ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЯ ПРОДОЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ И МЕРЫ ЕЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Остановимся подробнее на условии (8.1).

Величины и являются переменными для данной системы. Закон изменения силы уже известен и определяется баллистикой оружия. Сила действует лишь в первом периоде отката. Закон изменения силы R также уже известен. Он определяется пружиной амортизатора, углом возвышения и трением на направляющих отката. При отсутствии динамических пар трение по всей длине отката постоянно, сила R линейно возрастает и достигает максимума в конце отката при наименьшем угле возвышения, свойственном данной системе.

Рисунок 8.2.

Плечо h в данной системе зависит от угла возвышения . На рис. 1 видно, что с увеличением плечо h быстро убывает, переходит через нуль и затем меняет свой знак в выражении (8.1).

В последнем, случае момент Rh из опрокидывающего превращается в стабилизирующий.

Найдем зависимость плеча h от угла возвышения . Для простоты будем считать (как это и должно быть в нормальных случаях), что ось качания, ось канала и центр тяжести откатных частей при = 0° лежат на одном уровне Н над точкой С. Тогда, обозначая горизонтальное удаление оси качания К от точки С через L_K, из рис. 8.2 получим:

;

следовательно,

(8.2)

При различных уровнях оси качания, оси канала и центра тяжести откатных частей при также легко из геометрического построения, подобного рис. 8.2, найти выражение для h. На практике различие уровней обычно настолько мало по сравнению с Н и ,что влиянием этого различия на плечо h можно пренебречь, тем более при малых , характерных для устойчивости.

Рисунок 8.3.

Из выражения (8.2) видно, что при плечо , а при углах склонения, т. е. когда , плечо . Поэтому опрокидывающий момент достигает максимума в конце отката при наибольшем угле склонения. Но если центр тяжести откатных частей лежит ниже оси канала, то опрокидывающий момент имеет два максимума: первый в момент наибольшего давления и второй в конце отката. Из-за больших значений по сравнению с R часто, даже при малом значении е первый максимум будет больше второго. Но в действительности опрокидывающее действие момента довольно значительно уменьшается тем, что этот момент одновременно вызывает упругие деформации станка. Поэтому в виде первого грубого приближения к действительности можно рекомендовать определение первого максимума при начальном значении силы торможения (отдачи) и при среднем значении силы за время движения пули по каналу или даже за все время действия пороховых газов (для легких, упругих станков с амортизатором).

Вслучае необходимости возможно и более точное решение вопроса о максимальном значении опрокидывающего момента при наличии динамической пары. Так, например, известно, что для простой стойки, заделанной нижним концом (рисунок 8.3), коэффициент пропорциональности

где: - модуль упругости первого рода;

- экваториальный момент инерции сечения;

- длина стойки.

Плечо при откате уменьшается, так как часть массы системы (откатные части) перемещается назад. Найдем выражение для D через начальное значение плеча , вес откатных частей , перемещение при откате X и угол возвышения . Перед, выстрелом, по теореме о центре тяжести:

где: - вес станка (без веса откатных частей);

- горизонтальное удаление центра тяжести станка от сошника (от точки С);

- то же для центра тяжести откатных частей.

При перемещении откатных частей вдоль оси канала на величину их центр тяжести будет горизонтально удален от сошника на величину . Горизонтальное же удаление общего центра тяжести системы от сошника будет D. Поэтому по той же теореме о центре тяжести:

или

(8.3)

Отсюда видно, что стабилизирующий момент веса системы в процессе отката убывает. Но для пулеметных станков практически этим убыванием можно пренебречь. Действительно, на практике не превышает и длина отката не превышает . Тогда в худшем случае при :

т. е. начальное значение момента веса Q_CD₀ к концу отката может максимально убывать всего лишь на . Во многих же случаях это убывание значительно меньше. Поэтому в дальнейшем мы везде в вопросах устойчивости для простоты будем считать плечо постоянным и равным начальному значению . Это будет частично компенсировать неучет при откате упругих деформаций станка и грунта; это тем более допустимо, что при обеспечении устойчивости обычно вводят еще 10% запаса устойчивости на случаи усиленного действия выстрела на систему. В тех же отдельных случаях проектирования пулеметных станков, когда убывание момента веса более значительно, нетрудно по формуле (8.3) учесть это убывание.

Величина представляет вес системы в боевом положении, включая сюда вес магазина с боеприпасами (если он закреплен на системе), вес наводчика (если он сидит на сиденье), частичный вес наводчика (если он упирается в подлокотники станка или лежит на элементах станка), вес щита (если система имеет щит и этот щит не снят) и т. д.

Очевидно, что если даже не учитывать различную наполненность магазина (ленты) боеприпасами или взять среднюю наполненность, то для многих полевых систем вес может довольно сильно меняться у данной системы при ее различном боевом использовании. Например, многие полевые системы используются со стрельбой лежа и сидя. При этом могут быть случаи, когда наводчик не упирается в имеющиеся подлокотники или сидит на грунте, а не на сиденьи. Кстати заметим, что во многих системах при той или иной регулировке ее положения на огневой позиции (регулировка высоты линии огня, выравнивание) может меняться не только вес , но и плечо . Если в системе имеется съемный щит, обычно обладающий порядочным весом по отношению к весу всей системы, то он в ряде случаев оставляется в тылу (например, в условиях встречного маневренного боя).

В процессе проектирования нужно учитывать указанные обстоятельства и ориентировать устойчивость на худшие случаи обычных разновидностей боевого использования системы. При этом на практике может возникать немало трудностей обеспечения устойчивости, которые конструктору необходимо очень внимательно и кропотливо разрешать, используя все возможные меры.