3.1. Схеми врівноваження гармат, принцип побудови і дії врівноважуючих механізмів

Залежно від величини М_y і характеру його зміни при доданні частини, що коливається, КВН розрізняє схеми:

- повного врівноваження;

- часткового врівноваження;

- неповного врівноваження.

Схема повного врівноваження – коли при всіх кутах вертикального наведення момент сили тяжіння М_к дорівнює за абсолютною величиною моменту врівноважуючого механізму, тобто [М_к ]=[М_у] при _min<<_max, де

 - кут піднесення ствола.

Схема часткового врівноваження – коли при всіх кутах вертикального наведення момент сили тяжіння М_к > чи< за абсолютною величиною моменту врівноважуючого механізму, тобто [М_к][М_у] при _min<<_max .

Ця схема застосовується у гармат з електричними і гідрав-лічними приводами для часткового полегшення роботи МВН.

Схема з неповним врівноваженням – коли при одному або декількох значеннях кута вертикального наведення момент сили тяжіння частини М_к, що коливається, дорівнює за абсолютною величиною моменту врівноважуючого механізму М_у, а при інших значеннях кута вертикального наведення ці моменти за абсолютною величиною рівні, тобто [М_к ]=[М_у] при = _min.

При такій схемі врівноваження частин, що коливаються, зусилля на провідній ланці МВН визначається найбільшою величиною моменту неврівноваженості. Така схема застосову-ється з ручним приводом МВН.

У врівноважуючому механізмі штовхаючого типу, врівноважуюча сила прикладена попереду осі цапф. Ці механіз-ми набули найбільшого поширення.

Позитивною якістю таких механізмів є зменшення тиску цапф люльки на гнізда цапф станини (верхнього станка), тим самим зменшується сила тертя при наведенні, при цьому позначки і їх кріплення робляться достатньо міцними.

Пружинний врівноважуючий механізм складається з:

- пружини (однієї або декількох), що знаходиться в піджатому стані;

- внутрішнього і зовнішнього циліндрів.

Зовнішній циліндр через рухомий шарнір зв'язаний з частиною, що коливається, а внутрішній циліндр - через нерухомий шарнір з верхнім станком.

Сила пружини Р_y створює момент щодо осі цапф М_y, зворотний за величиною моменту сили тяжіння частини, що коливається. При цьому відбувається повне або часткове її врівноваження, внаслідок чого полегшується робота МВН.

Теоретично можливе повне врівноваження у всьому секторі вертикального наведення. Практично це складно зробити через виробничі труднощі виготовлення пружин із заданими характеристиками, неминучого в перебігу часу осідання пружин, наявності тертя в шарнірах врівноважуючого механізму, в цапфах люльки і впливу власної сили тяжіння механізму.

Тому на практиці повне врівноваження проводять тільки для 2 або 3 значень КВН, а для решти значень в межах сектора вертикального наведення здійснюється часткове врівноваження частин, що коливаються, тобто застосовують схему неповного врівноваження.

До позитивних якостей пружинних ВРМ відносяться:

- можливість кращого врівноваження;

- малі коливання величини моменту неурівноваження при зміні КВН;

- практична нечутливість до зміни навколишнього середовища;

- простота конструкції і обслуговування.

До недоліків пружинних ВРМ відносяться:

- трудність виготовлення пружини із заданою жорсткістю;

- осідання пружини з часом, що веде до розладу роботи механізму;

- великі габарити ВРМ для гармат середнього і крупного калібрів.

Пневматичний врівноважуючий механізм складається з однієї або двох колонок. Колонка складається з:

• зовнішнього циліндра;

• внутрішнього циліндра;

• воротникового пристрою;

• гідравлічного затвора;

• вентильного пристрою.

Циліндри переміщаються один щодо одного під дією сили тиску газу, що знаходиться у внутрішніх порожнинах циліндра. Гідравлічний затвор заповнений рідиною.

Вентильний пристрій призначений для накопичення і випуску з колонки газу і рідини.

На практиці пневматичним ВРМ важко забезпечити хороше врівноваження в широкому діапазоні зміни КВН через різні закони зміни моментів М_к і М_y.

Конструкції більшості пневматичних ВРМ мають спеціальні пристрої, які дозволяють підтримувати величину моменту неврівноваженості М в необхідних межах при зміні КВН і регулювати роботу механізму при зміні температури навколишнього середовища. Дуже часто в пневматичному врівноважуючому механізмі роль пристрою для підтримки М в необхідних межах виконує пружина, яка, в свою чергу, закріплена нерухомо в зовнішньому циліндрі. Пружина поміщена у внутрішньому циліндрі.

