Проектирование штурмовой винтовки
В 80-е годы прошлого века в Бельгии был разработан новый вариант патрона 5,56×45 под обозначением SS109. Этот патрон, отличавшийся от М193 более тяжелой пулей, рассчитанной на меньший шаг нарезов (178 мм вместо 305 мм для М193), был принят в качестве стандартного для всех стран НАТО. В США SS109 был принят на вооружение под обозначением М855, и под него принята на вооружение новая модификация… Читать ещё >
Проектирование штурмовой винтовки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
штурмовой винтовка ствол баллистика
Штурмовая винтовка (автомат) — основное наступательное оружие современной пехоты. Современные автоматы обычно имеют калибр от 5,45 до 7,62 мм, емкость магазинов от 20 до 30 и более патронов, режимы огня полностью автоматический (очередями) и одиночными выстрелами, а некоторые модели — еще и с отсечкой (т.е. очередями по 2 или 3 выстрела). Эффективная дальность стрельбы в среднем до 600 м, эффективная практическая скорострельность — до 400 выстр/мин очередями. Многие автоматы являются «прародителями» или составными частями целых семейств автоматического оружия (от коротких «карабинов» до ручных пулеметов — хороший тому пример австрийский AUG или семейство АК/РПК). Почти все автоматы могут оснащаться штыком, ночным, оптическим или коллиматорным прицелом, а некоторые — еще и подствольным 30−40 мм гранатометом или насадкой для метания ружейных гранат (ружейные гранаты одеваются на ствол и выстреливаются холостым патроном).
Современные тенденции для автоматов — широкое использование композитных пластиков и легких сплавов, установка встроенных оптических или коллиматорных прицелов с кратностью от 1х до 4−6х, переход к схеме «Булл-пап» (механика в прикладе)
Эффективность. Выбор боеприпасов для проектирования
Для расчетов выбираем ряд близко лежащих патронов:
Задание боеприпасов Табл 1.
Таблица
Патрон | Калибр d, мм | Масса пули q, г | |
5,45×39 | 5,45 | 3,42 | |
5,56×45 | 5,56 | 3,57 | |
7,62×51 | 7,62 | 9,3 | |
Описания патронов
1. Автоматный патрон 5,45×39 с пулей со стальным сердечником (7Н6) и с трассирующей пулей (7ТЗ) был разработан под руководством В. М. Сабельникова. Гильза патрона бутылочной формы без закраины. Малокалиберная пуля, имея высокую начальную скорость (900 м/сек) и большую поперечную нагрузку, обеспечивает лучшую настильность траектории, обладает хорошей пробивной способностью и убойной силой. С расстояния 350 м такая пуля пробивает 5-мм стальной лист. Малый импульс отдачи при стрельбе благоприятно сказывается на меткости, особенно при автоматической стрельбе, а уменьшение массы патрона позволяет увеличить носимый боекомплект. Переход от 7,62-мм патрона к 5,45-мм малоимпульсному патрону повысил эффективность стрельбы из автомата АК-74 по сравнению с АКМ в 1,2…1,6 раза. Также почти на 100 метров увеличилась дальность прямого выстрела.
2. Патрон 5,56×45 (.223Rem; M193) был принят на вооружение Армии США в 1964 году. Разработки 5,56-мм патрона начались тогда, когда стало ясно, что патрон 7,62 мм НАТО не может обеспечить возможность ведения прицельного автоматического огня из легкого стрелкового оружия. В конкурсе на разработку патрона и оружия под него участвовали несколько фирм, победил проект, разработанный с участием Юджина Стонера, работавшего в американской фирме «Aramalite». Патрон позже был назван .223 Remington, а на вооружение принят под обозначением М193, винтовка получила название AR-15 и принята на вооружение под обозначением М16.
В 80-е годы прошлого века в Бельгии был разработан новый вариант патрона 5,56×45 под обозначением SS109. Этот патрон, отличавшийся от М193 более тяжелой пулей, рассчитанной на меньший шаг нарезов (178 мм вместо 305 мм для М193), был принят в качестве стандартного для всех стран НАТО. В США SS109 был принят на вооружение под обозначением М855, и под него принята на вооружение новая модификация винтовки М16А2 с более тяжелым стволом и измененным шагом нарезов. Патроны М193 также могут использоваться в оружии под М855, как и патроны М855 могут использоваться в М16А1, но при этом ухудшится точность стрельбы.
3. Патрон 7,62×51 (.308 Win) стал штатным боеприпасом НАТО в 1952 году. Разработчики, с одной стороны, стремились создать патрон «промежуточного» размера, схожий с советским 7,62×39 мм, с другой стороны, в особенности это касается американцев, — патрон «винтовочного» размера по типу патрона .30−06. В результате появился патрон .30−06 в укороченной гильзе, который мало кого удовлетворил. Мощность этого патрона для штурмовой винтовки слишком велика, например, в Японии даже были вынуждены уменьшить в нем пороховой заряд, чтобы снизить импульс отдачи. С другой стороны, в качестве боеприпаса единого пулемета, патрону даже несколько не хватает энергии. Тем не менее этот боеприпас стал штатным винтовочно-пулеметным патроном в странах НАТО и получил широкое распространение по всему миру. Патрон чаще имеет латунную гильзу, иногда стальную. На донышке гильзы ставится товарное клеймо НАТО — крест в круге, которое означает взаимозаменяемость боеприпаса. Патрон снаряжается всеми допустимыми в военных целях пулями — обычными, трассирующими, бронебойными и т. д. Параметры для расчета в программном комплексе «Strelec2009» Табл 2.
Таблица
Боеприпас Параметр | 5,45×39 | 5,56×45 | 7,62×51 | |
Образец аналог | АК-74 | G36 | G3 | |
Длина ствола Lcтв, мм | ||||
Начальная скорость пули V0, м/c | ||||
Составляющая коэф. фиктивности ц1 | 1,1 | 1,127 | 1,1 | |
Сила трения в нарезах Fтр, Н | ||||
Длина каморы lкам, мм | 36,7 | 41,88 | 47,59 | |
Путь пройденный пулей по каналу ствола lд, мм | 378,3 | 438,12 | 402,41 | |
Результаты решения ОЗВБ согласованные с выходными данными системы аналога
Исходные данные для расчета внутренней баллистики:
Боеприпас: 5,45×39
Площадь канала: 23,99 мм2
Масса снаряда: 3,42 г Масса заряда: 1,4 г Объем каморы: 1,6 см3
Коэф. конусности: 2,35
Давление форсирования: 10 МПа Сост. коэф. фиктивности: 1,1
Сила трения: 0 Н Сила пороха: 1,05 МДж/кг Коволюм: 0,95 дм3/кг Параметр расширения: 0,2
Плотность пороха: 1,6 кг/дм3
Импульс пороха: 0,2108 МПа*с Каппа1: 1,5
Лямбда1: -0,333
Мю1: 0
Zк: 1
Каппа2: 0
Лямбда2: 0
Тип пороха: Пироксилиновый Длина каморы: 36,7 мм Таблица. Результаты расчета при t=15 C
Iк=0,2108 МПа*с Ед=1386 Дж Vп=1873,4 м/с Коэф. исп. заряда=989,95 КДж/кг КПД=18,856%
Коэф. могущества=8210 МДж/м3 Vд=900,27 м/с Lд=378,3 мм Рис.
