Выбор схемы автоматики по критерию динамической устойчивости Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.374

ВЫБОР СХЕМЫ АВТОМАТИКИ ПО КРИТЕРИЮ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

В.Е. Полевой

Рассмотрены характер и величины импульсов отдачи некоторых образцов автоматического оружия при стрельбе короткими очередями.

Ключевые слова: автомат, импульс отдачи, схема автоматики

Рассеивание выстрелов при стрельбе очередями обладает особенностью, заключающейся в отклонении средней точки попадания (СТП) последующих выстрелов от СТП первых выстрелов. Это объясняется тем, что первый выстрел очередей происходит практически в условиях одиночной стрельбы при неподвижном оружии и СТП совпадает с точкой прицеливания. Последующие выстрелы очереди происходят в условиях угловых перемещений оружия в руках стрелка, вызванных силовым воздействием предшествующих выстрелов и возникновением реакций стрелка на это воздействие. Очевидно, снижение силового воздействия выстрела на стрелка приводит к уменьшению ответных реакций человека и угловых перемещений оружия в руках при стрельбе очередью.

Задачей исследования является: определение характера и величин изменения импульса отдачи, оценка максимальной энергии свободной отдачи перед 2-ым и 3-им выстрелами образцов автоматического стрелкового оружия с различными схемами автоматики.

Расчёт работы автоматики и движения подвижного короба со стволом проведён по упрощенной модели. Силы давления порохового газа, действующие на подвижные части и короб оружия, заменены импульсами. Силами сопротивления приняты силы упругости пружин, а потери механической энергии при движении подвижных частей учтены коэффициентами потерь п.

1. Для автоматов с обычной схемой автоматики (рис. 1,а) уравнение движения основного звена записывается в виде

т1 Х1 =- П1, (1)

где П1 - сила упругости пружины, Н; т1 - масса подвижных частей, кг; Х - ускорение подвижных частей, м/с2.

Начальные условия: ? = 0, х10 = х = 0. Цифрами на рис. 1 обозначены: 1 - затвор; 2 - агрегат ствола.

Сила П1 определяется следующими выражениями:

П =

(2)

(Дц + с\х\)/ц, при х\ > 0, ц • (П\о + С1Х1), при х\ £ 0, где Пц - предварительное поджатие пружины, Н; с1 - коэффициент жёст кости пружины, Н/м; ц - коэффициент, учитывающий потери механиче ской энергии.

У1'

С,,П,

КАЛЛ/Ч

СЬП,

мш

///////////// а

XI

с2,п2

КААЛАА/Ч

///////////// б

XI

в

Рис. 1. Схемы автоматики: а - для образцов с обычной схемой; б - для образцов со сбалансированной схемой; в - для образцов

с лафетной схемой

Изменение импульса отдачи

¿к Ж

= П

1

(3)

Мгновенные изменения скорости основного звена и импульса отдачи при ударах:

а) при Х1 £ 0 (крайнее переднее положение)

■' IГК

Х1 = ,

где Iгк - импульс бокового газоотводного устройства, Н- с.

1 о =1 о -1 ГК + т1 Хъ где I о, 11 - импульс отдачи до и после удара, Н- с;

б) при Х1 > 1 (заднее положение), X - рабочий ход пружины.

Х{ = -¿1 .&1,

1 о = 1 о + т1 Х1 (1 + Ь1 ),

5о

(4)

(5)

(6) (7)

где b - коэффициент восстановления скорости при ударе затвора об агрегат ствола в крайнем заднем положении.

2. Импульс отдачи автоматов со сбалансированной схемой (рис. 1,б) при каждом выстреле увеличивается скачкообразно на величину, равную разности импульсов патрона и дульного тормоза в начальный момент цикла работы автоматики, и остаётся постоянным до следующего выстрела.

3. Для автоматов, выполненных по лафетной схеме (рис. 1,в), уравнение движения основного звена и короба оружия запишутся в виде:

4*1 = Пъ (8)

Ш2 *&2 =- П 2 + Пь

где mi, m2 - масса затвора и агрегата ствола соответственно, кг; j, х2 -ускорения звеньев в абсолютном движении, м/с ; П1, П2 - силы упругости пружин, Н.

Начальные условия: t = 0, хю = Хю = 0, *20 = *20 = 0.

