Исследование энергетических параметров пневматического накатника основного танкового вооружения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

7. Кассандрова, О. Н. Обработка результатов наблюдений / О. Н. Кассандрова, В. В. Лебедев. - М. : Наука, 1970. - 104 с.

МАКУШЕВ Юрий Петрович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры тепловых двигателей и автотракторного электрооборудования Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.

Адрес для переписки: makusev321@mail.ru

ВОЛКОВА Лариса Юрьевна, старший преподаватель кафедры судовых энергетических установок и теплоэнергетики Калининградского государственного технического университета. Адрес для переписки: volkova0969@mail.ru

Статья поступила в редакцию 18.03.2016 г. © Ю. П. Макушев, Л. Ю. Волкова

УДК 623.435

В. П. ПИВОВАРОВ

Омский автобронетанковый инженерный институт

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО НАКАТНИКА ОСНОВНОГО ТАНКОВОГО ВООРУЖЕНИЯ

Приведены результаты исследований параметров накатника в условиях изменения температуры воздуха и изменения объема в пневмополости накатника. Ключевые слова: танковая пушка, пневматический накатник, температура, давление, математическая модель артиллерийской системы.

Одними из основных факторов, влияющих на точность стрельбы танковых артиллерийских систем, являются конструктивные, энергетические (баллистические) и технологические параметры пушки и снаряда, динамика перемещений составных частей пушки при выстреле. Теоретическое и экспериментальное исследование динамики механической системы «танк — пушка — снаряд» при выстреле позволяет выявить общие закономерности происходящих при выстреле явлений и обосновать требования к конструктивной схеме пушки, ее отдельным составным частям и способам их сопряжения. Математическая модель артиллерийской системы, построенная на методе векторных уравнений, при достаточной строгости позволяет просто и наглядно описать динамику артиллерийской системы независимо от числа обобщенных координат. Уравнение движения системы составляется на основании законов сохранения количества и моментов количества движения [1]:

Р

Мту = У Ц +У N;

= ТМ +Хмш .

(1)

Р

- —

(2)

где то — масса откатных частей;

ускорение поступательного движения откат-

кн

ствола

сила давления пороховых газов на дно канала

В соответствии с расчетной схемой, представленной на рис. 1, откатные части, как составные элементы механической системы «пушка —снаряд», описываются следующим уравнением — уравнением отката

ных частей;

Ят — сила сопротивления тормоза отката; Ян — сила сопротивления накатника.

Исходя из уравнения (2), увеличение силы сопротивления отката Ян вследствие увеличения давления в воздушной полости накатника, возможно уменьшение величины ускорения поступательного движения откатных частей (отката) Хотк (минимально допустимая величина, перемещения откатных частей при котором обеспечивается срабатывание полуавтоматики должно быть не менее 169 мм) [1, 2]. Увеличение силы сопротивления отката Ян (особенно на начальном участке) негативно отражается на формировании углов вылета снарядов, а следовательно, на точности артиллерийской системы в целом.

Проводимые исследования работоспособности пневмоустройств показывают, что основным фактором, характеризующим их надежное функционирование, является постоянство давления в пневмо-полости, зависящее от изменения температурного режима и от изменения объема пневмополости.

Анализ теплового режима рассматриваемого пневмопривода свидетельствует о том, что температура газа в накатнике изменяется весьма медленно. За 0,64 секунды при совершении прямого (300 мм) и обратного (300 мм) ходов цилиндра со скоростью 10 м/с прирост температуры газа не превышает 1,0 °С. Вместе с тем проведенные исследования показали наличие факта влияния изменения температуры сжатого воздуха внутри цилиндра накатника на изменение усилий отката, экспериментальным и расчетным путем по интервальным значениям температуры от —30 до 50 °С [3].

Для накатника 120 мм танковой пушки по результатам расчета построены зависимости (рис. 2) из-

т

отк отк

32

Рис. 1. Расчетная схема танковой пушки типа Д-81

10,0

0,0

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28 0,3 Длина отката, м

Рис. 2. Диаграмма изменения усилия накатника

менения усилия накатника от температуры воздуха [3].

Из полученной диаграммы видно, как изменяется усилие накатника в начале и конце отката при разных температурах воздуха внутри цилиндра. Происходит изменение начальной силы и силы в конце отката.

