RU2792791C1 - Method for automated determination of correction for wear of artillery barrel channel during ballistic fire preparation - Google Patents

Method for automated determination of correction for wear of artillery barrel channel during ballistic fire preparation Download PDF

Info

Publication number
RU2792791C1
RU2792791C1 RU2022109071A RU2022109071A RU2792791C1 RU 2792791 C1 RU2792791 C1 RU 2792791C1 RU 2022109071 A RU2022109071 A RU 2022109071A RU 2022109071 A RU2022109071 A RU 2022109071A RU 2792791 C1 RU2792791 C1 RU 2792791C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charging chamber
gun
barrel
wear
gun barrel
Prior art date
Application number
RU2022109071A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Соловьев
Александр Иожефович Цаплюк
Павел Вячеславович Филатов
Роман Борисович Тарас
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва"
Application granted granted Critical
Publication of RU2792791C1 publication Critical patent/RU2792791C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: methods of ballistic preparation of firing of artillery pieces.
SUBSTANCE: method for automated determination of the correction for wear of the bore of an artillery gun in the initial velocity of the projectile during ballistic preparation of firing is as follows. A screen is installed on the muzzle, reflecting probing acoustic signals. Two sound ducts are installed in the gun bolt wedge, one of which is inserted into the charging chamber and the gun barrel, to probe an acoustic signal, the frequency of which changes, for example, according to a sawtooth principle. The second sound duct is used to output the acoustic signal reflected from the walls of the charging chamber and the gun barrel, to determine the maximum resonant frequency of the charging chamber and the gun barrel, at which the signal is clearly distinguishable at the noise level. Based on to the maximum resonant frequency, the total volume of the charging chamber and the gun barrel is calculated taking into account the speed of sound in the air; the total area of the holes and the length of the transmitting and receiving acoustic waveguides, as well as the harmonic number of the maximum resonant frequency of the acoustic signal. Then the projectile is sent into the channel of the rifled barrel and the bolt wedge is closed and its volume is calculated from the maximum resonant frequency of the charging chamber.
EFFECT: provision of an automated determination of the correction for wear of the bore of an artillery gun, as well as the simplification of measurements in the field.
3 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способам баллистической подготовки стрельбы артиллерийских орудий.SUBSTANCE: invention relates to methods of ballistic preparation of firing of artillery pieces.

Баллистическая подготовка орудия включает определение поправок на стрельбу из-за [1]:The ballistic preparation of the gun includes the determination of corrections for firing due to [1]:

- износа канала ствола орудия;- wear of the bore of the gun;

- отклонения от нормальной (+15°С) температуры метательного заряда;- deviations from the normal (+15°C) temperature of the propellant charge;

- изменения свойств партии метательных зарядов;- changes in the properties of a batch of propellant charges;

- баллистических характеристик снарядов.- ballistic characteristics of projectiles.

Уровень техникиState of the art

Изобретение предполагает способ определения поправки на стрельбу из-за износа канала ствола орудия. При стрельбе из артиллерийских орудий с нарезным каналом ствола износ характеризуется удлинением зарядной каморы, что приводит к увеличению ее объема и снижению начальной скорости снаряда [1]. Для штатных артиллерийских орудий при достижении максимально допустимого износа уменьшение начальной скорости снаряда достигает 6%, что соответствует ошибке по дальности до 1 км [2].The invention involves a method for determining the correction for shooting due to wear of the bore of the gun. When firing from artillery guns with a rifled bore, wear is characterized by elongation of the charging chamber, which leads to an increase in its volume and a decrease in the muzzle velocity of the projectile [1]. For regular artillery pieces, when the maximum allowable wear is reached, the decrease in the initial velocity of the projectile reaches 6%, which corresponds to a range error of up to 1 km [2].

В настоящее время износ канала ствола нарезных орудий определяют по удлинению зарядной каморы вручную с помощью прибора ПЗК [1, 2]. По измеренному удлинению зарядной каморы с помощью таблиц стрельбы или вычислительных устройств определяют поправку на стрельбу. Время на развертывание прибора ПЗК, подготовку его к работе и определение параметра для шести орудийной батареи достигает 30 мин. Определение начальной скорости снаряда из-за износа канала ствола может определяться по результатам стрельб с помощью артиллерийской баллистической станции, время определения параметра для батареи достигает 15 мин. Кроме того, для повышения эффективности стрельбы артиллерийских орудий с различным износом в дивизионе производится перекомлектование батарей орудиями, с близкими по износу канала ствола [1].At present, the wear of the barrel bore of rifled guns is determined by manually lengthening the charging chamber using the PZK device [1, 2]. According to the measured elongation of the charging chamber, using firing tables or computing devices, a correction for firing is determined. The time for deploying the slam-shut device, preparing it for operation, and determining the parameter for a six-gun battery reaches 30 minutes. The determination of the initial velocity of the projectile due to bore wear can be determined by the results of firing using an artillery ballistic station, the time for determining the parameter for the battery reaches 15 minutes. In addition, in order to increase the firing efficiency of artillery pieces with different wear in the division, the batteries are re-equipped with guns with similar bore wear [1].