Исходные данные для расчета внутренней баллистики:
Боеприпас: 5,56×45
Площадь канала: 25,03 мм2
Масса снаряда: 3,57 г Масса заряда: 1,6 г Объем каморы: 1,8 см3
Коэф. конусности: 2
Давление форсирования: 10 МПа Сост. коэф. фиктивности: 1,127
Сила трения: 0 Н Сила пороха: 1,05 МДж/кг Коволюм: 0,95 дм3/кг Параметр расширения: 0,2
Плотность пороха: 1,6 кг/дм3
Импульс пороха: 0,1981 МПа*с Каппа1: 1,2
Лямбда1: -0,167
Мю1: 0
Zк: 1
Каппа2: 0
Лямбда2: 0
Тип пороха: Пироксилиновый Длина каморы: 41,88 мм Таблица. Результаты расчета при t=15C
Iк=0,1981 МПа*с Ед=1509 Дж
Vп=1928,1 м/с Коэф. исп. заряда=943,14 КДж/кг КПД=17,965%
Коэф. могущества=8388 МДж/м3 Vд=919,45 м/с
Lд=438,849 мм Рис.
Исходные данные для расчета внутренней баллистики: (G3)
Боеприпас: 7,62×51
Площадь канала: 47,51 мм2
Масса снаряда: 9,3 г Масса заряда: 2,9 г Объем каморы: 3,36 см3
Коэф. конусности: 2
Давление форсирования: 10 МПа Сост. коэф. фиктивности: 1,1
Сила трения: 0 Н Сила пороха: 1,05 МДж/кг Коволюм: 0,95 дм3/кг Параметр расширения: 0,2
Плотность пороха: 1,6 кг/дм3
Импульс пороха: 0,1987 МПа*с Каппа1: 1
Лямбда1: 0
Мю1: 0
Zк: 1
Каппа2: 0
Лямбда2: 0
Тип пороха: Пироксилиновый Длина каморы: 47,59 мм Таблица. Результаты расчета при t=15C
Iк=0,1987 МПа*с Ед=2830 Дж Vп=1654,4 м/с Коэф. исп. заряда=975,92 КДж/кг КПД=18,589%
Коэф. могущества=6015 МДж/м3 Vд=780,15 м/с
Lд=402,41 мм Рис.
Расчет прямой задачи внешней баллистики
Исходные данные расчета внешней баллистики: патрон 5,45×39
Начальная скорость пули 900 м/с Баллистический коэффициент 8,6 м2/кг Калибр пули 5,45 мм Масса пули 3,42 г Угол наклона касательной 0,221?
Таблица с результатами (полет)
x, м | t, с | y, м | V, м/с | teta, град | Eц, Дж | Еуд, МДж/м2 | RST | |
0,000 | 0,000 | 0,000 | 900,000 | 0,221 | 1385,100 | 59,374 | 12,695 | |
10,733 | 0,012 | 0,041 | 888,792 | 0,213 | 1350,816 | 57,905 | 12,537 | |
20,454 | 0,023 | 0,076 | 878,714 | 0,206 | 1320,355 | 56,599 | 12,395 | |
30,065 | 0,034 | 0,110 | 868,818 | 0,199 | 1290,783 | 55,331 | 12,255 | |
40,427 | 0,046 | 0,146 | 858,224 | 0,192 | 1259,498 | 53,990 | 12,106 | |
50,663 | 0,058 | 0,179 | 847,836 | 0,184 | 1229,191 | 52,691 | 11,959 | |
60,776 | 0,070 | 0,211 | 837,646 | 0,176 | 1199,824 | 51,432 | 11,815 | |
70,767 | 0,082 | 0,241 | 827,651 | 0,168 | 1171,361 | 50,212 | 11,674 | |
80,640 | 0,094 | 0,269 | 817,844 | 0,159 | 1143,766 | 49,029 | 11,536 | |
90,396 | 0,106 | 0,296 | 808,220 | 0,151 | 1117,007 | 47,882 | 11,400 | |
100,038 | 0,118 | 0,320 | 798,775 | 0,143 | 1091,051 | 46,769 | 11,267 | |
110,357 | 0,131 | 0,345 | 788,738 | 0,134 | 1063,804 | 45,601 | 11,126 | |
120,546 | 0,144 | 0,368 | 778,899 | 0,124 | 1037,429 | 44,471 | 10,987 | |
130,609 | 0,157 | 0,389 | 769,252 | 0,115 | 1011,889 | 43,376 | 10,851 | |
140,548 | 0,170 | 0,408 | 759,791 | 0,105 | 987,153 | 42,316 | 10,717 | |
150,364 | 0,183 | 0,425 | 750,512 | 0,096 | 963,189 | 41,288 | 10,586 | |
160,062 | 0,196 | 0,441 | 741,409 | 0,086 | 939,966 | 40,293 | 10,458 | |
170,374 | 0,210 | 0,455 | 731,798 | 0,075 | 915,753 | 39,255 | 10,322 | |
180,553 | 0,224 | 0,468 | 722,380 | 0,064 | 892,333 | 38,251 | 10,190 | |
190,601 | 0,238 | 0,478 | 713,149 | 0,053 | 869,674 | 37,280 | 10,059 | |
200,522 | 0,252 | 0,486 | 704,100 | 0,042 | 847,744 | 36,340 | 9,932 | |
210,317 | 0,266 | 0,493 | 695,228 | 0,031 | 826,515 | 35,430 | 9,807 | |
220,675 | 0,281 | 0,497 | 685,913 | 0,019 | 804,516 | 34,487 | 9,675 | |
230,218 | 0,295 | 0,499 | 677,392 | 0,007 | 784,651 | 33,635 | 9,555 | |
240,312 | 0,310 | 0,5 | 668,442 | — 0,005 | 764,053 | 32,752 | 9,429 | |
250,272 | 0,325 | 0,497 | 659,672 | — 0,018 | 744,137 | 31,898 | 9,305 | |
260,103 | 0,340 | 0,493 | 651,078 | — 0,031 | 724,874 | 31,073 | 9,184 | |
270,448 | 0,356 | 0,486 | 642,099 | — 0,045 | 705,018 | 30,222 | 9,057 | |
280,017 | 0,371 | 0,478 | 633,852 | — 0,058 | 687,023 | 29,450 | 8,941 | |
290,090 | 0,387 | 0,466 | 625,231 | — 0,072 | 668,463 | 28,655 | 8,819 | |
300,026 | 0,403 | 0,453 | 616,788 | — 0,087 | 650,530 | 27,886 | 8,700 | |
310,436 | 0,420 | 0,436 | 608,005 | — 0,102 | 632,136 | 27,097 | 8,576 | |
320,099 | 0,436 | 0,417 | 599,911 | — 0,117 | 615,417 | 26,381 | 8,462 | |
330,226 | 0,453 | 0,395 | 591,488 | — 0,133 | 598,256 | 25,645 | 8,343 | |
340,211 | 0,470 | 0,370 | 583,242 | — 0,149 | 581,692 | 24,935 | 8,227 | |
350,057 | 0,487 | 0,343 | 575,167 | — 0,166 | 565,698 | 24,249 | 8,113 | |
360,335 | 0,505 | 0,312 | 566,800 | — 0,183 | 549,357 | 23,549 | 7,995 | |
370,463 | 0,523 | 0,278 | 558,613 | — 0,201 | 533,602 | 22,874 | 7,880 | |
380,446 | 0,541 | 0,241 | 550,602 | — 0,220 | 518,407 | 22,222 | 7,767 | |
390,286 | 0,559 | 0,202 | 542,799 | — 0,238 | 503,819 | 21,597 | 7,656 | |
400,522 | 0,578 | 0,158 | 534,741 | — 0,258 | 488,971 | 20,960 | 7,543 | |
410,080 | 0,596 | 0,113 | 527,273 | — 0,277 | 475,408 | 20,379 | 7,437 | |
420,025 | 0,615 | 0,063 | 519,561 | — 0,297 | 461,603 | 19,787 | 7,329 | |
430,337 | 0,635 | 0,008 | 511,629 | — 0,319 | 447,618 | 19,188 | 7,217 | |
431,870 | 0,638 | — 0,001 | 510,456 | — 0,322 | 445,567 | 19,100 | 7,200 | |
Таблица с результатами (пробитие) Рис.