Полученные данные свидетельствуют, что увеличение температуры оказывает значительное влияние на рост давления, тем самым увеличивая работу (работа отката или наката определяется площадью на диаграмме под кривой), производимую накатником при откате и накате. Как видно из диаграммы, работа наката увеличивается пропорционально температуре сжатого воздуха в цилиндре накатника, а значит, и пропорционально температуре окружающей среды.

Проведенный регрессионный анализ расчетных значений работы отката (наката) позволил вывести эмпирическое уравнение (2) зависимости работы отката (наката) от температуры сжатого воздуха в цилиндре накатника (рис. 3)

А = 0,4514.£ +4,62,

(3)

где Ан — работа, совершаемая накатником при откате, кДж;

— температура сжатого воздуха внутри накатника, ° С

Анализируя полученную расчетную диаграмму зависимости работы накатника от температуры воздуха внутри цилиндра (рис. 3), можно сказать, что наименьшую работу накатник будет совершать при отрицательных температурах. Но такие условия будут негативно сказываться на работе герметизирующих устройств, которые быстро придут в негодность, что приведет к отказу накатника. Оптимальной рабочей температурой таких уплотнений является интервал от 10 до 40 °С, при этом значение совершаемой работы будет 6,2^6,8 кДж.

Другим, не менее значимым фактором, влияющим на надежность функционирования пневматического накатника, является изменение объема его пневматической полости, связанное с перетечками жидкости из гидравлической полости в газовую. Исследование стабильности рабочих параметров пневматических накатников в условиях эксплуатации (табл. 1) показало значительные отклонения от исходных значений давления газа в воздушной полости и измерения количества жидкости в пневматической полости накатников.

В результате анализа экспериментальных данных установлено, что вместо ожидаемого падения давления из-за утечек газа через уплотнения (герметизирующие устройства) плавающего поршня в большинстве накатников было отмечено его повышение. Это явление объясняется попаданием жидкости из гид-

о

оо

Рис. 3. Графическая зависимость работы накатника от температуры воздуха внутри цилиндра

Таблица 1

Результаты измерений и расчетов давления газа и объема перетекшей жидкости в пневматической полости при f = 20 оС

№ п/п Давление газа, МПа Объем перетекшей жидкости, см3

в начале прямого хода, МПа в конце прямого хода, МПа

1 6,1 16,1 150

2 5,8 14,3 70

3 6,0 16,6 180

4 5,9 16,5 210

6 6,1 15,4 100

7 6,0 15,4 120

8 5,9 17,5 270

равлической полости в пневматическую, что в итоге влияет на величину рабочего объема и давления газа в пневмополости.

Перетекание жидкости в количестве, сопоставимом с объемом пневмополости в положении максимального отката, может привести к гидравлическому удару и разрушению элементов пневматического накатника. Поэтому необходимо отметить, что наряду с комплексом положительных свойств пневматического накатника, таких как прогрессивная нелинейная характеристика жесткости, близкая к оптимальной, обеспечивающая достаточную компактность и плавность перемещения в процессе эксплуатации, выявлен серьезный недостаток этой конструкции, которым является недостаточная надежность герметизирующих устройств плавающего поршня [4], вследствие перетекания жидкости в пневматическую полость. Этот недостаток в значительной степени не только ухудшает характеристики артиллерийской системы, но и повышает аварийность при стрельбе из основного оружия.

Таким образом, из анализа работы пневматического накатника следует, что изменение объема пневмополости и повышения температуры газов отрицательно сказывается на жесткости накатника. Упругие характеристики (жесткость) накатника и ди-

намические характеристики переходных процессов зависят от давления в накатнике, которое, в свою очередь, зависит от температуры и величины перетечек жидкости в пневмополость.

Неконтролируемое изменение усилий негативным образом сказывается на работе накатника, что, в свою очередь, ведет к снижению эффективности стрельбы всего орудия в целом. В связи с этим требуется регулирования давления воздуха в накатнике. Для сохранения неизменности последнего необходимо для различных условий поддерживать постоянство температуры и объема пневмополости. Данная задача решается с помощью применения специальной системы, обеспечивающей поддержание давления в его пневмополости в состоянии наката неизменной. Техническая реализация осуществляется за счет включения накатника к воздушной системе боевой машины.

