
Щілинне дульне гальмо - це, як правило, однокамерне гальмо з великою кількістю симетрично розміщених поперечних бокових щілин. Поздовжньощілинні дульні гальма поширення в сучасній артилерії не отримали. Однокамерне поперечнощілинне дульне гальмо мають гармати Д-30, 2А36.
Однорядне дульне гальмо - це, як правило, віконне дульне гальмо з розміщеними в один ряд вікнами або щілинами.
Багаторядне дульне гальмо - це сотове дульне гальмо з розміщеними в кілька рядів в шахматному порядку круглими отворами.
Розглянемо принцип будови і дії різних типів дульних гальм.
Дульне гальмо активного типу має порожнини з діафрагмами. В діафрагмах є отвори для проходу снаряда. Під час пострілу порохові гази, які витікають з великою швидкістю із ствола слідом за снарядом, зустрічають на своєму шляху діафрагми. Діафрагми гальмують потік газів і, в результаті, відбувається перетворення кінетичної енергії газів в енергію тиску. Гази з великою силою тиснуть на діафрагми, внаслідок чого виникає сила дульного гальма Ra, яка має напрямок, протилежний напрямку сили тиску порохових газів на дно камори.(Рис.2.17.)
Більша частина порохових газів проходить через отвір у діафрагмі слідом за снарядом. Для збільшення ефективності гальма у ньому встановлюють другу діафрагму, яка також буде гальмувати газовий потік.
Дульне гальмо реактивного типу діє інакше. В стінках гальма виготовлені канали, вісь яких нахилена до осі каналу ствола в бік казенної частини. Під час пострілу порохові гази, які витікають слідом за снарядом, потрапляють в ці канали і через них витікають з високою швидкістю у навколишнє середовище. В результаті витікання газів через канали виникає реактивна сила. Сумарна проекція реактивних сил всіх каналів на вісь каналу ствола і є силою гальма Rр .(Рис.2.16.)
Таке гальмо має порожнини з діафрагмами (перегородками), які забезпечують активну дію струменя газів. Крім того, бокові вікна гальма мають нахилені лопатки, які повертають потік газів із ствола в зворотному напрямку, внаслідок чого і створюється реактивна сила.
Гальма активнo-реактивного типу відрізняються високою ефективністю і використовуються в конструкціях більшості сучасних гармат.
Таким чином, можна зробити висновки щодо принципів дії дульних гальм сучасних гармат. Отже, суть дії дульного гальма будь-якої конструкції полягає у тому, що під час витікання порохових газів через бокові отвори зменшуються витрати газу у напрямку осі каналу ствола. Це знижує реактивну силу відкату відкатних частин гармати.
Крім того, під час удару порохових газів по діафрагмам переднім стінкам бокових отворів виникає активна сила Ra, а у випадку наявності в конструкції дульного гальма нахилених отворів і витікання порохових газів у зворотному напрямку виникає і реактивна сила Rр.
Рівнодійна цих сил Rдг = Ra + Rp діє на ствол у напрямку протилежному відкату і зменшує енергію руху відкатних частин. Саме цим показником і оцінюється ефективність дульного гальма, яка, як правило, дорівнює 25...30%, але іноді може бути і 70...80%.
Тепер розглянемо ряд технічних вимог до конструкції дульног гальма.
Бокові отвори дульних гальм повинні бути симетричними відносно осі каналу ствола. Недотримання симетричності призводить до того, що порохові гази, які виходять з таких отворів, негативно впливають і на снаряд і на ствол.
Отвори не повинні бути спрямовані вниз, так як у цьому випадку струмені газів будуть діяти на грунт.
В гальмах реактивного та активно-реактивного типів струмені газів спрямовуються (лопатками) в бік казенної частини ствола, а, значить, в бік обслуги гармати, що дуже небезпечно. Саме цьому в таких гальмах останній ряд (від дульного зрізу) каналів нахиляють на кут менший 90° до осі каналу ствола, як наприклад, це зроблено в гальмі гармати Т-12.
Необхідно відмітити, що використання дульних гальм дозволяє значно підвищити потужність гармати, не порушуючи умов збереження його маневровості (вага, габарити).
Однак, використання дульних гальм має і свої недоліки:
1. Зниження купності бою внаслідок ускладнення умов вильоту снаряда із-за початкових збурень, які виникають в результат несиметричної дії порохових газів на снаряд. З цієї ж причини отвори в діафрагмах камер дульних гальм виготовляють значно більшими калібру снаряда. Це необхідно для виключення можливості доторкання снаряда до діафрагм дульного гальма.