Недостатки данных способов очевидны. Они не оперативны, трудоемки, требуют дополнительных мероприятий. А использование артиллерийской баллистической станции не применимо при внезапных коротких огневых налетах, скорострельности орудия более 5 выстрелов минуту и при стрельбе высокоточными боеприпасами.The disadvantages of these methods are obvious. They are not operational, time-consuming, require additional measures. And the use of an artillery ballistic station is not applicable for sudden short fire raids, a gun rate of more than 5 rounds a minute and when firing precision-guided ammunition.

Аналогом данного технического решения является способ бесстрельбового определения и учета индивидуальных поправок на изменение начальной скорости снаряда для орудия (патент RU 2206042 на изобретение заявка: 2001114587/02 МПК7 F41G 3/12 опубликован: 10.06.2003.An analogue of this technical solution is a method for non-shooting determination and accounting for individual corrections for changing the initial velocity of the projectile for the gun (patent RU 2206042 for the invention application: 2001114587/02 IPC 7 F41G 3/12 published: 10.06.2003.

В данном аналоге предлагается способ бесстрельбового метода определения поправок на изменение начальной скорости снаряда при подготовке орудия к стрельбе. При этом обеспечивается ввод установленной поправки на изменение начальной скорости снаряда в баллистический вычислитель, системы управления огнем, определяемой износом канала конкретного ствола и конкретной партии выстрелов, предполагаемых к использованию в боевой работе объекта для последующего учета ее при наведении орудия. Это достигается тем, что способ бесстрельбового определения и учета индивидуальных поправок для орудия на начальную скорость снаряда включает:This analog proposes a method for a non-shooting method for determining corrections for changes in the initial velocity of a projectile when preparing a gun for firing. This ensures that the established correction for the change in the initial velocity of the projectile is entered into the ballistic computer, the fire control system, determined by the wear of the channel of a particular barrel and a particular batch of shots intended for use in the combat operation of the object for subsequent accounting for it when aiming the gun. This is achieved by the fact that the method of non-shooting determination and taking into account individual corrections for the gun to the muzzle velocity of the projectile includes:

- измерение изменения диаметра канала ствола в каморной части и калиберной части в заданных сечениях по длине канала ствола и определение профиля сечения с высокой точностью;- measuring the change in the diameter of the bore in the chamber part and the caliber part in given sections along the length of the bore and determining the profile of the section with high accuracy;

- определение глубины досыла снаряда в изношенный ствол используемого орудия (измерение или расчет) и вычисление по глубине досыла уточненного объема каморы в заснарядном пространстве;- determination of the depth of the chambering of the projectile into the worn barrel of the used gun (measurement or calculation) and the calculation of the depth of chambering of the adjusted volume of the chamber in the shell space;

- вычисление коэффициентов согласования баллистического решения по величине начальной скорости и максимальному баллистическому давлению, указанных в формуляре партии выстрелов, вычисление начальной скорости снаряда используемой партии из используемого ствола с учетом уточненного объема каморы и износа канала ствола, вычисление индивидуальной поправки на изменение начальной скорости, одновременно учитывающей поправки из-за свойств партии и из-за износа канала ствола. Вычисления проводятся с использованием программы ЭВМ по утвержденной методике расчета внутренней баллистики, получившей экспериментальное подтверждение;- calculation of ballistic solution matching coefficients according to the initial velocity and maximum ballistic pressure specified in the form of the batch of shots, calculation of the initial velocity of the projectile of the used batch from the used barrel, taking into account the adjusted volume of the chamber and the wear of the barrel bore, calculating the individual correction for the change in the initial velocity, which simultaneously takes into account corrections due to batch properties and due to bore wear. Calculations are carried out using a computer program according to the approved method for calculating internal ballistics, which has received experimental confirmation;

- ввод определенной индивидуальной поправки в канал изменения начальной скорости снаряда в баллистический вычислитель системы управления огнем объекта, либо учет ее при подготовке исходных установок стрельбы для орудий, не имеющих системы управления огнем, либо способа введения поправки в системы управления огнем.- entering a certain individual correction into the channel for changing the initial velocity of the projectile into the ballistic computer of the object's fire control system, or taking it into account when preparing the initial firing settings for guns that do not have a fire control system, or a method for introducing corrections into fire control systems.