Исходные данные расчета внешней баллистики: патрон 5,56×45
Таблица. Начальная скорость пули 920 м/с Рис.
Баллистический коэффициент 8,2 м2/кг Калибр пули 5,56 мм Масса пули 3,57 г Угол наклона касательной 0,215?
Таблица с результатами (полет)
x, м | t, с | y, м | V, м/с | teta, град | Eц, Дж | Еуд, МДж/м2 | RST | |
0,000 | 0,000 | 0,000 | 920,000 | 0,215 | 1510,824 | 62,226 | 14,099 | |
10,064 | 0,011 | 0,037 | 909,839 | 0,208 | 1477,635 | 60,859 | 13,943 | |
20,017 | 0,022 | 0,073 | 899,857 | 0,201 | 1445,392 | 59,531 | 13,790 | |
30,751 | 0,034 | 0,110 | 889,168 | 0,194 | 1411,257 | 58,126 | 13,626 | |
40,479 | 0,045 | 0,142 | 879,548 | 0,187 | 1380,885 | 56,875 | 13,479 | |
50,102 | 0,056 | 0,173 | 870,094 | 0,180 | 1351,359 | 55,658 | 13,334 | |
60,482 | 0,068 | 0,205 | 859,965 | 0,172 | 1320,079 | 54,370 | 13,179 | |
70,742 | 0,080 | 0,235 | 850,023 | 0,164 | 1289,733 | 53,120 | 13,026 | |
80,043 | 0,091 | 0,261 | 841,070 | 0,157 | 1262,707 | 52,007 | 12,889 | |
90,078 | 0,103 | 0,288 | 831,474 | 0,149 | 1234,057 | 50,827 | 12,742 | |
100,820 | 0,116 | 0,315 | 821,273 | 0,140 | 1203,962 | 49,588 | 12,586 | |
110,620 | 0,128 | 0,338 | 812,032 | 0,132 | 1177,020 | 48,478 | 12,444 | |
120,310 | 0,140 | 0,360 | 802,954 | 0,123 | 1150,853 | 47,400 | 12,305 | |
130,685 | 0,153 | 0,381 | 793,301 | 0,114 | 1123,347 | 46,267 | 12,157 | |
140,152 | 0,165 | 0,399 | 784,552 | 0,106 | 1098,705 | 45,252 | 12,023 | |
150,291 | 0,178 | 0,417 | 775,244 | 0,096 | 1072,791 | 44,185 | 11,880 | |
160,309 | 0,191 | 0,433 | 766,109 | 0,087 | 1047,657 | 43,150 | 11,740 | |
170,210 | 0,204 | 0,447 | 757,142 | 0,077 | 1023,276 | 42,146 | 11,603 | |
180,744 | 0,218 | 0,461 | 747,668 | 0,067 | 997,829 | 41,098 | 11,458 | |
190,407 | 0,231 | 0,471 | 739,036 | 0,057 | 974,922 | 40,154 | 11,325 | |
200,689 | 0,245 | 0,480 | 729,913 | 0,046 | 951,001 | 39,169 | 11,186 | |
210,124 | 0,258 | 0,487 | 721,598 | 0,036 | 929,457 | 38,282 | 11,058 | |
220,165 | 0,272 | 0,493 | 712,808 | 0,025 | 906,949 | 37,355 | 10,923 | |
230,083 | 0,286 | 0,496 | 704,182 | 0,014 | 885,132 | 36,456 | 10,791 | |
250,251 | 0,315 | 0,5 | 686,822 | — 0,009 | 842,028 | 34,681 | 10,525 | |
260,488 | 0,330 | 0,494 | 678,101 | — 0,022 | 820,780 | 33,805 | 10,392 | |
270,595 | 0,345 | 0,489 | 669,549 | — 0,034 | 800,208 | 32,958 | 10,261 | |
280,575 | 0,360 | 0,482 | 661,162 | — 0,047 | 780,287 | 32,138 | 10,132 | |
290,431 | 0,375 | 0,473 | 652,936 | — 0,060 | 760,991 | 31,343 | 10,006 | |
300,164 | 0,390 | 0,462 | 644,865 | — 0,073 | 742,294 | 30,573 | 9,882 | |
310,414 | 0,406 | 0,448 | 636,423 | — 0,087 | 722,987 | 29,778 | 9,753 | |
320,531 | 0,422 | 0,431 | 628,149 | — 0,101 | 704,310 | 29,008 | 9,626 | |
330,516 | 0,438 | 0,412 | 620,038 | — 0,115 | 686,237 | 28,264 | 9,502 | |
340,373 | 0,454 | 0,391 | 612,084 | — 0,130 | 668,745 | 27,544 | 9,380 | |
350,103 | 0,470 | 0,368 | 604,284 | — 0,145 | 651,810 | 26,846 | 9,260 | |
360,307 | 0,487 | 0,341 | 596,161 | — 0,160 | 634,403 | 26,129 | 9,136 | |
370,374 | 0,504 | 0,311 | 588,201 | — 0,177 | 617,575 | 25,436 | 9,014 | |
380,307 | 0,521 | 0,279 | 580,400 | — 0,193 | 601,303 | 24,766 | 8,894 | |
390,108 | 0,538 | 0,245 | 572,754 | — 0,209 | 585,564 | 24,118 | 8,777 | |
400,346 | 0,556 | 0,206 | 564,821 | — 0,227 | 569,456 | 23,454 | 8,656 | |
410,443 | 0,574 | 0,164 | 557,052 | — 0,245 | 553,897 | 22,813 | 8,537 | |
420,401 | 0,592 | 0,120 | 549,448 | — 0,263 | 538,878 | 22,195 | 8,420 | |
430,224 | 0,610 | 0,073 | 542,028 | — 0,282 | 524,422 | 21,599 | 8,306 | |
440,450 | 0,629 | 0,021 | 534,357 | — 0,302 | 509,683 | 20,992 | 8,189 | |
444,712 | 0,637 | — 0,002 | 531,176 | — 0,310 | 503,633 | 20,743 | 8,140 | |
Рис.
Рис.
Рис.
Таблица
Дальность Х, м | |||||||||||
Скорость V, м/с | 821,2 | 775,2 | 729,9 | 686,8 | 644,8 | 604,2 | 564,8 | 531,1 | |||
Энергия пули Ец, Дж | |||||||||||
Удельная энергия пули Еуд, МДж/м2 | 62,22 | 55,65 | 49,58 | 44,18 | 39,16 | 34,68 | 30,57 | 26,84 | 23,45 | 20,73 | |
Вероятность пробития незащищенной цели, % | |||||||||||
Вероятность пробития каски, % | 803,3 | 712,1 | 630,5 | 555,8 | 488,1 | 426,4 | 377,1 | ||||
Вероятность пробития бронежилета 1-го уровня, % | 691,4 | 618,4 | 550,9 | 490,9 | 435,2 | 385,3 | 339,6 | 298,2 | 260,6 | 230,4 | |
Вероятность пробития бронежилета 2-го уровня, % | 345,7 | 309,2 | 275,4 | 245,4 | 217,6 | 192,6 | 169,8 | 149,1 | 130,3 | 115,2 | |
Вероятность пробития бронежилета 3-го уровня, % | 230,4 | 206,1 | 183,6 | 163,6 | 145,0 | 128,4 | 113,2 | 99,43 | 86,86 | 76,82 | |
Вероятность пробития бронежилета 4-го уровня, % | 172,8 | 154,6 | 137,7 | 122,7 | 108,8 | 96,33 | 84,92 | 74,57 | 65,15 | 57,60 | |
Вероятность пробития бронежилета 5-го уровня, % | 138,2 | 123,6 | 110,1 | 98,18 | 87,04 | 77,06 | 67,94 | 59,65 | 52,12 | 46,09 | |
Вероятность пробития бронежилета 6-го уровня, % | 115,2 | 103,0 | 91,82 | 81,82 | 72,53 | 64,22 | 56,61 | 49,71 | 43,43 | 38,41 | |
Эффективность останавливающего действия пули p, % | 106,1 | 96,61 | 87,24 | 78,41 | 69,72 | 61,45 | 53,4 | 45,62 | 38,05 | 31,60 | |
Относительное останавливающее действие RSР | 14,0 | 13,3 | 12,58 | 11,880 | 11,186 | 10,525 | 9,882 | 9,260 | 8,656 | 8,140 | |
Исходные данные расчета внешней баллистики: патрон 7,62×51
Начальная скорость пули 780 м/с Баллистический коэффициент 6,8 м2/кг Калибр пули 7,62 мм Масса пули 9,3 г Угол наклона касательной 0,249?
