RU2701630C1 - Method for high-speed firing of cannon armament tower plant - Google Patents

Method for high-speed firing of cannon armament tower plant Download PDF

Info

Publication number
RU2701630C1
RU2701630C1 RU2018122603A RU2018122603A RU2701630C1 RU 2701630 C1 RU2701630 C1 RU 2701630C1 RU 2018122603 A RU2018122603 A RU 2018122603A RU 2018122603 A RU2018122603 A RU 2018122603A RU 2701630 C1 RU2701630 C1 RU 2701630C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
barrel
converted
recoil
coil
Prior art date
Application number
RU2018122603A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Степан Степанович Волков
Николай Леонидович Пузевич
Сергей Владимирович Демихов
Александр Васильевич Игнатов
Александр Яковлевич Белоцерковский
Андрей Александрович Клюшин
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Рязанское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Рязанское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Рязанское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2018122603A priority Critical patent/RU2701630C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2701630C1 publication Critical patent/RU2701630C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41AFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A25/00Gun mountings permitting recoil or return to battery, e.g. gun cradles; Barrel buffers or brakes
    • F41A25/16Hybrid systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Abstract

FIELD: military equipment.
SUBSTANCE: invention relates to artillery mounts. Method of reduction of mechanical stress in tower plant at high-speed firing, at which kinetic energy of barrel motion at recoil is converted into electric energy, which is converted into heat energy. When the barrel is retracted, the magnet fixed on the rod connected to the shaft induces an electromotive force in the fixed coil. Generated electric current is directed to heating element.
EFFECT: reduction of elastic stress energy in the tower plant housing during firing from a gun with a movable barrel.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области скорострельного пушечного вооружения и может быть использовано для совершенствования систем обеспечения точности стрельбы.The invention relates to the field of rapid-firing cannon weapons and can be used to improve systems for ensuring accuracy of firing.

Известен способ скоростной стрельбы башенной установки пушечного вооружения, заключающийся в преобразовании кинетической энергии отдачи ствола орудия в тепловую энергию [Зенитный ракетно-пушечный комплекс «Панцирь-С1»: Основы устройства и функционирования: Учебное пособие. Часть 1 / под ред. чл.-кор. РАЕН д-ра техн. наук, проф. В.А. Мальцева и Ю.А. Савенкова - Тула: АО «КБП», 2017. - 289 с.].There is a method of high-speed firing of a turret installation of cannon armament, which consists in converting the kinetic energy of the recoil of the gun barrel into thermal energy [Anti-aircraft missile and cannon system "Shell-C1": Fundamentals of the device and functioning: A training manual. Part 1 / ed. Corr. RANS Dr. Tech. sciences, prof. V.A. Maltseva and Yu.A. Savenkova - Tula: JSC KBP, 2017. - 289 p.].

Известный способ реализуется снижением колебаний всего корпуса боевой машины с башенной установкой за счет повышения упругости опорных устройств (применение дополнительных опор), и преобразованием тем самым энергии отдачи ствола пушки в энергию акустических колебаний инфразвукового диапазона отдельных функциональных механических узлов и деталей. Энергия этих колебаний в конечном итоге рассеивается по всему корпусу машины и обращается в тепловую энергию по акустической и оптической ветвям атомных колебаний в материалах деталей боевой машины.The known method is implemented by reducing the fluctuations of the entire body of the combat vehicle with a turret by increasing the elasticity of the supporting devices (the use of additional supports), and thereby converting the recoil energy of the gun barrel into the energy of acoustic vibrations of the infrasonic range of individual functional mechanical units and parts. The energy of these vibrations is ultimately dissipated throughout the entire body of the vehicle and converted into thermal energy through the acoustic and optical branches of atomic vibrations in the materials of parts of the combat vehicle.

Недостатком известного способа является то, что постоянная времени диссипации (рассеивания) энергии отдачи выстрела больше периода выстрелов. Это ведет к накоплению неуправляемой энергии колебательных процессов в узлах машины и, соответственно, к нарушению работы системы наведения. При этом, повышение жесткости опор машины повышает частоту колебательных процессов в узлах машины с периодом меньше постоянной времени срабатывания системы наведения. Все это ограничивает возможности обеспечения необходимой точности стрельбы.The disadvantage of this method is that the time constant of dissipation (dissipation) of the recoil energy of the shot is greater than the period of the shots. This leads to the accumulation of uncontrolled energy of oscillatory processes in the nodes of the machine and, accordingly, to disruption of the guidance system. At the same time, increasing the rigidity of the machine supports increases the frequency of oscillatory processes in the machine nodes with a period less than the response time constant of the guidance system. All this limits the ability to provide the required accuracy.