К недостаткам этого метода можно отнести высокую трудоемкость и большие затраты времени измерения, а также изменения диаметра канала ствола в каморной и калиберной частях в заданных сечениях по длине канала ствола и определение профиля сечения. Другим аналогом данного технического решения является способ измерения износа канала ствола и устройство для его осуществления (патент RU 2368885 на изобретение заявка: 2007125489/28 МПК G01N 3/56, G01B 13/12, F41A 31/02 (2006.01) опубликован: 27.09.2009 Бюл. №27.The disadvantages of this method include high labor intensity and time-consuming measurements, as well as changes in the diameter of the bore in the chamber and caliber parts in given sections along the length of the bore and determination of the section profile. Another analogue of this technical solution is a method for measuring the wear of the bore and a device for its implementation (patent RU 2368885 for the invention application: 2007125489/28 IPC G01N 3/56, G01B 13/12, F41A 31/02 (2006.01) published: 27.09.2009 Bulletin No. 27.

Так как износ канала ствола приводит к падению начальной скорости снаряда вследствие прорыва пороховых газов, для измерения износа предлагается использовать принципы гидроаэромеханики. Принципы аэромеханики широко применяются в машиностроении для диагностики износа деталей поршневой группы двигателей внутреннего сгорания, по степени сжатия воздуха (пиковые манометры или компрессометры).Since the wear of the barrel bore leads to a drop in the initial velocity of the projectile due to the breakthrough of powder gases, it is proposed to use the principles of hydroaeromechanics to measure wear. The principles of aeromechanics are widely used in mechanical engineering to diagnose the wear of parts of the piston group of internal combustion engines, according to the degree of air compression (peak pressure gauges or compression meters).

В гидродинамике и газодинамике вещество, протекающее по трубе, принято называть жидкостью, независимо от того, в каком агрегатном состоянии оно находится, жидком или газообразном.In hydrodynamics and gas dynamics, a substance flowing through a pipe is usually called a liquid, regardless of whether it is in a state of aggregation, liquid or gaseous.

В классической гидродинамике рассматривается задача о падении напора жидкости в трубе круглого сечения за счет преодоления сопротивления течению. Выделяется два вида сопротивлений:In classical hydrodynamics, the problem of the pressure drop of a liquid in a pipe with a circular cross section is considered due to overcoming the flow resistance. There are two types of resistance:

- сопротивления, проявляющиеся по всей длине потока, обусловленные силами трения частиц жидкости друг о друга и о стенки, ограничивающие поток;- resistances that manifest themselves along the entire length of the flow, due to the forces of friction of fluid particles against each other and against the walls that restrict the flow;

- местные сопротивления, обусловленные разного рода препятствиями, установленными в потоке, приводящим к изменениям величины или направления скорости течения жидкости.- local resistance due to various kinds of obstacles installed in the flow, leading to changes in the magnitude or direction of the fluid flow velocity.

Если в исследуемый ствол поместить цилиндр с известными размерами, то задача измерения внутреннего диаметра ствола сводится к измерению расхода жидкости через кольцевой зазор.If a cylinder with known dimensions is placed in the investigated wellbore, then the problem of measuring the internal diameter of the wellbore is reduced to measuring the fluid flow through the annular gap.

Наиболее простыми и вместе с тем точными способами измерения расхода жидкости являются объемный и весовой.The simplest and at the same time accurate methods for measuring fluid flow are volumetric and gravimetric.

При объемном способе измерения протекающая в исследуемом стволе жидкость поступает в специально тарированный сосуд-мерник, время наполнения которого точно фиксируется по секундомеру.With the volumetric method of measurement, the liquid flowing in the investigated shaft enters a specially calibrated measuring vessel, the filling time of which is accurately recorded by a stopwatch.

При весовом способе взвешиванием находят вес жидкости, поступившей в мерник за некоторое фиксированное время Т, определяют ее массу, массовый расход и, зная плотность жидкости, вычисляют объемный расход.In the weight method, by weighing, the weight of the liquid entering the measuring tank for some fixed time T is found, its mass, mass flow rate are determined, and, knowing the density of the liquid, the volume flow rate is calculated.