При переміщенні вгору зовнішнього циліндра пружина вільно підіймається і ніякого впливу на силу врівноважуючого механізму, отже, на момент М_y не надає. При подальшому переміщенні зовнішнього циліндра пружина упирається в торець внутрішнього циліндра і під дією газу починає стискатись. При цьому вектор сили пружини, прикладений до стрижня, а, отже, і до зовнішнього циліндра, буде направлений у зворотний бік від сили тиску газу. Тобто на пружинний циліндр діє дві сили, рівнодіюча яких є силою врівноважуючого механізму.

Чим більше буде величина переміщення циліндра, тим більше збільшуватиметься сила пружини при одночасному зменшенні сили Р_y. Тому величина моменту неврівноваженості підтримуватиметься в необхідних межах у всьому секторі ВН.

При коливанні температури навколишнього середовища в пневматичних ВРМ змінюється тиск газу, що приводить до збільшення моменту неврівноваженості Мy, внаслідок чого затрудняється робота МВН.

Для підтримки моменту ВРМ необхідної величини в інтервалі добового коливання температури повітря ( 17⁰С) у конструкції ВРМ передбачається спеціальний регулюючий пристрій.

Регулювання величини моменту врівноважуючого механізму при коливанні температури навколишнього середови-ща проводиться або за рахунок зміни плеча дії сили, або за рахунок підтримки постійного значення сили, або комбінованим способом. При цьому постійне значення сили підтримується компенсаційним і об'ємним способом.

Компенсаційний спосіб полягає в тому, що за рахунок додаткового підведення (відведення) газу з окремих емностей (компенсаційних балонів) у колонці встановлюється необхідний тиск. Об'єм газу в циліндрах при цьому способі регулювання не змінюється, а кількість його зміняється.

Об'ємний спосіб встановлення заданого тиску газу полягає в тому, що шляхом зміни об'єму, займаного певною кількістю газу, підтримують тиск газу необхідної величини.

До позитивних якостей пневматичних ВРМ відносяться:

- компактність;

- мала маса;

- простота регулювання.

До недоліків пневматичних ВРМ відносяться:

- велике коливання моменту неврівноваженості при зміні КВН;

- залежність роботи від температури навколишнього середовища;

- неодноманітність врівноваження залежна від напряму і швидкості додання КВН, від зміни величини сил тертя в пристроях ущільнювачів, тобто залежність сили, а значить і моменту механізму залежить від напряму і швидкості руху ствола гармати при наведенні.

Торсіонний врівноважуючий механізм складається з:

- циліндра;

- осі;

- торсіона.

Один кінець торсіона закріплений на осі, а інший - на корпусі циліндра. Таких циліндрів два. Циліндр із віссю надівається на цапфи верхньої станини.

До позитивних якостей торсіонних УРМ відносяться:

- простота обслуговування;

- нечутливість роботи ВРМ до зміни температури навколишнього середовища;

- висока міцність щодо втоми в порівнянні з пружинними механізмами.

До недоліків торсіонних ВРМ відносяться:

- складність конструкції;

- трудність забезпечення врівноваження при зміні КВН в широкому діапазоні.

Лекція № 8

Тема 2. Заняття 1. Загальна характеристика вибуху.

1. Класифікація вибухових речовин та вимоги, що висува-ються до них.

2. Ініціюючі вибухові речовини.

3. Бризантні вибухові речовини.

1. Класифікація вибухових речовин та вимоги, що висуваються до них.

Відповідно до існуючого ДСТ вибухові речовини входять до складу групи речовин, об'єднаних назвою вибухові системи:

- вибухові речовини;

- порохи;

- піротехнічні склади.

Порох – багатокомпонентна тверда вибухова система, здатна до горіння закономірно паралельними шарами без витрати кисню ззовні з виділенням значної кількості енергії і газоподібних продуктів.

Основний вид вибухового перетворення пороху – горіння. Основна область застосування – метання боєприпасів зі стволь-них систем (гармат, гаубиць, мінометів, стрілецької зброї і т.і.).

Піротехнічні склади – багатокомпонентні вибухові системи, що включають окислювач, пальне й інші речовини і призначені для виділення при горінні світлової, теплової, звукової енергії.

Основний вид вибухового перетворення – горіння.

