RU2705369C1 - Direct-expansion gas-dynamic device - Google Patents
Direct-expansion gas-dynamic device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705369C1 RU2705369C1 RU2018143292A RU2018143292A RU2705369C1 RU 2705369 C1 RU2705369 C1 RU 2705369C1 RU 2018143292 A RU2018143292 A RU 2018143292A RU 2018143292 A RU2018143292 A RU 2018143292A RU 2705369 C1 RU2705369 C1 RU 2705369C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- barrel
- muzzle
- vertical
- bore
- holes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области стрелково-пушечного вооружения и может быть использовано для снижения силы отдачи пороховых газов при выстреле, и снижения их негативного воздействия на боевой расчет в периоде последействия.The invention relates to the field of small arms and cannon armament and can be used to reduce the recoil force of powder gases during firing, and to reduce their negative impact on combat crew during the aftereffect.
Повышение могущества стрелково-пушечного вооружения приводит к существенному увеличению силы отдачи. Одним из инструментов ее снижения являются наствольные газодинамические устройства. При этом основным негативным следствием использования таких устройств является формируемое ими избыточное давление ударной волны, которое может превышать значения, установленные медицинскими нормами.Increasing the power of small arms and cannons leads to a significant increase in recoil force. One of the tools to reduce it are the barrel-type gas-dynamic devices. In this case, the main negative consequence of the use of such devices is the overpressure of the shock wave that they form, which can exceed the values established by medical standards.
Существуют конструкции наствольных газодинамических устройств, обеспечивающие рассеяние части потока пороховых газов через каналы различной формы в их корпусах при прохождении снаряда и вслед за ним, например наствольное газодинамическое устройство 105-мм орудия истребителя танков B1 Centauro (фиг. 1).There are designs of barreled gas-dynamic devices that provide dispersion of part of the flow of powder gases through channels of various shapes in their bodies during the passage of the projectile and after it, for example, the barrel-mounted gas-dynamic device of a 105-mm gun of the B1 Centauro tank fighter (Fig. 1).
Известна конструкция наствольного газодинамического устройства 120-мм танковой пушки ХМ360 [1], содержащая (фиг. 2) ствол 1 с отверстиями 2 вдоль его образующих и представляющих ствольный дульный тормоз, перекрытый по всей длине тормоза корпусом 3 с окнами 4 для прохода пороховых газов и отбойными гранями 5. Корпус 3 соосно скреплен со стволом 1 устройствами фиксации положения 6 и 7 для исключения его осевое перемещение по стволу. Положительным свойством конструкции является сохранение условий ведения снаряда в его полости, являющейся частью ствола. Основным недостатком такой конструкции является отсутствие управления структурой потока пороховых газов при выстреле с целью формирования желательных свойств дульного тормоза [2, 3]. Через отверстия 2 в стволе 1 происходит рассеяние энергии газового потока и последующее воздействие ослабленных таким образом газов с отбойными гранями 5 корпуса 3. Следствием принятой схемы является принципиальная невозможность получения высокого тянущего усилия устройства при выстреле, что обусловлено намеренным разделением процесса взаимодействия газов с поверхностями конструкции на последовательность подпроцессов в пространстве и времени, искусственным ослаблением энергии газов за счет их дросселирования через отверстия 2 в стенке ствола 1.A known design of a barrel-mounted gas-dynamic device of a 120-mm tank gun ХМ360 [1], containing (Fig. 2) a
Целью заявляемого изобретения является увеличение импульса тянущего силы пороховых газов за счет исключения разделения процесса их взаимодействия с поверхностями конструкции в пространстве и времени путем организации высокоскоростных потоков и существенного увеличения времени непосредственного воздействия на отбойные грани устройства при движении снаряда в полости устройства и после его вылета.The aim of the invention is to increase the impulse of the pulling force of the powder gases by eliminating the separation of the process of their interaction with the surfaces of the structure in space and time by organizing high-speed flows and significantly increasing the time it takes to directly impact the device faces when the projectile moves in the device cavity and after it leaves.
Эта цель достигается следующими изменениями конструкции прототипа.This goal is achieved by the following changes in the design of the prototype.