2. Вплив газового потоку на обслугу (допустимий надмірний тиск на обслугу без захисних засобів не більше 0,2...0,3 кгс/см2, на обслугу із захистом - 0,5 кгс/см2). Порохові гази, які витікають з каналу ствола, створюють навколо гармати небезпечну зону.
3. Під час експлуатації гармат з дульним гальмом необхідно ретельно спостерігати за його станом. У випадку пошкодження або зриву дульного гальма стріляти з гармати забороняється, так як при цьому різко збільшиться навантаження на лафет.
4. Забороняється схиляти ствол до землі нижче 30...40см. Пил, волога, бруд піднімаються вгору, ускладнюють спостереження, потрапляють в ствол, затвор, виникає ударна хвиля.
5. Під час стрільби холостими боєприпасами дульне гальмо необхідно згвинчувати, щоб уникнути його пошкодження або розриву.
Всі ці недоліки тим сильніше, чим вище ефективність дульного гальма. Але, незважаючи на недоліки, дульне гальмо є найбільш ефективним засобом для зменшення дії пострілу на лафет гармати, який здатний вирішити проблему поєднання могутності з рухомістю. Таким чином, дульне гальмо все більше використовується при створенні потужних гармат наземної артилерії.
Учбове питання №5 Особливості конструкції ствольно-затворної групи танкових і самохідних гармат
Казенники деяких танкових гармат служать для зрівноважування їхньої частини, що хитається.
Клиновий паз у казенниках танкових гармат роблять, як правило, горизонтальним для забезпечення більшого діапазону рогів наведення по вертикалі.
Затвори танкових гармат і самохідних знарядь оснащені механізмами заряджання або механізмами досилання.
Арт. досилач - сукупність устроїв призначених для досилання арт. пострілів у канал ствола при заряджанні.
Компонування танка, САО (САУ) потребують застосування механізму продування каналу ствола - газодинамічного влаштування для очищення каналу від порохових газів після пострілу, зменшуючи тим самим, загазованість бойового відділення і небезпеку появи оберненого полум'я при відкриванні затвора після пострілу.
При концентрації окису вуглецю в бойовому відділенні більш 0,2 мг/л швидко знижується працездатність розрахунку. Порохові гази викликають отруєння розрахунку.
Порохові гази з бойового відділення можна видаляти декількома засобами:
- вентиляційними установками;
- механізмами продування каналу ствола;
- комбінованим засобом (тобто одночасно двома попередніми засобами).
Гільза і канал ствола є основними джерелами загазованості бойового відділення, тому механізм продування каналу ствола застосовується у всіх САУ і танках.
Недоліки такого механізму:
- складність конструкції;
- погіршення умов роботи розрахунку через зменшення вільного простору у бойовому відділенні.
Цих недоліків позбавлені механізми ежекціонного типу, що працюють за рахунок енергії порохових газів. Схема такого механізму була вперше, запропонована в 1940 р. професором М.Ф.Самусенко.
На ствол надягається ресивер, що служить резервуаром для порохових газів. Під ресивером у стінку ствола під визначеним рогом угвинчені сопла, що служать для прискорення потоків порохових газів і надання їм визначеного напрямку прямування. За соплами зроблені кулькові клапани, що забезпечують заповнення газами ресивера і перекривають отвори при досягненні рівності тисків у каналі ствола й у порожнині ресивера.
Дія механізму:
Після проходження головним паском снаряда отворів клапанів порохові гази піднявши кульки заповнюють ресивер. При досягненні рівності тисків у каналі ствола й у порожнині ресивера кульки під силою ваги опускаються і перекривають отвори, а значить припиняється доступ газів у ресивер. Після виходу з каналу ствола відбувається різке падіння тиску в каналі ствола. А так як сума площ критичного перетину сопів значно менше площі перетину ствола, то зменшення тиску в ресивері відбувається повільніше. Порохові гази проходять через сопла, у яких вони пришвидшуються в напрямку дулового зрізу й утворять потік, що ежектує (висмоктує) порохові гази з каналу ствола, після відкривання затвора і викидання стріляної гільзи, з бойового відділення. Але для цього потрібно щоб час витікання газів був більше часу відкату і накату.
На ефективність дії механізму впливають:
- місце установки і розміри ресивера тиск порохових газів у ресивері;
- число і кут нахилу сопів.
Недоліки механізму:
- недостатня ефективність при стрільбі на найменших зарядах;
- поява оберненого полум'я в казенному зрізі після викидання гільзи . Пов'язано, із тим, що гільза, як поршень насоса, захоплює з каналу ствола порохові гази, у яких утримуються високотемпературні продукти неповного сгоряння, що займаються (повторно) при контакті з киснем повітря – це небезпечно в закритих САО.