1.8. Цикл автоматики авиационного артиллерийского оружия и пути снижения его продолжительности
Цикл автоматики ААО – это совокупность операций перезаряжания, выполняемых по неизменному алгоритму и заканчивающихся выстрелом.
Очевидно, что время цикла автоматики складывается из времени выполнения операций перезаряжания и времени выстрела:
tц = tп + tс + tд + tз + tот + tэ + tу + tв (1.7)
Ч
ем
короче по продолжительности один цикл,
тем выше темп стрельбы. В общем случае
формула для расчёта темпа стрельбы
имеет вид:
, (1.8)
где tц – продолжительность цикла в секундах.
В России принято темп стрельбы измерять в выстрелах в минуту (выстр./мин), поэтому в числителе формулы стоит число 60.
Для графического представления цикла автоматики используется циклограмма, т.е. специальный график, на котором по оси абсцисс откладывается время, а по оси ординат обозначаются операции перезаряжания или откладывается перемещение некоторых деталей, участвующих в перезаряжании оружия. Чаще используется два вида циклограмм: ленточная и круговая. Ленточная циклограмма (Рисунки 1.40, 1.42) представляет совокупность полос, расположенных параллельно горизонтальной оси. Каждая полоса соответствует одной операции перезаряжания. На круговой циклограмме (Рисунок 1.43) каждая операция обозначается сектором. Полному циклу автоматики соответствует 360°.
К
5*
Первое – это интенсификация работы механизмов перезаряжания, т.е. сокращение времени, отводимого на выполнение каждой операции перезаряжания и, в том числе, времени выстрела.
Второе – это полное или, в крайнем случае, частичное совмещение времени выполнения некоторых операций перезаряжания.
Очевидно, что при разработке новых образцов оружия учитываются результаты изысканий, как первого, так и второго направлений.
Интенсификация работы.
Сократить время выполнения той или иной операции перезаряжания можно за счёт увеличения скорости движения деталей в составе соответствующего механизма перезаряжания. Реальными путями увеличения скорости движения является уменьшение массы деталей, тщательная конструкторская проработка конфигурации деталей, применение высококачественных, более лёгких материалов для изготовления деталей.
Однако, существуют предельные значения скоростей, определяемые прочностью деталей. Детали артиллерийского оружия, как правило, имеют сложную конфигурацию (вырезы, острые углы, выступы и т.д.) и поэтому их прочность ограничивается опасностью поломок в местах концентрации напряжений, возникающих при ударах. Величина указанных напряжений прямо пропорциональна величине кинетической энергии взаимодействующих (соударяющихся) деталей. По этой причине очень важно проводить исследования по определению рационального распределения энергии между всеми взаимодействующими деталями и механизмами перезаряжания. Например, пусть одни детали имеют излишний запас энергии. Для снижения их скорости движения придётся поглощать энергию с помощью гидротормоза (пушка ГШ-301). В то же время другие детали, обладая недостаточным запасом энергии, перемещаются слишком медленно. Поэтому, если излишнюю энергию первых деталей не поглощать безвозвратно, а в нужный момент передавать вторым, то результатом может стать сокращение времени их движения. К настоящему времени, по результатам многолетнего опыта проектирования и отладки современного артиллерийского оружия установлено, что запас кинетической энергии детали в момент её удара о другую неподвижную деталь или преграду не должен превышать 150 Н•м.
Снижение времени выполнения операции подачи ограничено величиной скорости перемещения патронной ленты, которая определяется, исходя из прочности звеньев. Для существующих в настоящее время форм звеньев, а также с учётом механических характеристик стали, из которой они изготовляются и параметров патронной ленты, скорость движения последней не должна превышать 6…8 м/с.
Сокращение времени выполнения операции досылания связано с увеличением скорости досылания патрона. Увеличение скорости, в свою очередь, ограничено прочностью соединения снаряда с гильзой. Как было отмечено выше, для исключения осадки снаряда и распатронивания при ударном досылании, скорость патрона относительно ствола в момент остановки не должна превышать 20 м/с. Применение безударного досылания позволило в 1.5…2.0 раза увеличить максимальную скорость патрона при досылании и, тем самым, существенно снизить время досылания.
Снижение времени экстракции ограничено прочностными характеристиками гильзы. При ранней экстракции высокое остаточное давление пороховых газов внутри гильзы может привести к её разрыву и, следовательно, к выходу из строя оружия.
Таковы основные ограничения на пути интенсификации операций перезаряжания.
Совмещение операций.
Из выражения (1.7) можно сделать очевидный вывод, что если бы все операции, образующие цикл автоматики, удалось совместить с какой-нибудь одной из них, то было бы получено минимальное время цикла, а оружие имело бы почти предельный темп стрельбы. В настоящее время нет таких технических возможностей, которые бы позволили реализовать указанный алгоритм.
Многочисленные работы, целью которых было исследование возможностей совмещения операций перезаряжания, привели к отличию в конструкции главного устройства оружия – «ствол – патронник». Появилось оружие, в котором число патронников равно числу стволов и оружие, в котором число патронников больше числа стволов. Указанные разновидности оружия имеют существенные различия в алгоритме цикла автоматики. Цикл автоматики оружия, в котором число патронников равно числу стволов называется обычным циклом. А цикл автоматики оружия, в котором число патронников больше числа стволов, называется револьверным циклом или, часто говорят, циклом барабанного типа.
Все базовые образцы ААО имеют цикл автоматики обычного типа. Из отечественных образцов только 23-мм авиационная пушка Р-23 имела револьверный цикл автоматики.