1. В дульной части ствола (фиг. 3) на расстоянии 0.90d от дульного среза сверху и снизу выполнены два продольных отверстия 2 длиной 3.65d и углом раскрытия в плане 104°. Отверстия 2 симметричны относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей, проходящих через геометрическую ось канала ствола. На дальних от дульного среза торцах отверстий 2 (фиг. 3) выполнены внутренние фаски с углом 20°. Стенки а и b обеспечивают ведение снаряда в полости устройства.1. In the muzzle of the barrel (Fig. 3) at a distance of 0.90d from the muzzle end, two
2. Корпус 3 (фиг. 4) содержит цилиндрическую часть А для размещения на наружной поверхности ствола, коническую часть В для начального формирования консолидированных потоков пороховых газов, профильную часть С для организации движения потоков пороховых газов с двумя вертикальными продольными стенками с и е (фиг. 5), симметричными относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей, проходящих через геометрическую ось канала ствола и расстоянием между стенками равным калибру d орудия, верхней и нижней дугообразными стенками ƒ и g с внутренним радиусом 0.90d, часть D с боковыми окнами 4 для истечения пороховых газов и отбойными гранями 5 для управления процессом истечения совместно с приливами 8. Длина окна 4 составляет 1.20d, высота 0.35d. Отбойные грани вертикальны и отклонены относительно направления выстрела на 110° (фиг. 6). В передней стенке 9 шириной 1.10d корпуса 3 выполнен цилиндрический прилив 10 для опоры на наружную поверхность ствола 1 в его дульной части. Совместная ширина отбойных граней 5 и передней стенки 9 в проекции на вертикальную плоскость, перпендикулярную оси канала ствола, составляет 2.50d. Для повышения жесткости приливов 8 на наружной поверхности профильной части D выполнены (фиг. 4) продольные ребра 11, соединенные с поперечными ребрами 12, скрепляющими верхние и нижние приливы 8. Элементы 8, 11, 12 образуют окна 13 и 14 для выхода пороховых газов из полости корпуса 3. Все компоненты корпус 3 представляют его как одну деталь. Окна 13 и 14 симметричны относительно горизонтальной плоскости, проходящей через ось канала ствола. Длина окна 14 составляет 1.44d, высота 0.77d. Толщина стенок корпуса определяется условиями его прочности при выстреле.2. Housing 3 (Fig. 4) contains a cylindrical part A for placement on the outer surface of the barrel, a conical part B for the initial formation of consolidated flows of powder gases, a profile part C for organizing the movement of flows of powder gases with two vertical longitudinal walls c and e (Fig. .5), symmetrical with respect to the vertical and horizontal planes passing through the geometric axis of the bore and the distance between the walls equal to the caliber d of the gun, the upper and lower arcuate walls ƒ and g with the inner they radius 0.90d, part D with
3. Устройства фиксации 6 и 7 (фиг. 7) крепятся разъемным соединением со стволом 1 и предотвращают осевое перемещение корпуса 3 относительно него.3. The
Работа устройства.The operation of the device.
При прохождении снарядом (фиг. 8) продольных отверстий 2 ствола 1 образуется зазор между корпусом снаряда и внутренней поверхностью переходной области корпуса, в который поступают на высокой скорости пороховые газы, опережая снаряд. Далее газы воздействуют на переднюю стенку 9 корпуса 3, выходят через окна 4 и 14, воздействуя на отбойные грани 5 (фиг. 9). Изначальная деформация формы потока газов и геометрические характеристики каналов течения обеспечивают поддержание структуры потока с разрушенным центральным ядром при движении снаряда в полости устройства и в периоде последействия. Встречное движение газов при выходе из окон 4 и окон 14 корпуса 3 обеспечивает снижение энергии дульной ударной волны. Основная масса газов истекает через окна 14, существенно меньшая часть - через окна 13 корпуса 3. Высокая скорость истечения газов формирует в дульной области структуру течения среды, при которой вынос основной энергии газов осуществляется не в сторону расположения орудийного расчета.When the projectile (Fig. 8) passes through the
Использованное в качества прототипа устройство имеет эффективность (около 40%), явно недостаточную для современных полевых орудий. Поэтому оценка возможностей заявленной конструкции проведена для внутрибаллистического процесса, аналогичного орудию 2А65, эффективность дульного тормоза которого составляет около 63%. Моделирование процесса функционирования заявляемой конструкции проведено, на полномасштабной трехмерной модели [3, 4, 5]. Область исследования течения ограничивалась параллелепипедом с размерами 2000×2000×800 мм. Граничные условия потока на входе соответствовали данным 152 мм гаубицы 2А65 для полного заряда и осколочно-фугасного снаряда ОФ425. Значения тянущих усилий по направлению выстрела для прототипа и модели заявленного изобретения показаны на фиг. 10. Отношение максимального значения тянущей силы модели к максимальному значению тянущей силы прототипа равно 1.4, отношение средних значений тянущих сил равно 2.94, отношение импульсов тянущих сил равно 3.13. Данные приведены к ограниченному диапазону времени моделирования Т=0.003 с. К этому моменту времени функционирование штатного дульного тормоза прототипа практически завершается.The device used as a prototype has an efficiency (about 40%), which is clearly insufficient for modern field tools. Therefore, the assessment of the capabilities of the claimed design was carried out for a ballistic process similar to the 2A65 gun, the muzzle brake efficiency of which is about 63%. Modeling of the functioning of the claimed design was carried out on a full-scale three-dimensional model [3, 4, 5]. The field of study of the flow was limited by a parallelepiped with dimensions of 2000 × 2000 × 800 mm. The boundary conditions of the inlet flow corresponded to the data of a 152 mm 2A65 howitzer for a full charge and a high explosive fragmentation shell OF425. The values of the pulling forces in the direction of the shot for the prototype and model of the claimed invention are shown in FIG. 10. The ratio of the maximum value of the pulling force of the model to the maximum value of the pulling force of the prototype is 1.4, the ratio of the average values of the pulling forces is 2.94, the ratio of the pulses of the pulling forces is 3.13. The data are reduced to a limited simulation time range T = 0.003 s. By this time, the functioning of the prototype muzzle brake is almost complete.