Вибухові речовини – вибухові системи, здатні під дією незначного зовнішнього впливу до хімічних перетворень з виділенням великої кількості енергії в обмеженому об`ємі.

В даний час відома велика кількість вибухових речовин, що відрізняються як по складу, так і по фізико-хімічних і вибу-хових властивостях. Тому, для зручності вивчення вибухових речовин необхідна їхня раціональна класифікація за різними критеріями.

За фізичним станом вибухові речовини можуть бути:

• тверді (монолітні чи сипучі);

• пластичні;

• рідкі;

• газоподібні.

За складом вибухові речовини можна розділити на дві основні групи:

• хімічні сполуки;

• механічні суміші.

Хімічні сполуки (індивідуальні вибухові речовини) складаються з молекул, кожна з який містить у собі все необ-хідне для вибухового перетворення. Більшість речовин цієї групи являють собою кисневмісні органічні сполуки, здатні до внутрішньомолекулярного окислювання і мають загальну хімічну формулу C_aH_bO_cN_d.

Вибухові суміші складаються, принаймі, із двох компонентів, хімічно не зв'язаних один з одним. Звичайно один із компонентів суміші – речовина, молекули якої відносно багаті киснем, а інша – пальна речовина, молекули якої зовсім не містять кисень, або містять його в кількості, недостатній для повного внутрішньомолекулярного окислювання.

По застосуванню усі вибухові речовини підрозділяються на два класи:

• ініціюючі вибухові речовини;

• бризантні вибухові речовини.

Ініціюючі вибухові речовини застосовуються для збудження в інших вибухових речовинах вибухового перетворення у вигляді горіння чи детонації. Вони легко вибухають від простих видів зовнішнього впливу: променю полум'я, удару, наколювання, тертя, електричного імпульсу. Основний вид вибухового перетворення – детонація і при звичайних умовах лише тільки в невеликих кількостях вони можуть горіти. Ініціюючими вибуховими речовинами споряджаються, головним чином, елементи вогневого ланцюга підривників і підривних пристроїв (капсулі-запалювачі, детонатори, капсулі-детонатори і ін.). Найважливішими представниками ініціюючих вибухових речовин є гримуча ртуть Hg(ONC)₂, азид свинцю Pb(N₃)₂, стіфнат свинцю (ТНРС) C₆H(NO₂)₃(O₂Pb)^.H₂O, тетразен C₂H₈ON₁₀.

Бризантні вибухові речовини служать для дроблення і руйнування. Простими видами зовнішнього впливу, зазначеними для ініціюючих вибухових речовин, не можна викликати надійну детонацію бризантних. Для цієї мети використовуються, як правило, ініціюючі вибухові речовини. Основний вид вибухового перетворення бризантних вибухових речовин – детонація, тому вони застосовуються для виготовлення розривних зарядів у різних боєприпасах. Бризантні вибухові речовини можуть являти собою однорідні речовини: тротил C₆H₂(NO₂)₃CH₃, гексоген (CH₂NNO₂)₃, тен C(CH₂ONO₂)₄, тетрил C₆H₂(NO₂)₃NCH₃NO₂ і ін. і неоднорідні речовини, до яких відносяться суміші і сплави речовин. Серед сплавів широке застосування знайшли сплави ТГ (тротил - гексоген) 50/50, 40/60 і т.д., пенталіти (тротил - тен). Серед сумішей широко відомі амонійно-селітряні вибухові речовини, що містять амонійну селітру NH₄NO₃. Склад їх дуже різноманітний. Вміст амонійної селітри коливається в межах 40 – 95%. Прикладом може служити амотол АТ80/20 (80% амонійної селітри і 20% тротилу).

Основними вимогами, що визначають придатність вибухових речовин до практичного застосування, є:

• достатній вміст енергії і потужність, що забезпечують належну ініціюючу чи бризантну дію;

• визначені межі чутливості до зовнішніх впливів, що забезпечують, з одного боку, безпеку при службовому використанні і, з іншого боку, легкість збудження детонації;

• достатня стійкість, тобто здатність протягом тривалого часу зберігати незмінними свої фізико-хімічні і, отже, вибухові властивості;

• виробничо-економічні вимоги: доступність вихідних матеріалів; простота, технологічність, безпека й економічність виробництва;

• спеціальні вимоги, що виходять з конкретних умов використання вибухових речовин. Наприклад, вибухова речовина повинна легко плавитися без розкладання і спалаху, якщо боєприпаси споряджаються заливанням.