Таблица с результатами (полет)
x, м | t, с | y, м | V, м/с | teta, град | Eц, Дж | Еуд, МДж/м2 | RST | |
0,000 | 0,000 | 0,000 | 780,000 | 0,249 | 2829,060 | 62,036 | 58,487 | |
30,732 | 0,040 | 0,126 | 756,802 | 0,220 | 2663,285 | 58,401 | 56,747 | |
60,558 | 0,080 | 0,232 | 734,669 | 0,190 | 2509,783 | 55,035 | 55,088 | |
90,232 | 0,121 | 0,322 | 713,014 | 0,158 | 2364,007 | 51,838 | 53,464 | |
120,423 | 0,164 | 0,397 | 691,350 | 0,123 | 2222,537 | 48,736 | 51,840 | |
150,373 | 0,208 | 0,452 | 670,219 | 0,087 | 2088,748 | 45,802 | 50,255 | |
180,066 | 0,253 | 0,487 | 649,618 | 0,049 | 1962,316 | 43,030 | 48,710 | |
240,437 | 0,349 | 0,5 | 608,779 | — 0,037 | 1723,347 | 37,790 | 45,648 | |
270,378 | 0,399 | 0,463 | 589,034 | — 0,084 | 1613,368 | 35,378 | 44,168 | |
300,496 | 0,451 | 0,406 | 569,505 | — 0,134 | 1508,161 | 33,071 | 42,703 | |
330,174 | 0,504 | 0,323 | 550,583 | — 0,187 | 1409,610 | 30,910 | 41,284 | |
360,473 | 0,560 | 0,209 | 531,684 | — 0,245 | 1314,501 | 28,824 | 39,867 | |
390,254 | 0,617 | 0,065 | 513,441 | — 0,307 | 1225,839 | 26,880 | 38,499 | |
0,640 | 0,000 | 506,353 | — 0,332 | 1192,227 | 26,143 | 37,968 | ||
Рис.
Рис.
Рис.
Таблица с результатами (пробитие)
Дальность x, м | 200, | ||||||||||
Скорость V, м/с | 742,2 | 705,8 | 670,2 | 635,5 | 602,3 | 569,5 | 537,9 | 507,26 | 506,35 | ||
Энергия пули Ец, Дж | 2562,1 | 2316,7 | 2088,7 | 1878,2 | 1687,1 | 1508,1 | 1345,8 | 1196,5 | 1192,2 | ||
Удельная энергия пули Еуд, МДж/м2 | 62,03 | 56,184 | 50,801 | 45,802 | 41,187 | 36,996 | 33,071 | 29,512 | 26,238 | 26,143 | |
Вероятность пробития незащищенной цели, % | 3606,7 | 3266,4 | 2953,5 | 2662,9 | 2394,5 | 2150,9 | 1922,7 | 1715,8 | 1525,4 | 1519,9 | |
Вероятность пробития каски, % | 1127,9 | 1021,5 | 923,65 | 832,76 | 748,84 | 672,65 | 601,29 | 536,57 | 477,05 | 475,33 | |
Вероятность пробития бронежилета 1-го уровня, % | 689,28 | 624,26 | 564,45 | 508,91 | 457,62 | 411,06 | 367,45 | 327,90 | 291,53 | 290,48 | |
Вероятность пробития бронежилета 2-го уровня, % | 344,64 | 312,13 | 282,22 | 254,45 | 228,81 | 205,53 | 183,72 | 163,95 | 145,76 | 145,24 | |
Вероятность пробития бронежилета 3-го уровня, % | 229,76 | 208,08 | 188,15 | 169,63 | 152,54 | 137,02 | 122,48 | 109,30 | 97,177 | 96,827 | |
Вероятность пробития бронежилета 4-го уровня, % | 172,32 | 156,06 | 141,11 | 127,22 | 114,40 | 102,76 | 91,864 | 81,977 | 72,883 | 72,620 | |
Вероятность пробития бронежилета 5-го уровня, % | 137,85 | 124,85 | 112,89 | 101,78 | 91,526 | 82,214 | 73,491 | 65,582 | 58,306 | 58,096 | |
Вероятность пробития бронежилета 6-го уровня, % | 114,88 | 104,04 | 94,076 | 84,819 | 76,272 | 68,511 | 61,243 | 54,651 | 48,589 | 48,413 | |
Эффективность останавливающего действия пули p, % | 319,47 | 300,63 | 282,42 | 264,61 | 247,29 | 230,70 | 214,29 | 198,54 | 183,19 | 182,73 | |
Относительное останавливающее действие RSР | 58,487 | 55,660 | 52,927 | 50,255 | 47,656 | 45,166 | 42,703 | 40,340 | 38,037 | 37,968 | |
Окончательное решение по выбору боеприпаса
Для пробития бронежилета 4-го уровня необходимо удельную энергию у цели Еуд=36МДж/м2, также учтем относительное останавливающее действие RSР.
· Патрон 5,45×39 нам не подходит, так как не хватает удельной энергии Еуд=31,898 МДж/м2 и малое относительное останавливающее действие RSР=9,305;
· Патрон 5,56×45 также не удовлетворяет требованию технического задания: Еуд=34,68Мдж/м2 и RSР=10,525, но показатели лучше, чем у патрона 5,45×39;
· Патрон 7,62×51 нам подходит, так как удельная энергия соответствует требуемой Еуд=36,996 МДж/м2 и высокое останавливающее действие RSР=45,166, т. е. поражение противника обеспечено.
Вывод: учитывая все приведённые выше посчитанные значения, наилучшим вариантом будет патрон 7,62×51. Следовательно, дальнейший расчет проводим для боеприпаса 7,62×51.
Проектирование ствола
Ствол является основной и самой ответственной деталью оружия, потому к нему предъявляются повышенные требования по надежности, в частности — безотказности, долговечности (живучести), прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная и эрозионная стойкость. Безотказность обеспечивается прочностью стенок ствола, способностью его выдерживать давление до 450 МПа и более. При этом расчет ствола производим при нормальной температуре +15С, а также сертификационными патронами, усиленными за счет дополнительной навески пороха.
Долговечность обеспечивается износостойкостью и жаропрочностью канала ствола. Увеличение срока службы канала ствола может быть достигнута применением высоколегированных износостойких и термостойких сталей, жаропрочных сплавов и покрытий.
К материалам для изготовления стволов также предъявляются определенные требования: высокие значения прочности, пластичности, вязкости, износостойкости, жаропрочности, коррозионной и эрозийной стойкости.
Основными конструкционными материалами для производства стволов являются стали типа углеродистой 50РА ОСТ 3−98−88, хромоникельмолибденованадиевых 30ХН2МФА ОСТ 3−98−88 (ГОСТ 4543−88) и ОХНЗМФА ГОСТ В 5192−88. Применительно к данному образцу спроектируем ствол — моноблок, состоящий из:
1. Каморы, состоящей из основного и опорного конуса, цилиндрической части и конуса врезания;
2. Ведущей части с нарезами.
