CC BY
20
Швыкин Юрий Сергеевич, д-р техн. наук, проф., заместитель начальника управления, khkedr a tiila.net, Россия, Тула, АО «КБП»,
Серегина Алина Владимировна, канд. техн. наук, ведущий инженер-исследователь, khikedr a tiila.net, Россия, Тула, АО «КБП»
THE CONNECTION OF EFFECTIVENESS OF DESTRUCTION WITH BASIC CONSTRUCTIVE PARAMETERS OF CHARGE, CARTRIDGE, GUN AND SHELLS. THE CLASSIC AND OPTIMAL PROJECTION ASSESSMENT OF A PROJECTILE CHARGE
U.S. Svikin, A.V. Seregina
The basic influencing for exact firing correlations of module system "gun - shot" is considered, the classification of projection's types of missile charge depended on required exit descriptions is brought, the quantitative and qualitative differences of ballistic parameters are shown.
Key words: ballistics: low, moderate, high, classic, optimal.
Shvikin Yuriy Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, kbkedratula. net, Russia, Tula, JSC «KBP»,
Seriegina Alina Vladimirovna, candidate of technical sciences, senior engineer, kbkedratula. net, Russia, Tula, JSC «KBP»
УДК 623.52
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ (МАССА ЗАРЯДА, СНАРЯДА И Т.Д.) НА ВЕРОЯТНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ДУЛЬНОЙ СКОРОСТИ В УСЛОВИЯХ НИЗКОЙ
И УМЕРЕННОЙ БАЛЛИСТИКИ ПРИ ОПТИМАЛЬНОМ И КЛАССИЧЕСКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ
Ю.С. Швыкин, А.В. Серегина
Приведены оценка и анализ влияния первичных конструктивных параметров системы «орудие - выстрел» на вероятное отклонение дульной скорости в зависимости от типа проектирования метательного заряда.
Ключевые слова: внутренняя баллистика, дульная скорость, вероятное отклонение.
Как известно из теории и практики проектирования метательных зарядов к артиллерийским системам, одним из наиболее существенных критериев эффективности комплекса является точность стрельбы. Применительно к внутренней баллистике данный параметр определяется вероятным отклонением дульной скорости и ее температурным смещением.
171
В зависимости от типа баллистики (низкая, умеренная и высокая), а также способа проектирования заряда (классический или оптимальный) конструктивные параметры, связывающие между собой основные узлы артиллерийской системы, будут оказывать различное влияние на вероятное отклонение дульной скорости и ее температурное смещение.
Напомним, что тип баллистики определяется номинальной величиной дульной скорости (принимается, что до 350 м/с - низкая баллистика, далее умеренная, свыше 600 м/с - высокая). Скорости свыше 1300.. .1500 м/с в настоящее время нехарактерны для артиллерийского вооружения в связи с необходимостью обеспечения значительной длины ствола и высоких уровней давления при массе метательного заряда, зачастую превышающей массу снаряда.
В таблице приведены величины зависимости среднеквадратичных отклонений от изменения первичных параметров системы «выстрел - орудие» в случае обеспечения дальности стрельбы 9 и 12 км при условии проектирования метательного заряда из одного и того же вида основного продукта по классической и оптимальной схеме. При этом принято допущение о равенстве отклонений в процентном соотношении для каждого из параметров, т.е., например, начальный объем зарядной каморы для каждого из рассмотренных вариантов изменяется в диапазоне ± 1 %.
Влияние первичных параметров конструкции на формирование _вероятного отклонения дульной скорости о2_
Классическая Оптимальная
Параметр конструкции баллистика баллистика
Д = 9 км Д = 12 км Д = 9 км Д = 12 км
Масса заряда 0,06 0,1 0,04 0,08
Толщина свода 0,0002 0,001 0,000004 0,0002
Скорость горения 0,0004 0,001 0,000005 0,0003
Сила пороха 0,001 0,001 0,001 0,001
Неодновременность 0,48 1,19 0,001 0,35
Разносводность 0,63 1,28 0,01 0,33
Масса снаряда 0,02 0,03 0,03 0,04
Сила врезания 1,72 1,01 1,86 1,18
Начальный объем 0,04 0,68 0,05 0,08
Усилие развальцовки 0,12 0,21 0,005 0,08
Температура 0,03 0,05 0,01 0,03
При классическом проектировании метательного заряда для малой дальности стрельбы обеспечение необходимой дульной скорости 350 м/с происходит при низком уровне максимального давления пороховых газов
172
на дно канала ствола не более 1000 кгс/см2. В этом случае наибольшее значение среднеквадратичного отклонения имеет сила врезания. Также существенную роль играет параметр, характеризующий точность изготовления пороховых элементов, - разносводность. Третьим значимым параметром является неодновременность воспламенения.