Свойства течения газов регистрировались датчиками, расположенными в горизонтальной плоскости симметрии параллелепипеда (фиг. 11). Характер изменения давлений в местах регистрации для прототипа и модели показан на фиг. 12. Данные регистрации свидетельствуют о том, что организация встречного движения газов способствует снижению избыточного давления. Характер распределения давления газов на внутренних поверхностях каналов течения устройства показан на фиг. 13.The properties of the gas flow were recorded by sensors located in the horizontal plane of symmetry of the parallelepiped (Fig. 11). The nature of the pressure changes at the registration points for the prototype and model is shown in FIG. 12. Registration data indicate that the organization of the oncoming gas movement helps to reduce excess pressure. The nature of the gas pressure distribution on the inner surfaces of the flow channels of the device is shown in FIG. 13.
Геометрические характеристики модели изобретения (фиг. 14А) находятся в границах геометрических характеристик дульного тормоза орудия 2А65 (фиг. 14В).The geometric characteristics of the model of the invention (Fig. 14A) are within the geometrical characteristics of the muzzle brake of the gun 2A65 (Fig. 14B).
Компоненты заявляемой конструкции наствольного газодинамического устройства показаны на фиг. 15.The components of the inventive design of a barrel gas-dynamic device are shown in FIG. fifteen.
По результатам моделирования процесса выстрела можно заключить, что заявленные цели реализуются в предлагаемой конструкции наствольного газодинамического устройства. При этом:According to the simulation results of the shot process, we can conclude that the stated goals are realized in the proposed design of the barrel gas-dynamic device. Wherein:
- увеличивается временя нахождения газов в камерах устройства за счет специальной организации каналов их опережающего снаряд течения над и под движущимся снарядом, что приводит к разрушению центрального ядра потока газов при движении снаряда в полости устройства, и формированию волн уплотнения потока, исключающих восстановление целостности центрального ядра поток газов в периоде последействия;- increases the time spent by gases in the chambers of the device due to the special organization of the channels of their leading projectile flow above and below the moving projectile, which leads to the destruction of the central core of the gas stream during the movement of the projectile in the cavity of the device, and the formation of wave compression flow, eliminating the restoration of the integrity of the central core of the stream gases in the aftereffect;
- увеличивается тянущая сила устройства за счет подвода газов к передней стенке и отбойным граням устройства без промежуточного рассеивания;- increases the pulling force of the device due to the supply of gases to the front wall and the baffle faces of the device without intermediate dispersion;
- увеличение импульса тянущего силы пороховых газов;- an increase in the impulse of the pulling force of the powder gases;
- снижается давление газов на выходе из устройства за счет потери их энергии во встречном взаимодействии;- reduced gas pressure at the outlet of the device due to the loss of their energy in the oncoming interaction;
- исключено негативное действие газов на снаряд вследствие его постоянного контакта с направляющими стенками ствола.- eliminated the negative effect of gases on the projectile due to its constant contact with the guide walls of the barrel.
Источники.Sources.
1. 120-ММ ПУШКА ДЛЯ ТАНКА БУДУЩЕГО MCS. http://otvaga2004.ru.1.120-MM TANK FOR THE FUTURE MCS. http://otvaga2004.ru.
2. Сергеев М.М. Теория и расчет дульных тормозов. - М.: Государственное издательство Оборонной промышленности, 1939. - 140 с. 2. Sergeev M.M. Theory and calculation of muzzle brakes. - M.: State Publishing House of the Defense Industry, 1939. - 140 p.
3. Орлов Ю.В., Ларман Э.К., Маликов В.Г. Устройство и проектирование стволов артиллерийских орудий. М.: Машиностроение, 1976. - 432 с. 3. Orlov Yu.V., Larman E.K., Malikov V.G. Arrangement and design of artillery barrels. M .: Mechanical Engineering, 1976 .-- 432 p.
4. Алямовский, A.A. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский. Учебно-методическое пособие. - СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 1040 с. 4. Alamovsky, A.A. SolidWorks 2007/2008. Computer modeling in engineering practice / A.A. Alamovsky. Teaching aid. - SPb .: BHV-Petersburg, 2008 .-- 1040 s.