Материалом ствола назначим углеродистую сталь 50РА. Данная сталь применяется для изготовления стволов калибром до 9 мм с темпом стрельбы до 600 выстрелов в минуту. Малые добавки бора используются для прокаливаемости.
Таблица. Химический состав стали 50РА
C | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | B | Cu | |
0.5 | 0.37 | 0.76 | 0.023 | 0.016 | 0.27 | 0.11 | 0,002 | 0,02 | |
Исходные данные для расчета баллистики Таблица
Калибр d | 7,62 | мм | |
Площадь канала ствола Sкн | 47,51 | мм2 | |
Масса снаряда (масса пули) q | 9,3 | г | |
Масса заряда (масса пороха) щ | 2,9 | г | |
Объем каморы W0 | 3,36 | см3 | |
Крешерное давление Pmax кр | МПа | ||
Коэффициент Nкр | 1,12 | ; | |
Коэффициент конусности ч | ; | ||
Давление P0 | МПа | ||
Составляющая коэффициента фиктивности ц1 | 1,1 | ; | |
Сила пороха f | 1,05 | МДж/кг | |
Коволюм пороховых газов б | 0,95 | дм3/кг | |
Параметр расширения пороховых газов и | 0,2 | ; | |
Физическая плотность пороха д | 1,6 | кг/дм3 | |
Коэффициент формы пороха к1 | ; | ||
Коэффициент формы пороха л1 | ; | ||
Коэффициент формы пороха м1 | ; | ||
Коэффициент формы пороха Zk | ; | ||
Коэффициент формы пороха к2 | ; | ||
Коэффициент формы пороха л2 | ; | ||
Тип пороха | Пироксилиновый | ||
Длина каморы Lкам | 47,59 | мм | |
Длина ведущей части ствола Lд | 402,41 | мм | |
Длина ствола Lств | мм | ||
Таблица. Эскиз патрона и патронника
Таблица. Результаты расчета при t=150C
Iк=0,1987 МПа*с Ед=2831 Дж Vп=1654,4 м/с
КПД=18,597% Коэф. могущества=6020 МДж/м3 Vд=780,32 м/с Lд=402,41 мм
Таблица. Результаты расчета при t=+500C
t, мкс | Pкн, МПа | Рсн, МПа | Р, МПа | l, мм | V, м/с | Пси | z | Фи | W, см3 | Qт, Дж | |
Начало основного периода | |||||||||||
10,293 | 9,549 | 10,000 | 0,000 | 0,00 | 0,005 | 0,005 | 1,152 | 1,543 | 0,000 | ||
22,673 | 21,030 | 22,026 | 0,156 | 4,92 | 0,011 | 0,011 | 1,152 | 1,544 | 0,036 | ||
49,218 | 45,619 | 47,801 | 0,859 | 15,71 | 0,025 | 0,025 | 1,153 | 1,565 | 0,295 | ||
101,573 | 93,974 | 98,579 | 2,740 | 38,54 | 0,053 | 0,053 | 1,154 | 1,627 | 1,504 | ||
188,664 | 173,886 | 182,843 | 7,013 | 83,08 | 0,109 | 0,109 | 1,157 | 1,778 | 6,204 | ||
293,293 | 268,569 | 283,553 | 15,625 | 158,24 | 0,204 | 0,204 | 1,161 | 2,098 | 21,109 | ||
364,298 | 330,696 | 351,061 | 30,812 | 261,37 | 0,334 | 0,335 | 1,168 | 2,696 | 57,520 | ||
Момент достижения максимального давления | |||||||||||
375,741 | 339,270 | 361,374 | 43,162 | 327,02 | 0,418 | 0,418 | 1,172 | 3,204 | 92,311 | ||
354,145 | 317,034 | 339,525 | 71,178 | 439,26 | 0,561 | 0,562 | 1,178 | 4,399 | 179,266 | ||
308,450 | 274,205 | 294,960 | 106,999 | 539,68 | 0,691 | 0,691 | 1,183 | 5,979 | 297,299 | ||
260,939 | 230,739 | 249,042 | 149,604 | 625,13 | 0,801 | 0,801 | 1,187 | 7,899 | 440,923 | ||
219,746 | 193,542 | 209,423 | 197,933 | 696,83 | 0,894 | 0,894 | 1,190 | 10,107 | 604,699 | ||
186,125 | 163,443 | 177,190 | 251,065 | 757,14 | 0,972 | 0,972 | 1,193 | 12,557 | 784,201 | ||
174,192 | 152,810 | 165,769 | 274,113 | 779,17 | 1,000 | 1,000 | 1,193 | 13,626 | 861,697 | ||
137,108 | 120,034 | 130,382 | 332,736 | 825,07 | 1,000 | 1,000 | 1,195 | 16,410 | 1048,834 | ||
Дульный момент | |||||||||||
107,736 | 94,152 | 102,385 | 402,41 | 866,04 | 1,000 | 1,000 | 1,196 | 19,747 | 1252,951 | ||
Iк=0,1799 МПа*с Ед=3488 Дж Vп=1654,4 м/с Коэф. исп. заряда=1202,63 КДж/кг КПД=22,907%Коэф. могущества=7415 МДж/м3Vд=866, /с Lд=402,41 мм
Таблица. Результаты расчета при t=-500C
t, мкс | Pкн, МПа | Рсн, МПа | Р, МПа | l, мм | V, м/с | Пси | z | Фи | W, см3 | Qт, Дж | |
Начало основного периода | |||||||||||
10,293 | 9,549 | 10,000 | 0,000 | 0,00 | 0,005 | 0,005 | 1,152 | 1,543 | 0,000 | ||
22,106 | 20,502 | 21,474 | 0,246 | 6,12 | 0,011 | 0,011 | 1,152 | 1,549 | 0,054 | ||
45,967 | 42,586 | 44,635 | 1,334 | 19,09 | 0,023 | 0,024 | 1,153 | 1,589 | 0,420 | ||
87,930 | 81,245 | 85,296 | 4,151 | 44,91 | 0,048 | 0,048 | 1,155 | 1,699 | 2,002 | ||
144,626 | 132,954 | 140,028 | 10,207 | 90,47 | 0,093 | 0,093 | 1,159 | 1,945 | 7,402 | ||
193,467 | 176,504 | 186,784 | 21,462 | 157,34 | 0,158 | 0,158 | 1,164 | 2,418 | 21,686 | ||
211,544 | 191,284 | 203,563 | 39,555 | 237,02 | 0,236 | 0,236 | 1,171 | 3,204 | 50,495 | ||
Начало основного периода | |||||||||||
211,569 | 191,269 | 203,572 | 40,031 | 238,80 | 0,237 | 0,237 | 1,171 | 3,225 | 51,310 | ||
200,670 | 179,892 | 192,485 | 65,715 | 318,72 | 0,316 | 0,316 | 1,177 | 4,371 | 97,727 | ||
177,164 | 157,715 | 169,502 | 98,435 | 390,99 | 0,387 | 0,388 | 1,182 | 5,858 | 160,559 | ||
152,030 | 134,610 | 145,168 | 137,351 | 453,37 | 0,449 | 0,449 | 1,186 | 7,648 | 237,412 | ||
129,639 | 114,314 | 123,602 | 181,567 | 506,41 | 0,502 | 0,502 | 1,189 | 9,699 | 325,748 | ||
110,937 | 97,519 | 105,651 | 230,288 | 551,53 | 0,547 | 0,547 | 1,192 | 11,970 | 423,369 | ||
95,638 | 83,870 | 91,002 | 282,851 | 590,17 | 0,586 | 0,586 | 1,194 | 14,431 | 528,480 | ||
83,156 | 72,788 | 79,072 | 338,719 | 623,55 | 0,619 | 0,619 | 1,195 | 17,053 | 639,629 | ||
Дульный момент | |||||||||||
72,119 | 63,026 | 68,537 | 402,41 | 655,00 | 0,651 | 0,651 | 1,196 | 20,062 | 765,917 | ||
Iк=0,2336 МПа*с Ед=1995 Дж Vп=1654,5 м/с
Коэф. исп. заряда=687,93 КДж/кг КПД=13,103%
Коэф. могущества=4242 МДж/м3 Vд=655,00 м/с Lд=402,41 мм
Рис.
