Силы, действующие на детали взрывателя при выстреле, на полете и при встрече с преградой, их практическое применение.

А. При выстреле

Взрыватель, жестко связанный со снарядом, при движении в канале орудия и в период последействия пороховых газов подвергается действию сил инерции, возникающих вследствие ускорений, получаемых снарядом.

По отношению к подвижным деталям взрывателя силы инерции являются движущими; в отношении неподвижных они могут рассматри­ваться как силы давления, передающиеся на их опоры.

Знание инерционных сил позволяет решать задачи о прочности взрывателя и его узлов и взаимодействии деталей при выстреле.

На деталь взрывателя при движении снаряда по каналу ствола орудия действуют следующие силы:

- сила инерции S от линейного (поступательного) ускорения;

- сила инерции К от касательного ускорения;

- сила инерции Кс от кориолисова ускорения;

- центробежная сила С от центростремительного ускорения при вращении снаряда.

Сила инерции, развиваемая деталью в результате поступательного ускорения, выражается зависимостью

где m — масса детали;

dv/dt - линейное ускорение снаряда. Подставив в равнение dv/dt значение заменив массу детали через ее вес (р), получим

Рис. Характер изменения силы инерции 5 от линейного ускорения снаряда

Данное выражение показывает, что сила инерции S прямо про­порциональна давлению пороховых газов.

Максимальное значение сила инерции S получает при Р = Р_mах

Характер изменения силы S показан на рис.

Для данного орудия, снаряда и боевого заряда величины P_max, q и dявляются постоянными. Обозначив эти величины через коэффициент линейной взводимости K1 получим:

где К₁ представляет собой наибольшее инерционное усилие, раз­виваемое единицей веса детали при выстреле.

Значение K₁ колеблется в следующих пределах:

- для малокалиберных пушек 25 000 — 50 000;

- для пушек средних калибров 10 000 — 20 000;

- для орудий крупного калибра 1000 — 8000;

- для минометов 100 — 6000;

- для тактических ракет десятки — сотни единиц.

Ускорение вращательного движения снаряда вызывает появление касательной силы инерции К, равной

Учитывая, что , выражение для касательного

ускорения снаряда примет вид

где v — линейная скорость снаряда;

η— длина хода нарезов в калибрах. Таким образом, расчетное выражение для силы инерции от касательного ускорения будет

Касательная сила инерции К так же, как сила инерции S, прямо пропорциональна давлению. Она изменяется во время движения снаряда по каналу ствола подобно силе инерции Sи имеет наибольшее значение при Р_mах. В период последействия сила К равна нулю, так как в этот период снаряд не получает углового ускорения.

При наличии поступательного перемещения детали по радиусу и одновременного вращения снаряда возникает кориолисово (поворотное) ускорение. Сила инерции от кориолисова ускорения совпадает с направлением действия силы К. Эта сила подробно рассматривается в курсах проектирования взрывателей.

Величина центробежной силы может быть определена по формуле

Заменив угловую скоростьΩвыражением получим

Уравнение показывает, что центробежная сила изменяется при движении снаряда по каналу ствола пропорционально квадрату скорости снаряда, достигая своего наибольшего значения у дульного среза при V_д. Если принять во внимание V_д = V₀, то максимальное значение центробежной силы

График центробежной силы приведен на рис.

Введя коэффициент центробежной взводимости Кг, равный

Численное значение К₂ показывает, во сколько раз центробежная сила, действующая на деталь у дульного среза орудия, превосходит ее вес при эксцентриситете, равном 1 см.

Численные значения коэффициентов К₁ и К₂ приведены в табл.

Анализ расчетных формул показывает, что:

- сила инерции от линейного ускорения по величине является наибольшей из рассмотренных сил. Она вызывает перемещение при выстреле инерционных деталей взрывателей и, следовательно, служит для их взведения;

- сила инерции от касательного ускорения составляет менее 20% от силы 5. Она стремится повернуть детали взрывателя вокруг оси вращения, например дистанционные кольца, что необходимо учитывать при конструировании;

- численные значения центробежной силы во многих случаях достигают относительно больших величин. Она используется для взведения центробежных стопоров, перемещения движков и дисков и удаления шариков.

