Движение трехкомпонентной пули в канале ствола при выстреле тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, кандидат технических наук Кудряшов, Михаил Александрович

• Кудряшов, Михаил Александрович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кудряшов, Михаил Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И СТРУКТУРА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор исследований данного вопроса.

Цель и задачи работы.

1.2 Структура исследования

1.3 Основные обозначения.

2. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ

2.1 Процесс выстрела.

2.2 Задание кривой скорости оболочки боеприпаса.

2.3 Математическая модель движения компонентов.

2.4 Мера деформации и мера скорости деформации.

2.5 Векторы перемещения, скорости и ускорения

2.6 Тензор напряжений.

Уравнения движения компонентов.

2.7 Условия совместности на внутренней поверхности слоя.

2.8 Движение в случае среды из материала Муни

2.8.1 Уравнения движения

2.8.2 Интегрирование уравнения движения

2.9 Линейно-вязкий промежуточный слой

2.9.1 Уравнения движения и условия совместности

2.9.2 Решение уравнений движения

2.10 Сходимость решений

3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ И ЭКСПЕРИМЕНТОВ

3.1 Численный эксперимент. Исходные данные.

3.2 Собственные частоты и коэффициенты Z„.

Результаты численного эксперимента.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Движение трехкомпонентной пули в канале ствола при выстреле»

Прошедшие пятнадцать—двадцать лет привели к существенным и принципиальным изменениям в политической и экономической жизни общества. Ликвидация социалистического лагеря снизила вероятность возникновения глобальных (мировых) военных конфликтов, однако повлекла за собой периодическое возникновение локальных войн, точечных диверсионных ударов и террористических актов. В связи с этим возросла необходимость формирования поисковых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, задача которых ■— выявление ранее не реализованных потенциальных возможностей и повышение эффективности существующих массово производимых видов вооружения.

Опыт региональных сражений начала XXI века (Ирак, Югославия, Чеченская республика РФ, Ливано-Израильский конфликт и вторжение Грузии в Южную Осетию) показывает, что патроны стрелкового оружия расходуются массово и занимают лидирующее положение в системе средств вооружения личного состава войск.

Пули и снаряды современного оружия, производимые в Российской Федерации, представляют собой сложную, многоэлементную конструкцию. На протяжении уже более 100 лет в качестве основных элементов пуль используют оболочку, рубашку и сердечник (рис. 1.1) [4]. Данные элементы изготавливаются из экспериментально подобранных конструкционных материалов. Определяющими в выборе материала и формы боеприпаса являются критерий гироскопической устойчивости, критерий снижения износа канала ствола, боевая эффективность и издержки производственного процесса [2,4].

В качестве одного из вариантов повышения экономической эффективности производства пуль патронов стрелкового оружия можно считать замену традиционно используемого в качестве материала рубашки, дорогостоящего, экологически вредного и не пригодного для экспорта свинца некоторым полимером

Экспериментальные исследования следствий замены свинцовой рубашки обыкновенной резиной [5] обнаружили факт значительного снижения (более чем в 2V2 раза) радиального давления пули на канал ствола, но при этом выявили тенденции снижения гироскопической устойчивости на траектории [6\

Таким образом, существует необходимость в теоретических и экспериментальных исследованиях взаимодействия элементов боеприпасов.

В данной работе разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать поведение компонентов трехэлементных боеприпасов в канале ствола при выстреле и давать оценку возможности применения различных конструкционных материалов при их проектировании. оболочка рубашка сердечник рис. 1.1. Основные компоненты отечественных пуль

Заключение диссертации по теме «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры», Кудряшов, Михаил Александрович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

По итогам выполненных теоретических и экспериментальных исследований достигнуты следующие результаты и сделаны следующие выводы:

1. Получено аналитическое представление кривой скорости боеприпаса. Произведена оценка необходимой степени интерполяционного полинома.

2. Построена математическая модель вращательного движения коаксиальных цилиндров с упругим и линейно-вязким промежуточным слоем. Уравнения движения сплошной среды проинтегрированы аналитически. Получены решения в виде тригонометрического ряда, показана их сходимость.

3. Проведены численные эксперименты. Исследовано влияние физических свойств промежуточного слоя и конструктивных особенностей цилиндров на характер их вращательного движения.

4. Проведены экспериментальные исследования движения элементов пули Б-32 калибра 12,7 мм. Доказано, что математическая модель вращательного движения абсолютно твердых коаксиальных цилиндров с деформируемым промежуточным слоем применима для представления движения элементов боеприпасов с точностью приемлемой в инженерной практике.

5. На основе полученной математической модели исследовано вращательное движение элементов пули Б-32 в канале ствола при выстреле. Показан упругий характер деформации свинцовой рубашки, возможность ее аппроксимации несжимаемым материалом Муни. Получены кривые скорости сердечника боеприпаса для заданной кривой скорости оболочки. Различие угловых скоростей компонентов в дульный момент составило менее 15%. Получена упрощенное уравнение движения сердечника пули.