5. Черчиньяни К. Теория и приложения уравнения Больцмана. М.: Мир, 1978. - 496 с. 5. Cherchinyani K. Theory and applications of the Boltzmann equation. M .: Mir, 1978.- 496 p.
6. Кривовичев Г.В. О расчете течений вязкой жидкости методом решеточных уравнений Больцмана. Компьютерные исследования и моделирование, 2013 т.5 №2 с. 165-178.6. Krivovichev G.V. On the calculation of viscous fluid flows by the method of lattice Boltzmann equations. Computer Research and Modeling, 2013 vol. 5 No. 2 p. 165-178.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143292A RU2705369C1 (en) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Direct-expansion gas-dynamic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143292A RU2705369C1 (en) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Direct-expansion gas-dynamic device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705369C1 true RU2705369C1 (en) | 2019-11-07 |
Family
ID=68501004
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018143292A RU2705369C1 (en) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Direct-expansion gas-dynamic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705369C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2774789C1 (en) * | 2021-04-30 | 2022-06-22 | Федеральное государственное военное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Muzzle brake |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2138000C1 (en) * | 1998-06-08 | 1999-09-20 | Баюров Константин Алексеевич | Muzzle brake |
RU2564780C2 (en) * | 2013-06-27 | 2015-10-10 | Николай Васильевич Галышкин | Muzzle brake |
RU2573866C2 (en) * | 2014-02-14 | 2016-01-27 | Максим Александрович Филиппов | Adjustable muzzle device |
RU2616086C1 (en) * | 2016-01-11 | 2017-04-12 | Александр Алексеевич Семенов | Combined muzzle brake of artillery weapon |
US20170343311A1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | Mark A. Deros | Muzzle Device |
-
2018
- 2018-12-06 RU RU2018143292A patent/RU2705369C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2138000C1 (en) * | 1998-06-08 | 1999-09-20 | Баюров Константин Алексеевич | Muzzle brake |
RU2564780C2 (en) * | 2013-06-27 | 2015-10-10 | Николай Васильевич Галышкин | Muzzle brake |
RU2573866C2 (en) * | 2014-02-14 | 2016-01-27 | Максим Александрович Филиппов | Adjustable muzzle device |
RU2616086C1 (en) * | 2016-01-11 | 2017-04-12 | Александр Алексеевич Семенов | Combined muzzle brake of artillery weapon |
US20170343311A1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | Mark A. Deros | Muzzle Device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2774789C1 (en) * | 2021-04-30 | 2022-06-22 | Федеральное государственное военное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Muzzle brake |
RU2826151C1 (en) * | 2023-03-27 | 2024-09-04 | Федеральное государственное военное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Method for redistribution of powder gases flow in channels of muzzle brake and design of muzzle brake |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CS238380B2 (en) | Cartridge for hand-operated fire arms | |
RU186256U1 (en) | Recoil compensator | |
RU2705369C1 (en) | Direct-expansion gas-dynamic device | |
WO2018005853A1 (en) | Muzzle brakes including unvented portions and related firearms and methods | |
RU2458308C1 (en) | Muzzle device | |
RU2604071C1 (en) | Traumatic cartridge for tubeless weapon | |
BG110591A (en) | Aerodynamically stabilized munition | |
RU2645194C1 (en) | Unitary pyro-pneumatic cartridge and chamber to it | |
RU2616086C1 (en) | Combined muzzle brake of artillery weapon | |
RU2726100C1 (en) | Multi-barrel universal spraying module with volley or shots | |
RU2789498C1 (en) | Muzzle brake | |
RU2760833C1 (en) | Muzzle brake compensator | |
RU138948U1 (en) | AMMUNITION "SMERCH" FOR FIRING WEAPONS | |
RU152680U1 (en) | CARTRIDGE FOR SMOOTHING GUNS | |
RU2774789C1 (en) | Muzzle brake | |
RU2817711C1 (en) | Small caliber muzzle brake | |
RU2817285C1 (en) | Method of shooting and muzzle brake | |
RU2781697C1 (en) | Static muzzle brake | |
RU2569690C2 (en) | Muzzle adapter for gun | |
WO2006123192A2 (en) | Method for imparting a rotation movement to a bullet in an arm barrel channel | |
RU2389963C2 (en) | Barrel to fire rubber bullets | |
RU2771397C1 (en) | Muzzle brake-compensator-flash absorber and the method for its manufacture | |
RU2263269C2 (en) | Firearms (versions) | |
RU2826151C1 (en) | Method for redistribution of powder gases flow in channels of muzzle brake and design of muzzle brake | |
RU2075030C1 (en) | Powder charge of artillery system with enhanced range of fire |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201207 |