Установление наружных размеров и выбор материала ствола

При выбранной конструктивной схеме ствола-моноблока и размерах канала необходимо установить наружную конфигурацию ствола, т.е. его наружные размеры, выбрать марку орудийной стали с требуемой категорией прочности. Проработка этих вопросов на данном этапе носит предварительный характер, далее конструктивные параметры ствола уточняются по результатам расчета прочности, фактической массы ствола, положения центра массы, статического и динамического прогибов ствола. Окончательно конструктивные параметры устанавливаются при общей компоновке качающейся части и орудия в целом.

Для определения (исходя из опыта проектирования и требуемых запасов прочности) наружных размеров ствола одновременно с требуемой категорией прочности металла, проведена следующая проектная процедура, ориентированная на вторую теорию прочности.

1. На графике баллистических давлений (см. рис. 3) строю кривую желаемого сопротивления ствола, для чего координаты кривой максимальных давлений пороховых газов на стенки ствола умножаю на следующие величины требуемых по теории наибольших деформаций коэффициентов запаса прочности n _треб:

· в пределах каморы n _треб= 1;

· от начала нарезов (начала калиберной части для гладкостенных стволов) до сечения сдвинутого положения р _max (точка m на рис. 2):

(выбрать)

· в пределах дульного утолщения, т.е. на длине два калибра от дульного среза (точка n на рис. 2) и до дульного среза n _треб=1, 9;

· от точки m до точки n требуемый коэффициент запаса прочности изменяется по линейному закону и в зависимости от нарезки:

(выбрать)

где х – расстояние от точки m до рассматриваемого сечения, mn – расстояние между сечениями, соответствующими точкам m и n.

2. Исходя из опыта проектирования ориентировочно назначаю наружный радиус цилиндрической части ствола (в районе р _max) r ₂ = …………мм в диапазоне r ₂ = (1, 7 … 2, 4) r ₁, округляя до кратного 5 мм в большую сторону. Здесь r ₁ = d/ 2 + t.

3. Выбираю материал ствола. (Здесь могут быть два подхода; выбрать любой):

3.1. Из условия получения минимально допустимого предела упругого сопротивления P ₁по второй теории прочности в сечении по дну каморы ( ) рассчитан предел упругости металла:

=…………………….. МПа

где r _{к=……….}мм – наибольший радиус каморы; r ₂ ……….мм – наружный радиус цилиндрической части ствола (бурт не учитывается).

Полученное значение σ _е округляю в большую сторону до значения, ближайшего по ГОСТ, который предусматривает ряд значений σ _е в диапазоне 500…1000 Мпа через 50 единиц. Получаю σ _е=………..МПа

3.2. На основании существующих конструкций задаю категорию прочности металла и соответствующий ей предел упру-
гости σ _е. =……….. МПа По выбранной величине уточняю наружный радиус
цилиндрической части ствола в сечении по дну каморы без учета бурта:

=…………………….мм

Данная формула получена из выражения для предела упругого сопротивления моноблока по второй теории прочности при , так какв пределах каморы n _треб = 1.

При выборе материала ствола имею в виду накладываемые ГОСТом ограничения на толщину заготовки под ствол при выбранной категории прочности (50…100 кг/мм² через 5 единиц). Так, согласно ГОСТу, для
кованых и катаных заготовок с толщиной стенки до 80 мм обеспечивается наибольшая категория 0-100, с толщиной стенки
80-120 мм – 0-85, с толщиной 120-160 мм – 0-70. Проверить

При толщине стенки менее 80 мм допускается применение заготовок из орудийной стали с категорией прочности выше
0-100, изготовленных по специальным техническим условиям.

4. При известной категории прочности металла, используя формулу (2.6), определяю наружный радиус в дульной части ствола на участке длиною в два калибра:

=…………….мм (*)

где определяется по кривой желаемого прочного сопротивления.

Полученный радиус r _2д увеличен в зависимости от калибра на …..мм (в диапазоне 3…8 мм) при отсутствии дульного тормоза и на
……..мм (в диапазоне 6…12 мм) – при его наличии.(выбрать нужное)

5. Устанавливаю наружную конфигурацию ствола, для чего конструктивно определяю следующие параметры:

· длину цилиндрической части ствола исходя из предполагаемой длины отката с учетом размещения казенника и типа люльки…………………..мм;

· длину и диаметры конической части ствола………………мм……………...мм. Здесь пользуюсь зависимостью, аналогичной (*), при соответствующих величинах р _ж, выбирая наружные конусности ствола таким образом, чтобы получающиеся наружные радиусы ствола не были меньше вычисленных по данной формуле; толщину стенки ствола перед дульным утолщением из соображений жесткости и прочности принимаю не менее 0, 15 d;

· размеры бурта для крепления казенника муфтой принимаю конструктивно;

Все полученные размеры и характеристики ствола по «опорным» сечениям ствола (Рис.5 выполняется в соответствии со способом заряжания) (поперечные сечения ствола по длине, начиная с казенного среза, где ступенчато изменяются внутренний или наружный размеры ствола) сведены в таблицу 1.

Рис.5 Схема ствола и расчётные сечения

Таблица 1