6. На основе теоретических выводов показана возможность использования хлоропрена в качестве материала заменителя свинцовой рубашки. Используя полученную математическую модель построена кривая скорости сердечника пули Б-32 в случае рубашки из хлоропрена.

7. Проведен сравнительный анализ вращательного движения пуль Б-32 со свинцовой и хлоропреновой рубашками. Показано увеличение разности угловых скоростей оболочки и сердечника в случае модернизации пули. Отмечена близость периода собственных колебаний пули с хлороперновой рубашкой к периоду нарастания максимального давления пороховых газов.

8. Даны важные в конструкторской практике оценки для выбора плотности и модуля сдвига материала заменителя свинцовой рубашки боеприпаса. Доказано, что составляющая радиального давления оболочки пули на канал ствола, связанная с вращательным движением компонентов, мала, в сравнении с составляющей вызванной осевой перегрузкой.

8. Проведено сравнение расчетов параметров вращательного движения штатной пули Б-32 и результатов экспериментальных исследований. Построены кривые перемещения оболочки и сердечника боеприпаса. Построена кривая распределения гидростатического давления. Показана возможность применения условий прилипания при движении пули в канале ствола при выстреле. Отмечено, что энергия деформации рубашки привышает энергию адгезионного взаимодействия компонентов пули — после дульног среза прилипание между компонентами отсутствует.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кудряшов, Михаил Александрович, 2008 год

1. Кириллов В. М., Сабельников В. М. Патроны стрелкового оружия / М.: ЦНИИ информации. 1980. - 372 с

2. Сергеев А. И. Патроны стрелкового оружия: Конспект лекций / Пенза.: ПВАИу. 1997. - 17 с.

3. Малов А. И. Производство патронов стрелкового оружия / М.: ОБО-РОНГИЗ. 1947.

4. Меньшиков Н. Г., Кириллов В. М. Основания устройства и проектирования пуль патронов стрелкового ору леи я / М. 1955. - 111 с.

5. Кудряшов А. М., Кудряшов М. А. Физическое моделирование вращательного движения оболочечной пули в канале ствола при выстреле // НТК "Наука", промышленность, оборона". Сборник тезисов докладов. - Пенза. -2002. - с 45. 48.

6. Серебряков М. Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет / М.: ОБОРОНГИЗ. 1962. - 704 с.

7. Глобус М. И. Эмпирические методы внутренней баллистики // М.: Изд. Артакадемии им. Дзержинского. 1933. - 124 с.

8. Дроздов Н. Ф. Решение основной задачи внутренней баллистики для зарядов простых и составных // М.: Изд. Артакадемии им. Дзержинского. -1950.-57 с.

9. Граве И. П. Внутренняя баллистика. Пиродинамика. // М.: Изд. Артакадемии им. Дзержинского. 1937. - 148 с.

10. Горохов М. С. Внутренняя баллистика // Томск.: ТГу. 1943. - 94 с.

11. Горохов М. С., Горохова Т. В., Диденко В. Н. Решение задачи внутренней баллистики с учетом постепенного врезания ведущего пояска // Вопросыоборонной техники. Сер. IV. - 1979. - с 3 . 10.

12. Карский В. С. Вопросы баллистики периода форсирования // Доклады первой научной конференции слушателей. М.: Изд. Артакадемии им. Дзержинского. - 1949. - Вып 2. - с 32 . 33.

13. Горняя Г. И. Исследование формоизменения и определение напряжений и реакции ведущего пояска при движении снаряда в канале ствола орудия // Дис. канд. техн. наук. Л.: ЛВМИ. - 1955.

14. Баркан С. А. Экспериментальное определение реакции ведущего пояска // Труды ААН. т. 2. - 1949.

15. Кравченко А. А., Полянский Д. Ю. и др. К вопросу об исследовании поперечного деформирования ствола при его взаимодействии с пулей // Вопросы оборонной техники. Сер. IV. - Вып 1(96). - с 20 . 25.

16. Горбунов В. В., Кудряшов А. М. Расчет параметров силового взаимодействия с каналом нарезного ствола // Изв. Тул. Гос Ун-та. Сер. Проблемы специального машиностроения. - Тула.: ТулГУ. - Вып. 2. -2000.-с 12 .15.

17. Зибаров А. В., Злобин С. Ф., Могильников Н. В. Численный эксперимент в баллистических исследованиях // Оборон, техника. 1999. -№ 3,4. - с 22. 24.

18. Могильников С. Н., Горбунов В. В. Программный комплекс для расчета газодинамических процессов // Вопр. проектирования и производства систем и комплексов. Тула.: ТулГУ. - 2000. - с. 115 . 118.

19. Могильников Н. В., Судаков С. П. Расчет упругих изгибных колебаний стержня имеющего массовую ассиметрию // Дифференциальные уравнения и прикладные задачи. Тула.: ТулГТУ. - 1995.-е 107 . 112.