Для обеспечения дальности стрельбы 12 км необходима дульная скорость на уровне 450 м/с, что обеспечивается при максимальном давлении пороховых газов на дно канала ствола 1400 кгс/см2. При этом существенно возрастает роль неодновременности воспламенения основного продукта и разносводности пороховых элементов; несколько снижается роль сил врезания. Также в число значимых параметров входит начальный объем зарядной каморы.
В случае оптимального проектирования метательного заряда за счет использования меньшей толщины свода элементов происходит смещение момента полного сгорания продукта в сторону казенного среза, при этом обеспечение необходимой дульной скорости происходит при более высоком уровне максимального давления, чем при классическом проектировании. Изменение баллистических условий приводит к трансформации роли каждого из параметров, влияющих на точность стрельбы. Так, при стрельбе на дальность 9 км значительно уменьшается роль неодновременности воспламенения и разносводности пороховых элементов. Отклонение значений дульной скорости происходит, по сути, за счет варьирования одного параметра - силы врезания.
Здесь также проведено смещение окончания горения продукта в сторону казенного среза. Максимальное давление пороховых газов на дно канала ствола при этом повышено до 2000 кгс/см2. Отметим, что с целью уменьшения величины вероятного отклонения дульной скорости возможно проектирование метательного заряда с еще большей величиной максимального давления. В данном случае также наиболее существенное влияние на точность стрельбы оказывает сила врезания. В сравнении с классическим проектированием значительно снижено влияние неодновременности воспламенения, разносводности пороховых элементов и начального объема зарядной каморы.
Необходимо отметить, что проектирование метательного заряда, обеспечивающего дальность выстрела 16 км, возможно только в оптимальном варианте, так как для требуемой высокой скорости в классическом варианте нужно давление пороховых газов в канале ствола, значительно превышающее заданное в технических условиях.
Так как в идентичных условиях провести проектирование метательных зарядов удалось только для дальностей 9 и 12 км, то и сравнение классической и оптимальной баллистик будет происходить по этим вариантам. Сравнению должны быть подвергнуты вероятное отклонение дульной скорости при нормальных условиях и разница по ее величине при крайней от-
рицательной и крайней положительной температурах эксплуатации (так называемое температурное смещение дульной скорости). На рис. 1 и 2 показаны зависимости этих параметров от требуемой величины дульной скорости.
16 14 12
6М = Ю
8 ................--•Г"
м/с
6--
4------
2
О ^—
350 370 390 410 430 450 Скорость V, м/с
-"Классическая" баллистика "Оптимальная" баллистика
Рис. 1. Зависимость температурного смещения начальной скорости изделия для оптимальной и классической баллистики
1.5 1.4 1.3
Вероятное отклонение скорости г„ м/с 11
1
0.9
0.8
350 370 390 410 430 450 Скорость V, м/с
Рис. 2. Зависимость вероятного отклонения дульной скорости изделия для оптимальной и классической баллистики
Из графиков видны преимущества оптимальной баллистики по сравнению с классической и по вероятному отклонению скорости, и по ее температурному смещению, причем эти преимущества особенно заметны при малой дульной скорости, а, следовательно, и малой дальности стрельбы. С уменьшением номинальной величины дульной скорости в случае классической баллистики происходит снижение уровня максимального
174
давления пороховых газов, в случае же оптимальной баллистики максимальное давление одинаковое для всех скоростей, вследствие чего при низких скоростях целесообразно использовать тонкосводный продукт.