Б. На полете

Силы, действующие на детали взрывателей во время полета снаряда в воздухе, зависят от характера расположения деталей.

На наружные детали могут действовать сила давления воздуха и силы, вызванные действием атмосферных осадков (капель дождя, града и хлопьев снега).

Сила давления воздуха, вызванная торможением воздушного потока и направленная в сторону, обратную движению снаряда, стремится переместить детали внутрь взрывателя. Величина этой силы определяется по формулам внешней баллистики и в основном зависит от скорости полета снаряда.

Перемещения деталей в том же направлении могут быть вызваны действием атмосферных осадков.

Детали, расположенные внутри взрывателя, не подвержены непосредственному воздействию силы сопротивления воздуха. Однако вследствие сопротивления воздуха снаряд теряет свою начальную скорость, т. е. приобретает отрицательное ускорение, вызывающее появление силы инерции. Под действием указанной силы инерции деталь будет перемещаться вперед относительно неподвижных деталей, вследствие чего эта сила инерции и получила название силы набегания.

Численное значение силы набегания обычно очень невелико, поэтому она очень мало используется для практических целей.

На полете снаряда в воздухе действуют также осестремительные силы, появляющиеся в результате нутационно-прецессионного движения снаряда. Нутационное движение снаряда можно рассматривать как колебательное движение оси вращения снаряда относительно его экваториальной оси, а появляющиеся осестремительные силы — как силы центробежные.

Следовательно, осестремительные силы или силы нутации будут стремиться перемещать детали головных взрывателей в направлении движения снаряда, а детали донных взрывателей — в сторону, обратную движению снаряда.

Величина сил нутации может значительно превосходить величину сил
набегания, что требует постановки довольно сильных контрпредохрани-телей.

Кроме указанных сил на полете продолжает действовать и центробежная сила. Однако под действием силтрения, вызванных вязкостью воздуха в

пограничном слое, угловая скорость вращения снаряда w убывает. Затухание угловой скорости приводит к снижению центробежной силы, а, следовательно, и возможному возвращению в исходное положение взведенных центробежных стопоров.

В. При ударе в преграду

При ударе снаряда в преграду на детали взрывателей действуют силы реакции и силы инерции.

Под действием силы реакции деталь (ударник мгновенного действия), выступающая из взрывателя или покрытая сверху мембраной, передвигается внутрь взрывателя, вызывая действие последнего и разрыв снаряда.

Если во взрывателе отсутствует такая деталь или она защищена предохранительным колпачком, то снаряд углубляется в преграду, теряя при этом скорость. С потерей скорости движения снаряда появляется сила инерции, направленная в сторону движения снаряда, которая вызывает перемещение соответствующих деталей в указанном направлении.

Сила инерции используется во взрывателях для приведения в действие механизмов инерционного действия.

По величине сил реакции и инерции производятся расчеты деталей на прочность, чувствительность и быстроту действия ударных механизмов взрывателей, определяется время замедления и другие расчеты.

3. Назначение, устройство и действие ударного, дистанционного, предохранительного, замедлительного, вспомогательного механизмов и узлов взрывателей.

В общем виде взрыватель кроме корпуса может иметь следующие основные механизмы, устройства и узлы:

- ударный механизм;

- механизм изоляции капсюлей (устройства и приспособления) ;

- механизм дальнего взведения;

- установочное приспособление;

- бокобойное устройство;

- замедлительный механизм;

- детонирующее устройство;

- механизм самоликвидации;

- воспламенительный механизм;

- дистанционное устройство.

Ударный механизмпредназначается для возбуждения детонационной цепи взрывателя. Ударные механизмы могут быть реакционные, т. е. срабатывающие в результате действия силы реакции преграды, инерционные, срабатывающие под действием силы инерции, вызванной торможением снаряда при движении в преграде и двойного действия.

Характерными деталями ударного механизма являются ударники, предохранители и контрпредохранители.

Ударники могут быть мгновенного или инерционного действия.

Предохранители обеспечивают удержание ударников и других подвижных деталей от перемещения их в условиях служебного обращения, при выстреле и на полете.

В зависимости от устройства предохранители делятся на пиро­технические (пороховые) и механические, а последние — на жесткие, пружинные и пластические.