Технический результат направлен на уменьшение энергии упругих напряжений в корпусе башенной установки при стрельбе, создаваемых отдачей ствола пушки.The technical result is aimed at reducing the energy of elastic stresses in the housing of the turret when firing created by the recoil of the gun barrel.

Технический результат достигается тем, что в способе скоростной стрельбы башенной установки пушечного вооружения, заключающимся в преобразовании кинетической энергии отдачи ствола пушки в тепловую энергию, кинетическая энергия отдачи ствола орудия преобразуется в электрическую энергию, которая преобразуется в тепловую энергию.The technical result is achieved by the fact that in the method of high-speed firing of a turret installation of cannon armament, which consists in converting the kinetic energy of the recoil of the gun barrel into thermal energy, the kinetic energy of the recoil of the gun’s barrel is converted into electrical energy, which is converted into thermal energy.

Принцип предлагаемого способа основан на преобразовании энергии движения отдачи ствола в электрическую энергию, которая преобразуется в энергию электрического тока, которая преобразуется в магнитную энергию торможения ствола и в тепловую энергию рассеивателя тепла.The principle of the proposed method is based on the conversion of the recoil energy of the barrel into electrical energy, which is converted into electric current energy, which is converted into the braking magnetic energy of the barrel and into the heat energy of the heat dissipator.

На рисунке приведена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа (далее - устройство).The figure shows a functional diagram of a device for implementing the proposed method (hereinafter - the device).

Устройство содержит ствол 1, снаряд 2 в стволе, корпус 8, откатный цилиндр 3 и упругие элементы 7, соединенные с корпусом, шток 4, соединенный со стволом 1 и упругими элементами 7, магнит 5 связанный со штоком 4, катушка электрическая 6, закрепленная к корпусу 8. Откатный цилиндр 3 служит в качестве держателя и направляющего для ствола 1 при откате. Магнит 5 и катушка 6 выполнены секционированно для повышения величины наводимой ЭДС и повышения КПД по преобразованию движения ствола с магнитом в электрическую энергию. В катушку может быть вмонтировано нагрузочное резистивное сопротивление. Электрическая энергия может рассеиваться на резистивном сопротивлении короткозамкнутой катушки.The device comprises a barrel 1, a projectile 2 in the barrel, a housing 8, a recoil cylinder 3 and elastic elements 7 connected to the housing, a rod 4 connected to the barrel 1 and elastic elements 7, a magnet 5 connected to the rod 4, an electric coil 6 attached to the housing 8. The recoil cylinder 3 serves as a holder and guide for the barrel 1 during the rollback. The magnet 5 and the coil 6 are made sectionally to increase the magnitude of the induced EMF and increase the efficiency of converting the movement of the barrel with a magnet into electrical energy. A load resistor may be mounted in the coil. Electrical energy can be dissipated through the resistance of a short-circuited coil.

Устройство работает следующим образом. При вылете снаряда 2 ствол 1 получает импульс силы в обратном направлении и при движении в цилиндре 3 штоком 4 сжимает упругие элементы 7, которые распределяют по времени ударную нагрузку выстрела на корпус 8 и уменьшают величину действующей на корпус 8 силы при выстреле. При движении штока 4 магнит 5 наводит электродвижущую силу (ЭДС) в неподвижной электрической обмотке катушки 6. Электрический ток, создаваемый ЭДС в катушке 6, рассеивает энергию на резистивном сопротивлении катушки или специального нагревательного элемента, соединенного с катушкой.The device operates as follows. When the projectile 2 takes off, the barrel 1 receives a momentum of force in the opposite direction and, when moving in the cylinder 3, the rod 4 compresses the elastic elements 7, which distribute the shock load of the shot to the body 8 and reduce the force acting on the body 8 during the shot. When the rod 4 moves, the magnet 5 induces an electromotive force (EMF) in the stationary electric winding of the coil 6. The electric current generated by the EMF in the coil 6 dissipates energy on the resistance of the coil or a special heating element connected to the coil.