На графике зависимости температурного смещения дульной скорости от величины ее номинала видно, что с ростом номинала происходит сближение кривых. Это объясняется тем, что назначение толщины свода в случае классической баллистики происходит из условия полного сгорания продукта при крайней отрицательной температуре эксплуатации на длине ствола 0,7...0,9 от полной величины. При оптимальной баллистике выбор толщины свода осуществляется из условия непревышения максимально допустимого уровня давления, и полное сгорание продукта происходит на меньшей длине ствола. С ростом требуемой дульной скорости неизбежно увеличивается толщина свода, и момент сгорания продукта смещается в сторону дульного среза. В некоторый момент графики зависимости температурного смещения дульной скорости от ее номинальной величины для классической и оптимальной баллистики соединяются. Далее проектирование в рамках классической баллистики становится невозможным, так как сгорание продукта при крайней отрицательной температуре все больше сдвигается к дульному срезу. Также в рамках оптимальной баллистики и вовсе допускается догорание продукта в периоде последействия до момента отпирания затвора. Данный метод проектирования метательных зарядов позволяет значительно увеличить номинальную величину дульной скорости и соответственно дальность выстрела, однако не лишен недостатков. При высоких скоростях также значительно увеличивается вероятное отклонение начальной скорости, и, таким образом, рассеивание по дальности стрельбы, что увеличивает расход боеприпасов и время поражения цели.
Швыкин Юрий Сергеевич, д-р техн. наук, проф., зам. начальника управления, khkedratula.net, Россия, Тула, АО «КБП»,
Серегина Алина Владимировна, канд. техн. наук, ведущий инженер-исследователь, khkedratula.net, Россия, Тула, АО «КБП»
THERE IS THE ANALYSIS OF CONSTRUCTIVE PARAMETERS (MASS OF CHARGE, SHELL ETC.) INFL UENCE ON THE EXPECTED VARIA TION OF MUZZLE SPEED IN LOW AND MODERATE BALLISTIC CONDITIONS AT CLASSIC AND OPTIMAL
PROJECTION
U.S. Svikin, A.V. Seregina
The assessment and analysis of initial constructive parameters of system "gun -shot" influence on the expected variation of muzzle speed are brought according to the types ofprojection of missile charge.
Key words: internal ballistics, muzzle velocity, prohahle deviation.
Shvikin Yuriy Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, kbkedr@,tula. net, Russia, Tula, JSC «KBP»,
Seriegina Alina Vladimirovna, candidate of technical sciences, senior engineer, kbkedr@,tula. net, Russia, Tula, JSC «KBP»
УДК 623.52
ОСОБЕННОСТИ ОПТИМАЛЬНОЙ БАЛЛИСТИКИ В СЛУЧАЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ СКОРОСТИ И ХАРАКТЕРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Ю.С. Швыкин, А.В. Серегина
Рассмотрено влияние первичных параметров конструкции на формирование вероятного отклонения дульной скорости в случае увеличения дальности стрельбы. Установлены зависимости вероятного отклонения дульной скорости и ее температурного смещения для диапазона дальностей стрельбы в случае проектирования метательного заряда оптимальным способом.
Ключевые слова: внутренняя баллистика, дульная скорость, вероятное отклонение.
К современным артиллерийским системам предъявляются требования по обеспечению широкого диапазона дальностей стрельбы и соответственно дульных скоростей изделий. В зависимости от номинала дульной скорости определяется тип баллистики: в диапазоне 350...600 м/с - умеренная, с меньшей скоростью - низкая, со скоростью, превышающей данные величины, - высокая. Для каждого типа характерны свои особенности взаимовлияния конструктивных параметров системы «выстрел - ствол» и их влияния на определяющие выходные характеристики изделия. Для точности поражения целей наиболее существенными факторами являются показатели стабильности дульной скорости: ее вероятное отклонение и ее температурное смещение. Эти параметры зависят также от типа проектирования метательного заряда.
Проектирование метательного заряда проведено для 152-мм изделия, разрабатываемого в АО «КБП». Обеспечение дульной скорости 350 и 450 м/с возможно и при «классическом» и «оптимальном» решении. Найти баллистическое решение в рамках традиций создания метательных зарядов для скорости 590 м/с, обеспечивающей дальность 16 км, невозможно, так как при существующих ограничениях по уровню максимального давления пороховых газов выбрана толщина свода, при которой полное сгорание продукта при крайней отрицательной температуре эксплуатации происходит на дульном срезе ствола. Напомним, что в случае «классической» баллистики назначение толщины свода происходит таким образом, чтобы
176