Таблица. Назначение коэффициентов запаса прочности
Запас прочности по патроннику na | 0,8 | |
Запас прочности в начале нарезов nb | 1,1 | |
Запас прочности в точке макс. давления nc | 1,1 | |
Запас прочности в дульной части nd | 2,5 | |
Таблица. Выбор материала ствола
Марка стали | Сталь 50РА | |
Предел упругости уe, Мпа | ||
Плотность материала с, кг/м3 | ||
Таблица. Результаты прочностного расчета ствола
№ | l, мм | d1, мм | d2, мм | Р, МПа | N2 | Рж, МПа | Рд2, МПа | Проч.2 | |
11,99 | 375,492 | 1,04 | 300,394 | 390,197 | |||||
35,63 | 11,56 | 22,00 | 363,193 | 1,12 | 290,555 | 405,504 | |||
10,18 | 362,375 | 1,25 | 289,900 | 452,551 | |||||
39,43 | 8,79 | 20,00 | 361,882 | 1,30 | 289,505 | 469,059 | |||
8,77 | 359,269 | 1,21 | 287,415 | 434,585 | |||||
47,59 | 8,74 | 17,25 | 359,065 | 1,17 | 287,252 | 419,944 | |||
48,19 | 7,87 | 16,50 | 358,858 | 1,23 | 394,744 | 442,172 | |||
54,57 | 7,62 | 15,75 | 356,656 | 1,23 | 392,321 | 437,121 | |||
7,62 | 163,175 | 2,57 | 307,852 | 418,929 | |||||
7,62 | 159,382 | 2,90 | 305,875 | 462,914 | |||||
7,62 | 127,342 | 3,64 | 274,387 | 462,914 | |||||
7,62 | 124,874 | 3,35 | 271,606 | 418,929 | |||||
7,62 | 94,428 | 4,14 | 236,070 | 390,762 | |||||
Рис.
Расчет автоматики
Предварительные расчеты
Исходные данные для расчета периода последействия:
Рд= 97,06 МПа, Vд=780 м/с, Шд= 0,909, tд=1,128 • 10-3 с
Расчет периода последействия
Коэффициент полного действия газов в где ад — скорость звука в газе в дульный момент времени;
n — показатель политропы;
где Pд — давление в дульный момент времени;
сд — плотность в дульный момент времени;
k — показатель адиабаты k=1,2;
где шд — относительная масса сгоревшего пороха в дульный момент времени (из расчета ОЗВБ);
Wкн — объем канала ствола;
м3
где Sкн — площадь канала ствола (из ПМК) ;
где F — внутренняя площадь канала ствола;
Расчет «b» в зависимости профессора Бравина
где Pкнд — давление в канале ствола в дульный момент времени (из расчета ОЗВБ)
Длительность периода последействия
Расчет давлений в периоде последействия по формуле профессора Бравина
Рассчитаем давление в периоде последействия для десяти точек с шагом времени 0,433 с.
Таблица. Результаты расчета давления в периоде последействия
t · 10-3, c | 0,433 | 0,866 | 1,299 | 1,732 | 2,165 | 2,598 | 3,031 | 3,464 | 3,897 | 4,33 | ||
P, МПА | 97,06 | 48,78 | 24,51 | 12,32 | 6,2 | 3,11 | 1,56 | 0,786 | 0,395 | 0,198 | 0,1 | |
Расчет импульса отдачи за время выстрела
Н· c — импульс за все время выстрела;
Н· c — импульс за основной период;
где — коэффициент Пиобера;
где l0 — приведенная длина зарядной камеры;
чкоэффициент конусности каморы;
д — полный относительный путь пули по каналу ствола;
Н· с — импульс за период последействия.
Предварительные расчеты, связанные с гильзой. Геометрические размеры гильзы
Рис. 1. Эскиз гильзы Найдем длину контактной линий m:
m=39,62−5,91=33,71 мм Приведем гильзу к цилиндрической форме с постоянными стенками на участке 1−2
Обозначим индексами: «1» — внутренний размер гильзы;
«2» — наружный размер гильзы.
Средняя толщина стенки на участке m:
d1=10,42 мм, d2=11,73 мм Относительная длина гильзы:
Прочностные характеристики материала гильзы
Материал гильзы — латунь;
ут=220 МПа ув=300 Мпа дs=35%
Найдем дополнительные характеристики материала гильзы, используя линеаризованную диаграмму напряженного состояния материала гильзы:
Рис. 2. Линеаризованная диаграмма напряженного состояния материала гильзы
— модуль пластичности М — параметр упрочнения
1,
где Е=0,8· 105МПа — модуль упругости.
уе? ут
Основные расчеты
Pe - давление, при котором устраняется зазор между гильзой и патронником.
1,15· 220·ln (11,73/10,42)=30МПа
— зазор между гильзой и патронником, принимаем по чертежу;
[Pk] - допускаемое контактное давление между гильзой и патронником.
где [у] - допускаемое напряжение;
fтр — коэффициент трения;
fтр=0,07, так как имеются канавки Ревелли где n — запас прочности n=1,5.
[P]- допускаемое давление извлечения гильзы из патронника
(период последействия).
Допускаемая деформация гильзы
Найдем [Мз] из условия Xз[p]=[]
Xз[p]=, где л1 =0,43 — коэффициент Пиобера;
ц1=1,1 — коэффициент фиктивности;
Так как в конструкции патронника имеются канавки Ревелли, то fтр=0,07 и примем цз ал=1,4;
=2100 г
Найдем Mз[E] из условия обеспечения энергии [E].
Рис. 3. Схема для определения коэффициента фиктивности затвора за весь период выстрела
= д+I=8,95+0,827=9,777 Н· с
I=Iпп· (1-е-b·t[p])=3,21·(1-е-1589·0,188)=0,827Н·с
= = 12,16−9,777 = 2,383 Н· с
=
На интервале от 2100 г до 3650 г будет обеспечена как надежность работы гильзы, так энергия в конце работы двигателя.
По регрессионным зависимостям Алексеева вычислим цз.
Для латунной гильзы при fтр=0,12
3,42 + 0,27· - 2,46· + 0,22·
3,42+0,27· - 2,46· + 0,22· =2,061
При fтр=0,07 получим .
Определим максимальную массу подвижных частей из условия надежной работы автоматики.
k1=1,3 — коэффициент учета дополнительных работk2=
k3=1,5 м — высота падения оружия.
1340 г У данного образца Мпч=753 г <1340 г, т. е. данное условие выполняется.
Расчет приведенной массы затвора
Для роликовой схемы полусвободного затвора определяем значения конструктивных параметров (значения углов б и в). При назначении значений углов б и в необходимо учитывать требование отсутствия заклинивания механизма. Для рассматриваемой схемы при учете трения качения (fтр=0,05) интервалы возможных значений углов: б? 60? и в?30?.
Примем б=35? и в=45?.
Вычислим кинематическое передаточное отношение i=1+ =1.7 и КПД Определяем приведенную массу затвора Масса подвижных частей в конце работы ускорительного механизма:
Расчет элементов движения полусвободного затвора
находится в периоде последействия.