Библиографический список

1. Теория и конструкция танка. В 10 т. Т. 2. Основы проектирования вооружения танка / Под ред. П. П. Исакова ; ред. Э. К. Потемкин — М. : Машиностроение, 1982. — 249 с.

2. Орлов, Б. В. Устройство и проектирование стволов артиллерийских орудий / Б. В. Орлов, Э. К. Ларман, В. Г. Маликов. — М. : Машиностроение, 1976. — 431 с.

3. 125-мм танковые пушки 2А46 и 2А46-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. В 2 ч. Ч. 1. и Ч. 2. — М. : Воениздат, 1979. - 280 с.

4. Пивоваров, В. П. Использование численного моделирования при анализе работоспособности пневмогидроустройств / В. П. Пивоваров, О. В. Кропотин, Ю. К. Машков // Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура : материалы Междунар. науч.-практ. конф. — Омск : Изд-во СибАДИ, 2003. — Кн. 3. — С. 230 — 231.

ПИВОВАРОВ Владимир Петрович, кандидат технических наук, начальник кафедры электрооборудования и автоматики.

Адрес для переписки: vpivovarov@mail.ru

Статья поступила в редакцию 11.02.2016 г. © В. П. Пивоваров

УДК 655.3.06

И. А. СЫСУЕВ И. В. ПРУД Н. Н. КОЗИНА К. В. ВАСИЛЕВИЧ В. В. СКИТЧЕНКО О. Е. СЕРДЮК

Омский государственный технический университет

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОНТРАСТА ГРАФИЧЕСКОГО ОБРАЗА СТРАНИЦЫ ПЕЧАТНЫХ И ЭЛЕКТРОННЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

В статье рассматриваются вопросы, относящиеся к созданию привлекательного и удобочитаемого внешнего графического облика регулярных страниц печатных и электронных публикаций. Приводятся данные, относящиеся к насыщенности текстового набора и контрасту страниц печатных и электронных публикаций. Показано изменение контраста графического образа страницы при печати и при отображении на экране, в том числе в зависимости от цвета подложки (бумаги) или фона экрана. Ключевые слова: графический образ страницы, печатные и электронные публикации, насыщенность текстового набора, контраст, цветная подложка, фон экрана.

Зрительная система человека с раннего возраста приспосабливается для восприятия предметов преимущественно в отраженном свете. При чтении текста с бумажного носителя человек воспринимает отраженный от бумаги свет. С появлением в жизненной практике электронных средств отображения информации (экран монитора, электронные книги, дисплеи гаджетов и т. д.) зрительная система человека вынуждена адаптироваться к особенностям восприятия излучающих свет устройств. Интенсивность свечения монитора (дисплея), его мерцание, разрешающая способность и пр. вносят коррективы в восприятие человеком текстовой и изобразительной информации, представленной в электронном виде.

Однако в обоих случаях удобочитаемость текста в значительной степени зависит от контраста публикации, который определяется соотношением белого (поля страницы, пробелы), серого (массив основного текста) и черного (заголовки, графика, иллюстрации) пространств. Публикации с высоким контрастом предпочтительнее малоконтрастных. Это справедливо как для печатных публикаций, так и для текстовых документов, представленных в электронном виде и отображаемых на экране (монитора, элек-

тронной книги, планшета, телефона и т. д.), несмотря на различие механизмов восприятия печатного оттиска в отраженном свете и электронного документа на экране, являющемся источником оптического излучения и характеризующемся низким (относительно устройств печати) разрешением [1]. В этой связи является актуальным изучение и сравнительный анализ контраста печатных и электронных публикаций на предмет выработки рекомендаций для разного рода дизайнерских решений при создании графического образа страниц текстовых документов.

Наиболее приемлемым и удобным для чтения остается черный текст на белом фоне. Однако в текущей практике для реализации различных дизайнерских решений широко используются цветные подложки. В этом отношении значительную роль в восприятии графического образа страницы текстового документа играет цвет фона, на котором расположен текст [2].

Цель исследования — определение и сравнительный анализ контраста графического образа регулярной страницы печатных публикаций, выполненных на цветных подложках (бумагах), и электронных публикаций с аналогичными параметрами текстового набора и фоном, соответствующим по цвету

о

оэ