способ метания твердого тела и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ метания твердого тела, при котором последнему сообщают поступательное движение в канале ствола под действием боевого заряда, отличающийся тем, что непосредственно перед началом поступательного движения твердого тела и в процессе указанного движения в стенках ствола возбуждают ультразвуковые колебания.

2. Устройство для метания твердого тела, содержащее ствол с каналом и метаемое тело с боевым зарядом, отличающееся тем, что оно снабжено генератором ультразвуковых колебаний, включающим магнитострикционный преобразователь, связанный через акустический концентратор со стволом.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к военной технике, а более конкретно к гладкоствольной и нарезной артиллерии, а также к стрелковому оружию.

Широко известен способ метания твердого тела (снаряда) [1], выбранный за прототип, при котором снаряду сообщают поступательное движение в канале ствола (гладкостенном или нарезном) под действием боевого заряда.

Известно также устройство для метания твердого тела [1], реализующее указанный способ, содержащее ствол с каналом и метаемое тело (снаряд) с боевым зарядом.

Ствол предназначен для направления движения снаряда, сообщения ему требуемой начальной скорости поступательного движения в зависимости от величины боевого заряда, а также придания снаряду вращательного движения для стабилизации его полета на траектории (в нарезных стволах).

Известный способ метания твердого тела и реализующее его устройство характеризуются относительно невысокими начальной скоростью снаряда и дальностью стрельбы, обусловленными значительными потерями энергии на преодоление сил статического и кинетического трения пары твердое тело - ствол в начальных условиях высокого нормального давления.

Первая - статическая - составляющая потерь на трение определяется взаимодействием стенок канала ствола и ведущих частей снаряда в период заряжания, когда значительные контактные напряжения, возникающие на реальных площадках касания, приводят к проявлению реологических процессов во фрикционном контакте. При этом наблюдается течение материала, приводящее к увеличению внедрения единичных неровностей в деформируемое контртело, сопровождающееся переходом гранецентрированных структур в объемноцентрированные, что, соответственно, приводит к возрастанию силы трения.

Вторая - кинетическая - составляющая потерь определяется триботехническими явлениями, возникающими с момента трогания с места снаряда на фоне наложения на это движение фронта ударной волны, возбуждаемой в материале ствола от горения боевого заряда. При отражении от дульного среза ствола ударная волна возвращается к казенной части ствола, образуя стоячую волну. Вследствие этого снаряд совершает движение по пучностям стоячей волны, что на практике подтверждается характером износа канала, максимальным в зонах, соответствующих месторасположению пучностей стоячей волны.

Изменение собственной частоты колебаний артиллерийской системы от выстрела к выстрелу вследствие изменения параметров боеприпаса, износа ствола и т.п. уменьшает точность стрельбы.

Техническим результатом изобретений является повышение начальной скорости поступательного движения метаемого тела, дальности и точности стрельбы, а также увеличение живучести ствола.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе метания твердого тела, при котором последнему сообщают поступательное движение в канале ствола под действием боевого заряда, согласно изобретению, непосредственно перед началом поступательного движения твердого тела и в процессе указанного движения в стенках ствола возбуждают ультразвуковые колебания.

Устройство для метания твердого тела, реализующее заявляемый способ, содержащее ствол с каналом и метаемое тело с боевым зарядом, согласно изобретению, снабжено генератором ультразвуковых колебаний, включающим магнитострикционный преобразователь, связанный через акустический концентратор со стволом.

Возбуждение ультразвуковых (УЗ) колебаний в стенках ствола устройства для метания твердого тела приводит к существенному уменьшению сил статического (период выстрела, предшествующий началу движения снаряда) и кинетического (разгон снаряда в канале ствола) трения пары ствол - твердое тело вследствие вибрационных изменений диаметра канала (калибра) ствола.

Наличие продольной составляющей нормальных ультразвуковых волн, возбуждаемых в стволе, направленной под углом 90^o к фронту ударной волны, способствует рассеиванию его по поверхности стенок канала, что резко снижает влияние отраженной от дульного среза ударной волны и приводит к подавлению стоячей волны.

Указанные физические эффекты, возникающие в системе ствол-снаряд при наложении УЗ-колебаний, позволяют значительно увеличить начальную скорость поступательного движения метаемого тела и дальность стрельбы, а также существенно уменьшить износ, а следовательно, повысить живучесть ствола.

Введение в ствол вынужденных УЗ-колебаний, частота которых на несколько порядков превышает собственную частоту системы ствол - комплект выстрела, полностью исключает влияние изменений частоты собственных колебаний системы в процессе ее эксплуатации, что повышает точность стрельбы.

Изобретения поясняются графическими материалами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для метания твердого тела, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для метания твердого тела, реализующее предлагаемый способ, содержит ствол 1 с нарезным или гладкостенным каналом 2 и метаемое тело 3 с центрирующими поясками 4 и боевым (пороховым) зарядом 5.

На дульной части ствола 1 посредством хомута 6 закреплен генератор ультразвуковых колебаний, включающий магнитострикционный преобразователь 7, подключенный к генератору 8 электрических колебаний ультразвуковой частоты и связанный со стволом 1 через акустический концентратор 9.

Устройство, реализующее заявляемый способ метания твердого тела, работает следующим образом.

Непосредственно перед началом поступательного движения метаемого твердого тела 3 от генератора 8 электрических колебаний подается напряжение на обмотку магнитострикционного преобразователя 7. Последний генерирует механические ультразвуковые колебания, передаваемые через акустический концентратор 9 стволу 1.

Осуществляют зажжение боевого заряда 5; при этом под действием давления образующихся при горении заряда пороховых газов происходит поступательное и вращательное (при наличии нарезов) движение метаемого тела 3 в канале 2 ствола 1.

Под воздействием УЗ-колебаний, возбуждаемых в стенках канала 2 на всем протяжении явления выстрела: от начала воспламенения заряда до момента вылета метаемого тела 3 из канала ствола, происходит резкое уменьшение сил статического (пиростатический период выстрела) и кинетического (период от момента начала движения тела до момента его вылета) трения центрирующих поясков 4 метаемого тела 3 о стенки канала 2 ствола, что обеспечивает существенное увеличение начальной скорости поступательного движения твердого тела и дальности стрельбы, а также снижение износа канала ствола.

Кроме того, наложение высокочастотных УЗ-колебаний исключает влияние изменений частоты собственных колебаний системы ствол - метаемое тело, что повышает точность стрельбы.

Источник информации

1. Основные устройства и конструкция орудий и боеприпасов наземной артиллерии. Военное издательство МО СССР, М., 1976, с. 146-149 (прототип).