Изменения импульса отдачи оружия:

dI0

dt

= П

П =

Силы упругости пружин: П\(Х\)/h, при Х\ >0,

h • П\ (x\), при Х\ £ 0;

П\(Х\) = П\0 + c\ (x\ - Х2),

2-

П 2 =

П2(Х2)/h, при Х2 > 0, h П2(Х2), при Х2 £ 0;

(9)

(\0) (\\)

П 2 (Х2) = П 20 + С2 Х2, где П10, П20 = const - предварительное поджатие пружин, Н.

Мгновенные изменения скорости основного звена и импульса отда чи при ударах:

а) при (xi - Х2) £ 0 (переднее положение подвижных частей)

Х\

Х2

m\X\ + m2 Х2

I

0

1ГК

m\ + m2 m\ + m2 m\

т\Х\ + m2 Х2

I

0

1 ГК

m\ + m2 m\ + m2 m2

(\2)

(\3)

где 10 - импульс отдачи при выстреле, Н- с;

б) при (х\ - Х2) > (крайнее заднее положение подвижных частей), где - рабочий ход затвора, м.

Х\

т\

т2

- b

Х\ + (\ + b Х

\ + т\ / т2

(\4)

+

+

Х2 =■

т (1 + Ь )хх + т2

(15)

1 + / Ш2

в) при Х2 > 12 (удар короба в крайнем заднем положении)

Х 2 = -ЬХ 2, 10= I о + т 2 Х 2(1 + Ь2), (16)

где 12 - рабочий ход агрегата ствола, м; Ь - коэффициент восстановления скорости при ударе затвора в крайнем заднем положении с агрегатом ствола; Ь2 - коэффициент восстановления скорости при ударе агрегата ствола о лафет в крайнем заднем положении.

Для используемой расчётной схемы коэффициенты, учитывающие потери механической энергии при движении подвижных частей и в пружинах, выбираются при условии, что время цикла работы автоматики соответствует темпу стрельбы исследуемых образцов.

Импульс, действующий на стрелка, определяется интегрированием сил, действующих на кожух оружия с учётом мгновенно приложенных к кожуху импульсов.

Рассчитанные изменения импульса отдачи, действующие на стрелка в процессе очереди, представлены графиками на рис. 2 и в таблице.

0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,22 Рис. 2. Изменения импульса отдачи различных типов автоматики: 1 - образцы с обычной схемой; 2 - образец со сбалансированной схемой;

3 - образец с лафетной схемой

Вычисленные максимальные величины импульса и энергии отдачи

перед 2-м и 3-м выстрелами сведены в таблицу. Энергия отдачи определялась по формуле

Еошах = (IV)

2шор

где ш0р - масса оружия, кг; 10 шах - максимальное значение импульса отдачи на циклах, предшествующих 2-му и 3-му выстрелам, Н- с.

Анализ данных, представленных на графиках рис. 2, показывает следующее. Максимальным импульсом отдачи обладают автоматы с обычной схемой автоматики. Дульный тормоз способен уменьшить импульс отдачи на величину до 30 %. За время цикла значение импульса отдачи изменяется скачками.

Импульс отдачи автомата со сбалансированной схемой автоматики от выстрела к выстрелу изменяется ступенчато и возрастает на величину, равную импульсу отдачи автомата после первого выстрела.

Из всех рассмотренных схем схема с лафетной автоматикой обеспечивает наименьшее значение импульса отдачи ко 2-му и 3-му выстрелам. На третьем цикле работы автоматики происходит постепенное нарастание импульса до удара короба о затыльник.

Список литературы

1. Руководящий технический материал РТМ ВЗ-71-70. Пистолеты, пулемёты, автоматы, винтовки. Методы расчёта кинематики и динамики исполнительных механизмов.

Полевой Валерий Евгеньевич, канд. техн. наук, проф., ivts. [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет

THE A UTOMA TION ON THE CRITERION OF DYNAMIC STABILITY

V.E. Polevoy

Considers the nature and magnitude of the pulses return some samples of automatic weapons when firing in short bursts.

Keywords: automatic, recoil, diagram automation

Polevoy Valery Evgenevich, candidate of technical sciences, professor, ivts. tiilgii a ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University