§ 12.3. Дульный тормоз и его влияние на откат ствола

Конструктивно дульный тормоз представляет собой либо часть ствола с симметрично расположенными боковыми отверстиями (ствольный дульный тормоз), либо деталь с боковыми отверстия­ми (дульный тормоз), которая жестко соединяется с дульной ча­стью ствола. По форме боковых отверстий дульные тормоза раз­деляют на оконные (камерные), щелевые и сетчатые (дырочные) .(рис. 12.9).

Сущность действия дульного тормоза любой конструкции за­ключается в следующем. Вследствие давления на стенки отвер­стий части истекающих через них газов возникает тормозящая сила, которая уменьшает силувызывающую откат ствола. Величина тормозящей силы зависит от количества пороховых га­зов, попавших на стенки, и угла отражения потока от них. При наличии дульного тормоза сила отдачидействующая вдоль

оси канала ствола, будет равна

По характеру действия дульные тормоза условно делят на три типа: активные, реактивные, активно-реактивные.

У активных дульных тормозов стенки отверстий перпендику­лярны оси канала ствола.

У реактивных дульных тормозов стенки отверстий наклонены к оси канала ствола в сторону казенной части. В этом случае в результате большого отклонения стенками отверстий истекающих частиц газов возрастает их тормозящее действие на стенки, т.е. увеличивается реактивное действие дульного тормоза.

Совершенно очевидно, что дульные тормоза работают только в периоде последействия газов.

Дульный тормоз был применен впервые в России в 1862 г. в трехпудовой пушке с жестким лафетом для уменьшения отката орудия. В стволе пушки было сделано восемь отверстий под углом 45° к оси канала ствола. Однако затем дульные тормоза не получили распространения, так как вопрос уменьшения действия выстрела на лафет был решен с введением противооткатных устройств. После первой мировой войны в связи с увеличением мощности орудий .дульные тормоза получили широкое распростра­нение. |

У современных орудий дульные тормоза выполняются либо как ствольные, либо навинчивающимися на дульную часть ствола. На- винтной дульный тормоз снабжается левой резьбой и стопорами во избежание самоотвинчивания при выстреле. Для исключения ударов снаряда о перегородки дульного тормоза его осевые отвер­стия должны быть больше калибра ствола. Важным требованием к дульному тормозу является симметричность расположения боко­вых отверстий. При несимметричности отверстий возникают на­чальные возмущающие воздействия на снаряд, повышающие рас­сеивание. Шаткость дульного тормоза совершенно недопустима, так как она может вызвать удар снаряда о перегородки и прежде­временный разрыв его. Стрельба холостыми выстрелами без пред­варительного свинчивания навинтного дульного тормоза или при­менения специальных устройств (за исключением 122-мм гаубицы Д-30) запрещается. Вследствие ударного характера нагрузок на дульный тормоз в его стенках могут возникать трещины. Поэтому при эксплуатации дульных тормозов необходим регулярный и тщательный их осмотр.

Основными недостатками дульных тормозов являются демаски­рующее действие облака пыли, подымаемое выходящими через окна газами, а также воздействие газов на расчет. Пороховые газы, истекающие из дульного тормоза, создают вокруг орудия зону повышенного давления (рис. 12.10). Значение избыточного давления на местах расчета не должно превышатьи при стрельбе в защитных шлемах

Основной энергетической характеристикой дуль­ного тормоза является коэффициент эффективности, или просто эффективность. Коэффициент эффективности выражает относительное количество энергии откатных частей, поглощенное дульным тормозом:

где—скорость свободного отката в конце периода последей­ствия при наличии дульного тормоза.

Эффективность будет тем больше, чем большему количеству газов дульный тормоз изменит направление истечения и чем на больший угол будет изменено это направление. У современных орудий величиналежит в пределах 25—50%, у некоторых дохо­дит до 70—80%.

Знаяиз выражения (12.35) можно найти скорость

свободного отката в конце второго периода при наличии дульного тормоза:

При отсутствии дульного тормоза приращение скорости отката во втором периоде всегда больше нуля (рис. 12.11):

При наличии дульного тормоза приращение скорости свобод­ного отката во втором периоде в зависимости от величинымо­жет быть больше или меньше нуля:

С точки зрения физики это явление означает следующее. При конструкция дульного тормоза такова, что во втором пе­риоде силаменяет свое направление, т. е. из силы, вызываю­щей откат, превращается в силу тормозящую, так как

Для учета влияния дульного тормоза на элементы свободного отката W и L в любой текущий момент времени используется им­пульсная характеристика дульного тормоза.

Импульсной характеристикой называется отноше­ние импульса силыпри наличии дульного тормоза к им­пульсу силы ~без дульного тормоза в периоде последействия газов:

Указанное отношение справедливо, так как постановка дуль­ного тормоза практически не изменяет время периода последей­ствия т. Как отмечалось ранее, в зависимости от величины 5 при­ращение скорости откатаСледовательно, из выражения

37. может быть(рис. 12.12). Подставив в вы­ражение (12.37) закон изменения сил, будем иметь

откуда

Для получения скоростии путисвободного отката во втором периоде при наличии дульного тормоза достаточно в фор­мулах (12123) и (12.25) заменитьнаС учетом зависимости

37. формулы для элементов свободного отката примут вид

где у. подставляется со своим знаком. К этому собственно и сво­дится учет влияния дульного тормоза на свободный откат. Вели­чину х вычисляют из выражения (12.37):

или

Для вычислениячасто пользуются другой формулой, для чего в выражение (12.40) подставляют значения(зависи­

мости 12.29 и 12.17):

Ранее мы рассмотрели, как при известной энергетической ха­рактеристикеи с помощью импульсной характеристикиможно

учесть влияние дульного тормоза на скорость и путь свободного отката.

Для проектирования дульного тормоза необходимо иметь связь между энергетической характеристикойи его конструктивными размерами. Эта связь осуществляется с помощью конструктивной характеристики

Допустим, что пороховые газы истекают через осевое и боковые окна дульного тормоза с одинаковой скоростьюВ этом случае, если через осевое окно истечет относительное количество газовто через боковые окна истечет относительное количество газов, рав­ное 1 —(рис. 12.13).

Запишем уравнение количества движения изолированной си­стемы откатные части — заряд — снаряд для конца периода после­действия:

или

Обозначив через из выражения (12.42) получим

Тогда по аналогии с выражением (12.29) можно записать:

где—коэффициент действия пороховых газов при

наличии дульного тормоза.

Выражение длянайдем¹ из следующих соображений, ис­пользуя ранее полученные зависимости. Так как

и

то

Откуда

Таким образом, зная коэффициент эффективности дульного тормозаможно рассчитатьи затем конструктивную харак­теристику

С другой стороны, геометрическая характеристикаиз выра­жения(12.43) является функцией геометрических величин

, так как относительное количество газовзависит от соотношения площадей осевогои боковыхокон.

Полученные зависимости являются основой для проектирова­ния дульного тормоза.