20. Могильников Н. В., Горбунов В. В., Левицкий Н. Ф. Движение снаряда в стволе и на траектории / Тула.: ТулГУ. 2002. - 139 с.

21. Кудряшов А. М., Евсеев Е. Е. Анализ вращательного движения оболочечной пули в канале ствола при выстреле // Известия Тульского гос ун-та. Сер. Проблемы специального машиностроения. - Вып. 1. - Тула:1. ТулГу.-1997.-с. 110. 111.

22. Евсеев Е. Е., Кудряшов А. М. К вопросу определения дульной угловой скорости пули // Известия Тульского гос. ун-та. Сер. Проблемы специального машиностроения. - Вып. 2. - Тула.: ТулГУ. - 1999. - с. 50 . 51.

23. Евсеев Е. Е., Хилкова О. В., Кудряшов А. М. Вращательное движение двух коаксиальных цилиндров с вязкопластическим промежуточным телом // Сборник научных трудов. Том. 13. - Орел: ОГТУ. - 1998. - с 33 . 36.

24. Евсеев Е. Е., Хилкова О. В., Кудряшов А. М. Вращательное движение двух коаксиальных цилиндров с замеченным между ними вязкопластическим телом // Тезисы докладов международной конференции. Тула.: ТулГУ. - 1998. - с. 29 . 30.

25. Аодж А. С. Эластичные жидкости / М.: Наука. 1969. - 464 с

26. Бостанджиян С. А., Столин А. М. Некоторые случаи течения вязкопластической жидкости в плоском зазоре и между двумя коаксиальными цилиндрами // Известия АН СССР. Механика. №4. - 1965.

27. Белкин И. М., Виноградов Г. В., Леонов А. И. Ротационные приборы. Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов. / М.: Машиностроение. 1967. - 272 с

28. Галахов М. А., Гусятников П. Б., Новиков А. П. Математические основы контактной гидродинамики/ М.: Наука. 1985. - 296 с.

29. Коровичинский М. В. Теоретические основы подшипников скольжения /М.: Машгиз. 1959. - 402 с

30. Шенк X. Д. Теория инженерного эксперимента / М.: Мир. -1972. -382 с

31. Турчак Л. И. Основы численных методов / Под ред. В. В. Шенни-кова. М.: Наука. - 1987. - 318 с.

32. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике / М.: Век, Большая Медведица. 1997. - 864 с.

33. Лурье А. И. Теория упругости / М.: Наука. 1970. - 940 с.

34. Акивис М. А., Гольдберг В. В. Тензорное исчисление / М.: Наука.1972.-352 с

35. Коларов Д., Балтов А., Бончева Н. Механика пластических сред / М.: Мир.-1979.-284 с

36. Лойцанский Л. Г. Механика жидкости и газа / М.: Наука. -1978.-736 с

37. Ильюшин А. А. Механика сплошной среды / М.:Изд-во МГУ. -1978.-287 с.

38. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике / М.: Наука. 1967. - 608 с

39. Данко П. Е., Попов А. Г. Высшая математика в упражнениях и задачах. Часть 3 / М.: Высшая школа. 1971. - 288 с

40. Смирнов В. И. Курс высшей математики / А.: т. II, III, IV. - 1950.

41. Мышкис А. Д. Математика для ВТуЗов. Специальные курсы / М.: Наука. 1971. - 632 с

42. Гурса Э. Курс математического анадиза / М., А.: ГТТИ. т. I, II, III.- 1933.

43. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров / М.: Наука. 1977. - 832 с.

44. Качанов A. М. Основы теории пластичности / М.: Наука. -1969.- 420 с

45. Алексеев А. Г., Корнеев А. Е. Эластичные магнитные материалы / М.: Химия. 1976.-198 с.

46. Алексеев А. Г., Корнеев А. Е. Магнитные эластомеры / М.: Химия. -1987.-238 с

47. Миролюбов И. Н., Енгалычев С. А. и др. Пособие к решению задач по сопротивлению материалов / М.: Высшая школа. 1971. - 392 с.

48. Толоконников О. Л. Условие пластичности с учетом гидростатического напряжения // Сб. научных трудов. Механика деформируемого твердого тела. - Тула.: ТПИ. - 1983. - с 130 . 135.

49. Пью X. Л. Механические свойства материалов под высоким давлением / М. 1973. - т. I. - 295 с

50. Белл Д. Экспериментальная механика деформируемого твердого тела / М. 1985. - 684 с.

51. Excel Plastic Products // Сборник технических характеристик полимеров производства Excel Plastic. Excel Plastic - 2000. - 32 с

52. Справочник резинщика. Материалы резинового производства // М. 1971.54. 1Шоркин В. С. Определение характеристик адгезионного взаимодействия конструкционных материалов // Орел. ОрелГТУ - 2008.

53. Трение и смазка при обработке металлов давлением // М. -Металлургиздат 1949.