Таким образом, кинетическая энергия движения ствола 1 посредством магнита 5 преобразуется в энергию электрического тока в обмотке 6, которая преобразуется в нагревательном элементе в тепловую энергию. Согласно закону сохранения энергии и практике генерации электрической энергии КПД преобразования механической энергии в электрическую может превышать 60%, что зависит от соотношения взаимодействующих масс ствола 1 и корпуса 8. По правилу Ленца, чем больше электрический ток в обмотке катушки 6, тем больше магнитное поле обмотки, противодействующее движению магнита 5 штока 4. Величина тока тем больше, чем меньше сопротивление обмотки с нагревательным элементом. В пределе наиболее эффективным электромагнитным тормозом является короткозамкнутая обмотка, выполняющая роль обмотки для наведения ЭДС (тока) и нагревательного элемента.Thus, the kinetic energy of the movement of the barrel 1 by means of a magnet 5 is converted into the energy of an electric current in the winding 6, which is converted in the heating element into thermal energy. According to the law of energy conservation and the practice of generating electric energy, the efficiency of converting mechanical energy into electrical energy can exceed 60%, which depends on the ratio of the interacting masses of barrel 1 and body 8. According to Lenz’s rule, the greater the electric current in the coil of coil 6, the greater the magnetic field of the winding , counteracting the movement of the magnet 5 of the rod 4. The magnitude of the current is greater, the lower the resistance of the winding with the heating element. In the limit, the most effective electromagnetic brake is a short-circuited winding, which acts as a winding for inducing EMF (current) and the heating element.

Количество энергии, отводимой в тепло, можно оценить по величине наводимой ЭДС и сопротивлению обмоткиThe amount of energy diverted to heat can be estimated by the magnitude of the induced emf and the resistance of the winding

Figure 00000001
Figure 00000001

где Е -электродвижущая сила катушки, В;where E is the electromotive force of the coil, V;

μ - относительная магнитная проницаемость магнита;μ is the relative magnetic permeability of the magnet;

μ0 - магнитная проницаемость вакуума, Гн/м;μ 0 is the magnetic permeability of the vacuum, GN / m;

Н - напряженность магнитного поля магнита, А/м;H is the magnetic field of the magnet, A / m;

S - площадь сечения магнитного потока, м2;S is the cross-sectional area of the magnetic flux, m 2 ;

Δt - время изменения магнитного потока, равное времени отката ствола, с;Δt is the time of change of the magnetic flux equal to the time of the rollback of the barrel, s;

k - коэффициент уменьшения средней скорости движения ствола по отношению к средней скорости движения снаряда в стволе.k is the coefficient of decrease in the average velocity of the barrel relative to the average velocity of the projectile in the barrel.

Наведенная электрическая мощность в катушке, превращаемая в тепловую энергию, определяется из уравненияThe induced electric power in the coil, converted into thermal energy, is determined from the equation

Figure 00000002
Figure 00000002

где R - сопротивление всей цепи обмотки, Ом.where R is the resistance of the entire winding circuit, Ohm.

Так, при возможно реализуемых величинах Е=1000 В и R=0,05 Ом, мощность может достигать значений Р=106/10-2=108 Дж/с.For example, when possible values of the sold E = 1000 and R = 0,05 ohms, power can reach values of P = 10 6/10 -2 = 10 8 J / s.

При движении ствола в 10 раз медленнее снаряда tств=0,1 Δtсн=0,06 с выделяемая энергия равна W=Ptств=0,06 108=105 Дж.When the barrel moves 10 times slower than the projectile t barrel = 0.1 Δt cn = 0.06 s, the energy released is W = Pt barrel = 0.06 10 8 = 10 5 J.

Оценочный расчет показывает, что энергия движения ствола может быть распределена не менее чем в равной мере между электромагнитной системой торможения ствола и корпусом, которому энергия ствола передается через шток и упругий элемент, а в предельном случае через шток 4, магнит 5, магнитное поле, катушку 6 на корпус. Для такого распределения допустимая мощность обмотки 6 электромагнита 5, 6 должна быть больше мощности, передаваемой через шток 4 на корпус 8 через упругие элементы в отсутствии магнитного поля.Evaluation calculation shows that the energy of movement of the barrel can be distributed no less than equally between the electromagnetic braking system of the barrel and the body, to which the energy of the barrel is transmitted through the rod and the elastic element, and in the extreme case through the rod 4, magnet 5, magnetic field, coil 6 per case. For such a distribution, the permissible power of the winding 6 of the electromagnet 5, 6 should be greater than the power transmitted through the rod 4 to the housing 8 through elastic elements in the absence of a magnetic field.

При передаче всей энергии отката ствола на корпус через магнитное поле совершаемая работа в электромагнитной системе магнит-катушка будет равна работе сжатия упругого элементаWhen transferring all the energy of the recoil of the barrel to the body through a magnetic field, the work done in the electromagnetic system of the magnet-coil will be equal to the compression work of the elastic element

Figure 00000003
Figure 00000003

где I - электрический ток катушки, А;where I is the electric current of the coil, A;

t - время перемещения катушки, с;t is the travel time of the coil, s;

G - модуль упругости упругого элемента Н/м;G is the elastic modulus of the elastic element N / m;

Δx - величина сжатия упругого элемента, м.Δx is the compression value of the elastic element, m

Из практики известно, что механическая сила, действующая на индуктор электрического генератора, превращается в механическую силу магнитного поля, называемой пондермоторной силой, которая превращается в силу тока в проводнике, не обладающей и не вызывающей механической силы реакции в проводнике. Таким образом, механическая энергия, характеризуемая механической силой, может быть преобразована в электрическую энергию, превращаемую в тепло без посредства механической силы.It is known from practice that the mechanical force acting on the inductor of an electric generator turns into a mechanical force of a magnetic field, called a pondermotor force, which turns into a current in a conductor that does not have and does not cause a mechanical reaction force in the conductor. Thus, mechanical energy characterized by mechanical force can be converted into electrical energy converted into heat without the aid of mechanical force.