Пиротехнические предохранители представляют собой запрессовку из пиротехнического состава и применяются в большинстве случаев для обеспечения дальнего взведения взрывателей. Их применение требует наличия во взрывателях специального воспламенительного механизма.

Предохранителями жесткого типа называются такие предохранители, которые под действием на них определенных усилий получают остаточные деформации и по прекращении этих усилий не восстанавливают своего первоначального сопротивления. К ним относятся разрезные кольца (гильзы), чеки, лапчатые предохранители и д.р.

Пружинные предохранители выгодно отличаются от жестких тем, что при действии на них незначительных сил, возникающих при транспортировке, толчках, падениях с небольшой высоты, они не получают остаточных деформаций.

Пластические предохранители встречаются реже. Изготовляются они обычно в виде спиральной металлической ленты, на которую опирается ударник.

По характеру взводящей силы механические предохранители подразделяются на инерционные, центробежные и взводящиеся под действием газов боевого заряда. Центробежные предохранители обычно бывают только пружинными.

Контрпредохранителями называются такие предохранители, которые удерживают перемещение деталей взрывателя на полете под действием сил набегания. По конструкции они могут быть жесткими и пружинными.

Механизм изоляции капсюлейможет представлять собой простое приспособление в виде соска-клапана или гильзы, перекрывающих канал, по которому луч огня от капсюля-воспламенителя передается капсюлю- детонатору (взрыватели КТМ-1У и ДБР-2), или устройства, разделяющие капсюль-детонатор и детонатор (взрыватели типа МГ, РГМ, КТД).

Механизм дальнего взведенияпредназначается для исключения преждевременного срабатывания взрывателя с целью обеспечения безопасности.

Различают два предела дальности взведения: ближний и дальний. Ближний предел — это наименьшее расстояние между снарядом и орудием в момент взведения взрывателя, при котором достигается безопасность расчета в случае преждевременного разрыва снаряда. Дальний предел определяется наименьшей дальностью стрельбы. В механизмах дальнего взведения могут использоваться устройства, действующие на пиротехническом, механическом, термическом или других принципах.

Установочное приспособлениеобеспечивает возможность установки взрывателя на заданный вид действия (мгновенное, инерционное, замедленное). В зависимости от типа взрывателей и конструкции установочного приспособления установка может выполняться с помощью специального ключа или путем свинчивания предохранительного колпачка.

Бокобойное устройствослужит для безотказного действия ударного механизма при небольших углах встречи с целью. Обычно оно связано с ударным механизмом инерционного действия.

Замедлительный механизмосуществляет замедленное действие взрывателя с тем или иным временем замедления в зависимости от установки взрывателя перед стрельбой.

Детонирующее устройствопредназначается для создания взрывного импульса, безотказно возбуждающего детонацию в разрывном заряде снаряда. Оно может включать капсюль-детонатор, передаточный заряд и детонатор.

Механизм самоликвидацииприменяется во взрывателях ударного действия для зенитных снарядов и предназначается для вызова разрыва снаряда в случае непопадания в цель и недопущения падения его со взведенным взрывателем в расположении своих войск.

Воспламенительный механизм служит для воспламенения пороховых предохранителей механизмов дальнего взведения, пиротехнических составов, механизмов дальнего взведения, самоликвидации и дистанционных устройств взрывателей.

Дистанционное устройство предназначается для отсчета заданного времени полета снаряда и вызова действия детонационной цепи. В артиллерийских получили применение как пиротехнические, так и механические (с часовым механизмом) дистанционные устройства.

Кроме перечисленных механизмов, приспособлений и устройств во взрывателях могут встретиться и ряд других.

III. Заключительная часть

- Напомнить тему, цели занятия и как они достигнуты;

- Задать контрольные вопросы, отметить лучших, указать на недостатки и способы их устранения;

- Объявить оценки;

- Дать задание на самоподготовку.

Задание на самоподготовку.

Изучить вопросы занятия с использованием литературы.

Литература для подготовки студентов:

1. Учебник «Боеприпасы наземной артиллерии» ч. 1, с. 120-133.

Разработал: начальник цикла ВК №3

(должность, в/звание)

подполковник Ф.Миначев

(подпись, инициалы имени. фамилия)

«»200г.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

по совершенствованию содержания и методики проведения занятий