Рис. 4. Схема для расчета элементов движения полусвободного затвора
0д
t=tд
Vзр02= · i=2,535·1,7=4,31 м/с Хзр02= · i=1,31· 1,7=2,227 мм
· t=t[p]
Vз[p]= +
Vзр[p]= · i=2.77·1,7=4,71 м/с Хзр[p]= · i=1.81· 1,7=3,073 мм
Vз= +
t=tум
Vз= +
Vзр = · i=3,652·1,7=6,21 м/с Хзр = · i=8,57· 1,7=14,57 мм В конце работы ускорительного механизма происходит ударное взаимодействие затвора и затворной рамы.
м/с
0пп-tум-t[p]
= +
Iост= Iпп-I=3,21−3,073=0,137 Н· с
I=Iпп· (1-е-bt)=3,21·(1-е-1589·0,001983)=3,073Н·с
t= tпп-tум-t[p]
= +4,94+
Хзр04=+Х=19,5+6=25,5 мм Для оценки надежности работы полусвободного затвора справедливы выражения, полученные для свободного затвора Энергия подвижных частей, требуемая для надежной работы автоматики:
а энергия подвижных частей в конце работы двигателя автоматики Таблица. Сводная таблица результатов
Период выстрела | t, мкс | р, Мпа | v, м/с | l, мм | Vз, м/с | Vзр, м/с | Хз, мм | Хзр, мм | |||||
Основной период | Работа ускорительного механизма | ||||||||||||
21,88 | 5,38 | 0,187 | 0,17 485 | 0,29 725 | 0,608 | 0,1 034 | |||||||
46,868 | 17,05 | 1,025 | 0,55 413 | 0,94 201 | 0,3 331 | 0,5 663 | |||||||
94,22 | 41,25 | 3,246 | 0,134 063 | 0,227 906 | 0,1 055 | 0,17 935 | |||||||
167,1 | 86,83 | 8,197 | 0,282 198 | 0,479 736 | 0,2 664 | 0,45 288 | |||||||
243,805 | 159,69 | 17,878 | 0,518 993 | 0,882 287 | 0,0581 | 0,9 877 | |||||||
285,258 | 253,85 | 34,326 | 0,825 013 | 1,402 521 | 0,11 156 | 0,189 652 | |||||||
288,11 | 288,95 | 41,925 | 0,939 088 | 1,596 449 | 0,136 256 | 0,231 635 | |||||||
271,454 | 387,14 | 69,012 | 1,258 205 | 2,138 949 | 0,224 289 | 0,381 291 | |||||||
237,236 | 475,4 | 103,595 | 1,54 505 | 2,626 585 | 0,336 684 | 0,572 363 | |||||||
201,562 | 550,98 | 144,734 | 1,790 685 | 3,44 165 | 0,470 386 | 0,799 656 | |||||||
170,422 | 614,77 | 191,437 | 1,998 003 | 3,396 604 | 0,62 217 | 1,57 689 | |||||||
144,835 | 668,69 | 242,834 | 2,173 243 | 3,694 512 | 0,789 211 | 1,341 659 | |||||||
124,174 | 714,62 | 298,214 | 2,322 515 | 3,948 276 | 0,969 196 | 1,647 633 | |||||||
97,06 | 402,41 | 2,535 | 4,31 | 1,31 | 2,227 | ||||||||
Период последействия | 2,77 | 4,71 | 1,81 | 3,077 | |||||||||
48,78 | 3,067 | 5,2139 | 2,5274 | 4,29 658 | |||||||||
24,5 | 3,377 | 5,7409 | 3,93 | 6,681 | |||||||||
12,32 | 3,533 | 6,0061 | 5,43 | 9,231 | |||||||||
10,7 | 3,554 | 6,0418 | 5,745 | 9,7665 | |||||||||
9,13 | 3,574 | 6,0758 | 6,102 | 10,3734 | |||||||||
7,784 | 3,5915 | 6,10 555 | 6,46 | 10,982 | |||||||||
6,64 | 3,606 | 6,1302 | 6,82 | 11,594 | |||||||||
4,832 | 3,63 | 6,171 | 7,544 | 12,8248 | |||||||||
3,1 | 3,652 | 6,21 | 8,57 | 14,57 | |||||||||
Отдача подвижных частей | 3,1 | 4,94 | 8,57 | 14,57 | |||||||||
1,563 | 5,014 | 10,7 | 16,7 | ||||||||||
0,785 | 5,1162 | 12,87 | 18,87 | ||||||||||
0,4 | 5,15 265 | 15,07 | 21,07 | ||||||||||
0,2 | 5,1864 | 17,266 | 23,266 | ||||||||||
0,1 | 5,21 | 19,5 | 25,5 | ||||||||||
Расчёт приведённой массы и силы и скорости затвора на участках циклограммы
Циклограмма представляет собой программу работы автоматики. Она позволяет определить, в каком из интервалов функционирует тот или иной механизм при любом положении ведущего звена.
Таким образом, циклограмма характеризует последовательность работы механизмов оружия в функции координаты его ведущего звена.
Таблица. Циклограмма работы автоматики оружия (G3) Табл 5.
Характерные периоды работы автоматики | Перемещение ведущего звена (затвора) Хз, мм | ||
Полный ход затвора | 0________________________________ 135 | ||
ОТКАТ | Работа ускорительного механизма | 0___8,57 | |
Взведение курка | 0______________70 | ||
Отражение гильзы | .106 | ||
НАКАТ | Извлечение патрона из магазина | 83 __________ 118 | |
Досылание патрона в патронник | 0 118 | ||
Запирание канала ствола | 0___6 | ||
Таблица. Масс-инерционные характеристики звеньев автоматики штурмовой винтовки G3 Табл. 6
Масса затворной рамы | 0,6506 кг | |
Масса затвора | 0,1024 кг | |
Масса направляющей пружины | 0,086 кг | |
Масса возвратной пружины | 0,019 кг. | |
Масса ударника | 0,007 кг. | |
Масса боевой пружины | 0,0049 кг | |
Масса курка | 0,0366 кг | |
Расчет коэффициентов удара
Откат:
— прямой удар при отражении гильзы:
Накат:
— прямой удар при извлечении патрона из магазина
Расчет возвратного механизма
· Находим предварительное поджатие возвратной пружины:
Примем П0=35Н.
· Зададимся отношением (наилучшее, с точки зрения долговечности пружины, значение n=2)
— максимальное усилие поджатия.
· Определим энергию возвратной пружины.
л=0,135 м — длина отката;
Жесткость возвратной пружины.
Необходимо выполнение условия:
1)
35>29 — условие выполняется;
Рис. 6. Изменение усилия поджатия пружины от длины отката
70Н?80Н — условие выполняется.
Расчет ударного механизма
Из условия 100% воспламенения:
где Еб — кинетическая энергия бойка;
Кинетическая энергия курка:
;
Энергия боевой пружины:
где 0.75 — коэффициент потерь при разжатии.
Жесткость боевой пружины:
лбн и лбк — деформация боевой пружины в начале и в конце взведения.
Момент инерции курка:
Vу — скорость ударника;
h — расстояние от оси вращения курка до ударника.
Выбор массы бойка из условия отсутствия инерционного накола капсюля:
Определение передаточных чисел, нахождение КПД
Передаточное отношение кинематической пары «курок — затворная рама» определяются как:
Для определения КПД нам необходимо построить планы реакции связи и найти силовые передаточные отношения ш (графическим путем).
