6.4. Конструирование и расчет ствола на прочность

Намечаем предварительные наружные контуры ствола с учетом крепления казенника с помощью муфты, наличия дульного тормоза и применения люльки обойменного типа.

Для этого принимаем:

ширину бурта для крепления казенника – мм;

длину участка ствола, занимаемого казенником, мм;

длину люльки мм;

длину переходного конуса мм.

Определяем длину цилиндрического участка ствола:

мм.

Принимаем мм.

Вычерчиваем в масштабе канал ствола и определяем положение снаряда в канале ствола (рис. 6.4).

Сечения, в которых изменяются наружные и внутренние размеры ствола, обозначаем:

1–1 – казенный срез ствола;

2–2 – сечение передней кромки бурта для крепления казенника; расстояние от казенного среза ствола – 25 мм;

–сечение, примыкающее к передней кромке бурта для крепления казенника; расстояние от казенного среза ствола – 25 мм;

3–3 – сечение, совпадающее с передним дном основного конуса (задним дном цилиндрической части) каморы; расстояние от казенного среза ствола – 503,4 мм;

4–4 – сечение, совпадающее с передним дном цилиндрической части (задним дном соединительного конуса) каморы; расстояние от казенного среза ствола – 625,4 мм;

5–5 – сечение, совпадающее с передним дном соединительного конуса каморы; расстояние от казенного среза ствола – 715,4 мм;

6–6 – сечение, совпадающее с окончанием цилиндрической части (началом переходного конуса) ствола; расстояние от казенного среза ствола – 2 025 мм;

7–7 – сечение, совпадающее с окончанием переходного конуса (началом конической части) ствола; расстояние от казенного среза ствола – 2 225 мм;

8–8 – сечение, совпадающее с окончанием конической части ствола; расстояние от дульного среза – 244 мм, расстояние от казенного среза ствола – 3 568 мм;

–сечение на расстоянии 244 мм от дульного среза, примыкающее к окончанию конической части ствола; расстояние от казенного среза ствола – 3568 мм;

9–9 – дульный срез ствола; расстояние от казенного среза ствола – 3 812 мм.

Также обозначим:

–положение на оси канала ствола точки, соответствующей давлению , смещенной на два калибра к дульному срезу; расстояние от казенного среза ствола – 1 125,3 мм;

–положение на оси канала ствола сечения 8–8.

Используя данные табл. 6.5, строим кривую наибольших давлений пороховых газов на стенку ствола, определяем значения наибольших давлений пороховых газов в выделенных сечениях ствола и заносим их в табл. 6.6.

Таблица 6.6

Сечения	1–1	2–2	2/–2/	3–3	4–4	5–5	6–6	7–7	8–8	8/–8/	9–9
Расстояние от казенного среза ствола , мм	0	25	25	503,4	625,4	715,4	2 025	2 225	3 568	3 568	3 812
Наибольшее давление пороховых газов , МПа	268,16	267,16	267,16	258	254	252	158	141	68	68	62,46
Наружный радиус ствола , мм	155	155	140	140	140	140	140	90	80	85	85
Внутренний радиус ствола , мм	71,7	71,3	71,3	64	64	61	61	61	61	61	61
Предел упругого сопротивления ствола , МПа	319,5	320,1	295,0	322,3	322,3	333,0	333,0	197,8	146,0	173,6	173,6
Действительный коэффициент запаса прочности	1,191	1,198	1,104	1,259	1,269	1,321	2,135	1,413	1,825	2,170	2,707

Строим кривую желаемого прочного сопротивления ствола, для чего ординаты кривой наибольших давлений пороховых газов на стенку ствола умножаем на коэффициенты запаса прочности.

Исходя из соображений (4.49), задаемся соотношением радиусов в зоне максимального давления пороховых газов

и определяем значение наружного радиуса ствола в этом сечении:

мм,

где внутренний радиус ствола определяем как половину калибра:

мм.

Принимаем мм.

Выбираем материал ствола, для чего по формуле (4.50) определяем значение предела упругости

МПа,

где МПа – ордината давления, снимаемая с кривой желаемого прочного сопротивления ствола в зоне максимального давления.

В соответствии с табл. 1.2 принимаем сталь 0–60 с пределом упругости МПа.

Принимаем высоту бурта для крепления казенника мм.

По формуле (4.51) определяем значение наружного радиуса в конце переходного конуса (сечение 7–7):

мм.

Принимаем мм.

Вычисляем наружный радиус ствола на расстоянии двух калибров от дульного среза (сечение 8–8):

мм.

Принимаем мм.

На участке от сечения 8–8 до дульного среза ствола принимаем мм.

По формуле (4.47) определяем предел упругого сопротивления ствола в сечениях, где изменяются наружный и внутренний радиусы ствола. Результаты вычислений сводим в табл. 6.6.

По данным табл. 6.6 строим кривую предела упругого сопротивления ствола (рис. 6.4) и рассчитываем действительные коэффициенты запаса прочности в каждом сечении как частное от деления значения предела упругого сопротивления ствола на ординату кривой наибольших давлений.

Так как кривая предела упругого сопротивления по всей длине ствола находится выше кривой желаемого прочного сопротивления, то прочность ствола при выстреле обеспечивается.

Проверяем на прочность поля направляющей части канала ствола.

Напряжение изгиба определяем по формуле (4.18):

Па = МПа,

где изгибающий момент находим по формуле (4.19):

Нм,

а момент сопротивления сечения – по формуле (4.20):

м³.

Напряжение среза определяем по формуле (4.21):

Па = МПа.

Приведенные суммарные напряжения рассчитываем по формуле (4.22):

МПа.

Так как условие

выполняется, то прочность полей направляющей части канала ствола обеспечивается.