Сопоставительный анализ показал, что кинетическая энергия, передаваемая движением ствола корпусу, может быть уменьшена в два раза.A comparative analysis showed that the kinetic energy transmitted by the movement of the barrel to the body can be reduced by half.

Claims (1)

Способ скоростной стрельбы башенной установки пушечного вооружения, преобразующий кинетическую энергию отдачи ствола пушки в тепловую энергию, отличающийся тем, что кинетическая энергия отдачи ствола орудия преобразуется в электрическую энергию, которая преобразуется в тепловую энергию.A method for high-speed firing of a turret installation of cannon armament, which converts the kinetic energy of the recoil of the gun barrel into thermal energy, characterized in that the kinetic energy of the recoil of the gun barrel is converted into electrical energy, which is converted into thermal energy.
RU2018122603A 2018-06-20 2018-06-20 Method for high-speed firing of cannon armament tower plant RU2701630C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122603A RU2701630C1 (en) 2018-06-20 2018-06-20 Method for high-speed firing of cannon armament tower plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122603A RU2701630C1 (en) 2018-06-20 2018-06-20 Method for high-speed firing of cannon armament tower plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2701630C1 true RU2701630C1 (en) 2019-09-30

Family

ID=68170592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122603A RU2701630C1 (en) 2018-06-20 2018-06-20 Method for high-speed firing of cannon armament tower plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2701630C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6668478B2 (en) * 2000-12-01 2003-12-30 Jason Bergstrom Firearm pneumatic counter-recoil modulator & airgun thrust-adjustor
RU2521054C2 (en) * 2012-08-07 2014-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования и науки Росийской Федерации Electromagnetic conversion of powder gas energy into mechanical force and device to this end
RU2578910C1 (en) * 2015-03-25 2016-03-27 Александр Григорьевич Шаньшеров Device for reduction of recoil of aircraft gun with flywheel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6668478B2 (en) * 2000-12-01 2003-12-30 Jason Bergstrom Firearm pneumatic counter-recoil modulator & airgun thrust-adjustor
RU2521054C2 (en) * 2012-08-07 2014-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования и науки Росийской Федерации Electromagnetic conversion of powder gas energy into mechanical force and device to this end
RU2578910C1 (en) * 2015-03-25 2016-03-27 Александр Григорьевич Шаньшеров Device for reduction of recoil of aircraft gun with flywheel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8686576B1 (en) System and method for harvesting electrical energy by linear induction
US7525203B1 (en) Back-up electric power generator for electronic components attached to automatic firearms
US10041757B2 (en) Electromagnetic muzzle velocity controller and booster for guns
US8302584B1 (en) Rail gun launcher
US7730821B2 (en) Electromagnetic launcher with augmenting breech
US10088266B1 (en) Anti-recoil device accessory for a firearm
Zhang et al. Design and testing of 15-stage synchronous induction coilgun
Zhang et al. Experimental results from a 4-stage synchronous induction coilgun
Li et al. The development of EML technology in China
US9354019B2 (en) Electromagnetic tube gun
CN104501654B (en) A kind of vicarious solenoid decelerator and retarding method
RU2701630C1 (en) Method for high-speed firing of cannon armament tower plant
Song et al. Design, fabrication, and experimental results of a pulsed power-based four-stage induction coilgun for launching a heavy projectile
RU2331033C1 (en) Multistage electromagnetic accelerator with acceleration sensor
KR101895119B1 (en) Coil gun
Zhiyuan et al. Dynamic research of multi-stage reluctance coil gun
US2720819A (en) Magnetic recoil mechanism for guns
Castillo et al. Projectile accelerator prototype using electromagnetic fields
KR101567264B1 (en) Buffer device using induced electromotive force
US20150226507A1 (en) Recoil mitigating apparatus and methods
RU2726393C9 (en) Rail electromagnetic accelerator
RU2578910C1 (en) Device for reduction of recoil of aircraft gun with flywheel
Li et al. Experimental results from pseudoliquid armatures launched by two-turn railgun
RU2619628C1 (en) Recoil system - i
Lee et al. Design of a Recoil System for a Railgun

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200621