где , — потерянные силы 1 и 2 звеньев;
Результаты кинематического анализа пары «курок — затворная рама» Табл. 7
Таблица
ц, град | Хз, мм | iк-зр | шк-зр | з | л, мм | h, мм | rк, мм | Мб, Н· м | ||
10,62 | 38,7 | 0,12 | ||||||||
8,7 | 4,75 | 1,17 | 1,28 | 0,914 | 4,67 | 11,49 | 37,55 | 0,2 | ||
17,4 | 9,69 | 1,1 | 1,19 | 0,924 | 6,41 | 12,07 | 35,11 | 0,29 | ||
26,1 | 14,17 | 1,08 | 1,14 | 0,947 | 8,23 | 12,39 | 30,97 | 0,38 | ||
34,8 | 18,37 | 1,056 | 1,1 | 0,96 | 10,07 | 11,95 | 29,53 | 0,45 | ||
43,5 | 22,61 | 1,019 | 1,04 | 0,98 | 11,86 | 11,72 | 0,52 | |||
52,2 | 0,95 | 1,04 | 0,913 | 13,6 | 11,1 | 29,1 | 0,565 | |||
60,9 | 33,81 | 0,857 | 0,857 | 15,22 | 10,16 | 29,7 | 0,58 | |||
69,6 | 37,83 | 0,765 | 0,956 | 0,8 | 16,67 | 8,89 | 29,16 | 0,555 | ||
78,3 | 44,91 | 0,577 | 0,846 | 0,682 | 17,91 | 7,32 | 32,41 | 0,49 | ||
0,4 | 18,88 | 5,48 | 50,14 | 0,387 | ||||||
Рис. 7. Расчетная схема для определения передаточного отношения механизма взведения курка штурмовой винтовки G3
Расчет приведенных масс и сил
Расчет приведенной массы в период отката:
Исходные данные для расчета приведенной массы:
· Масса затвора mз=0,1024 кг;
· Масса затворной рамы mзр=0,6506 кг;
· Масса направляющей пружины mнп=0,086 кг;
· Масса возвратной пружины mвп=0,019 кг;
· Масса курка mк=0,0366 кг;
· Масса гильзы mг=0,0138 кг;
· Масса патрона mп=0,026 кг
· Момент инерции курка ;
Хз=0
Хз=8,57 мм — характер движения звеньев меняется скачкообразно ввиду конца работы ускорительного механизма.
В конце работы ускорительного механизма:
Хз=15 мм Хз=35 мм В точке Хз=70 мм конец взведения курка.
В точке Хз=106 мм — характер движения звеньев меняется скачкообразно, так как происходит отражение гильзы.
До отражения:
После отражения:
На участке Хз=106…135мм Mпр=0.845кг.
Расчет приведенной массы в период наката:
Хз=135…118мм Хз=118 мм — характер движения звеньев меняется скачкообразно, так как в движение включается извлекающийся из магазина патрон.
На участке Хз=118…0, т. е. до КПП приведенная масса меняться не будет и составит:
Расчет приведенной силы сопротивления в период отката:
Исходные данные для расчета приведенной силы:
· Жесткость возвратной пружины Свп=260 Н/м;
· Жесткость боевой пружины Сбп=3742 Н/м;
· Коэффициент трения между патроном и закраинами или нижними поверхностями затвора и выступа затворной рамы fтр = 0,2;
· Начальное поджатие возвратной пружины л0вп = 0,135 м;
· Рабочий угол курка цк=870;
· Средняя сила пружины подавателя магазина Fпм = 25 Н;
При этом:
1. Сила возвратной пружины определяется по формуле
Fвп = (л0вп+хз)? Свп
2. Сила сопротивления курка определяется по формуле
3. Сила трения определяется по формуле
Fтр = Fпм?fтр
4. Сила трения затвора о направляющие ствольной коробки находится по формуле
Fтр=Мпч· fтр·g=0,753·0,17·9,81=1,26 Н Хз=0
Хз=15мм Хз=30мм Хз=45мм В точке Хз=70мм заканчивается взведение курка, поэтому произойдет скачкообразное изменение приведенной силы.
После взведения курка:
Хз=80мм Хз=90мм Хз=100мм Хз=118мм В точке Хз=118мм затвор с затворной рамой выйдут из взаимодействия с верхним патроном, находящимся в магазине.
На участке Хз=118…135мм будет действовать сила сопротивления возвратной пружины и сила трения затвора о направляющие ствольной коробки.
Расчет приведенной силы в период наката:
Хз=135мм Хз=118мм В точке Хз=118мм начинается извлечение патрона из магазина.
На участке Хз=118…0 мм состав и характер действующих на ведущее звено сил останется прежним.
Хз=0 мм Таблица. Результат расчета приведенных масс и сил Табл. 8
Хз, мм | Откат | Накат | ||
Мпр, кг | Мпр, кг | |||
2,524 | 0,871 | |||
8,57 | 2,541 | 0,894 | 0,871 | |
0,896 | 0,871 | |||
0,885 | 0,871 | |||
0,859 | 0,871 | |||
0,859 | 0,845 | 0,871 | ||
0,845 | 0,845 | 0,871 | ||
0,845 | 0,845 | |||
Таблица.
Хз, мм | Откат | Накат | |||
Fпр, Н | Fпр, Н | ||||
44,46 | 32,4 | ||||
62,82 | ; | ||||
70,63 | ; | ||||
67,41 | ; | ||||
64,21 | 61,12 | ; | |||
63,72 | ; | ||||
66,32 | ; | ||||
68,92 | ; | ||||
73,6 | 68,6 | 66,08 | 61,08 | ||
73,02 | 70,5 | ||||
Расчет скоростей затвора
Откат:
V0=5,21м/с — скорость затвора в конце работы двигателя.
На первом участке от 19,5 мм до 31,5 мм:
х=25мм
х=30мм
На втором участке от 31,5 мм до 70мм:
х=40мм х=60мм х=70мм х=90мм
В точке х=106мм происходит отражение гильзы, поэтому произойдет скачкообразное изменение скорости.
До отражения:
После отражения:
Vз2= Vз1· aуд=3,545·0,984=3,488м/с х=120мм х=135мм Накат:
Vн= -b· Vкзп=-0,4·2,07=-0,828м/с х=130мм В точке х=118мм начинается извлечение патрона, что приведет к скачкообразному изменению скорости.
До извлечения:
Vз2= Vз1· aуд=1,853·0,97=1,797м/с х=90мм х=50мм х=30мм х=0
Таблица. Результат расчета скоростей затвора
Хз, мм | Откат | Накат | ||
Vз, м/с | Vз, м/с | |||
3,82 | ||||
19,5 | 5,21 | ; | ||
5,046 | 3,532 | |||
4,889 | ; | |||
; | 3,279 | |||
4,572 | ; | |||
4,411 | ; | |||
3,951 | 2,563 | |||
3,545 | 3,488 | ; | ||
; | 1,853 | 1,797 | ||
2,778 | ; | |||
; | 1,23 | |||
2,07 | 0,828 | |||
Заключение
В ходе курсового проекта были спроектированы основные узлы для образца штурмовой винтовки под патрон 7,62?51 с длиной ствола 450 мм, обеспечивающий пробитие бронежелета 4 класса на расстоянии 250 м. При расчетах баллистики и автоматики использовались следующие программные обеспечения кафедры «Стрелковое оружие»: «Внешняя баллистика VB-3», «Strelec 2009» и «OS2007».
1. Алексеев С. А. Проектирование автоматического оружия с инерционным запиранием канала ствола: учеб. пособие. — Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2007. — 120 с.
2. Драгунов М. Е., Галаган Л. А. Проектирование образца автоматического стрелкового оружия для условий современного боя: Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу «Проектирование автоматического оружия». — Ижевск: Издательство ИМИ, 1991. Ч.1, Ч. 2.
3. Кириллов В. И., Сабельников В. М. «Патроны стрелкового оружия» М.: Воениздат, 1980
4. Михайлов Л. Е. «Конструкции стрелкового автоматического оружия» М: 1983
5. Останин В. Е. Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Теория механизмов и машин».