Известно аналитическое решение задачи осевого течения жидкости под действием перепада давлений в кольцевом зазоре, образованном двумя соосно расположенными цилиндрическими поверхностями (см. например Жоховский М.К. Теория и расчет приборов с неуплотненным поршнем М.: 1966).An analytical solution to the problem of axial fluid flow under the action of a pressure drop in the annular gap formed by two coaxially arranged cylindrical surfaces is known (see, for example, Zhokhovskiy MK Theory and calculation of devices with an unsealed piston, M.: 1966).

Для фрикционного ламинарного течения жидкости расход в зазоре между цилиндром (внутренней поверхностью канала ствола) и неподвижным поршнем (измерительным цилиндром), если зазор b мал по сравнению с диаметром D, и если поршень расположен в цилиндре не соосно, а с максимальным эксцентриситетом (касание), определяется выражением:For frictional laminar fluid flow, the flow rate in the gap between the cylinder (the inner surface of the bore) and the fixed piston (measuring cylinder), if the gap b is small compared to the diameter D, and if the piston is located in the cylinder not coaxially, but with maximum eccentricity (touch) , is determined by the expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Q - расход жидкости;where Q - fluid flow;

D - диаметр измерительного цилиндра;D is the diameter of the measuring cylinder;

bo - износ канала ствола;b o - bore wear;

Р - давление в казенной части ствола;P - pressure in the breech breech;

μ - кинематическая вязкость жидкости;μ is the kinematic viscosity of the liquid;

l - длина измерительного цилиндра, помещенного в ствол.l is the length of the measuring cylinder placed in the barrel.

Использование принципов гидроаэромеханики позволяет перейти от измерения линейного размера износа в точке касания измерительного колка к измерению расхода жидкости в кольцевом зазоре, который является функцией износа канала ствола.Using the principles of hydroaeromechanics allows you to move from measuring the linear size of wear at the point of contact of the measuring pin to measuring the fluid flow in the annular gap, which is a function of bore wear.

Способ измерения износа канала ствола и устройство для его осуществления (варианты) способ измерения износа канала ствола (фиг. 1), включает установку в нужное сечение канала ствола 1 измерительного цилиндра 2 с известными геометрическими размерами, создание в казенной части ствола избыточного давления измерительной жидкости или газа и измерение расхода измерительной жидкости или газа, вытекающих через кольцевой зазор из дульной части ствола. Реализация способа возможна в виде аэродинамических или гидродинамических измерений.A method for measuring bore wear and a device for its implementation (versions) a method for measuring bore wear (Fig. 1), includes installing a measuring cylinder 2 with known geometric dimensions in the desired section of the bore 1, creating excess pressure of the measuring fluid in the breech breech or gas and measuring the flow rate of the measuring liquid or gas flowing through the annular gap from the muzzle of the barrel. The implementation of the method is possible in the form of aerodynamic or hydrodynamic measurements.

На (фиг. 1) изображено устройство для измерения износа канала ствола на основе аэродинамических измерений, которое содержит помещаемый внутрь ствола 1 измерительный цилиндр 2 с известными геометрическими размерами, компрессор или баллон с сжатым воздухом 6, магистральный вентиль 8, редуктор для регулирования давления 9 и манометр для его измерения 10, фланец для подвода сжатого воздуха к казенной части ствола 4, заглушек для эжекторных отверстий 12, выходной фланец 5 с фиксатором 11 установочной штанги 3, устанавливаемый в дульный срез, линию свободного сброса 7 и ротаметр для измерения расхода воздуха 13.On (Fig. 1) shows a device for measuring wear of the bore on the basis of aerodynamic measurements, which contains a measuring cylinder 2 placed inside the barrel 1 with known geometric dimensions, a compressor or compressed air cylinder 6, a main valve 8, a pressure regulator 9 and a manometer for measuring it 10, a flange for supplying compressed air to the breech 4, plugs for ejector holes 12, an outlet flange 5 with a lock 11 of the mounting rod 3 installed in the muzzle, a free discharge line 7 and a rotameter for measuring air flow 13.

Для проведения измерений износа аэродинамическим методом осуществляют:To measure wear by the aerodynamic method, the following is carried out:

- приведение ствола в горизонтальное положение;- bringing the trunk to a horizontal position;

- соединение измерительного цилиндра с установочной штангой;- connection of the measuring cylinder with the adjusting rod;

- введение в нужное сечение ствола измерительного цилиндра;- introduction into the desired section of the barrel of the measuring cylinder;

- установку дульного фланца с отверстиями для установочной штанги и выпуска воздуха;- installation of a muzzle flange with holes for the mounting rod and air outlet;

- установку герметизирующего фланца для подачи сжатого воздуха в казенную часть ствола;- installation of a sealing flange for supplying compressed air to the breech breech;

- установку заглушек на эжекторные отверстия;- installation of plugs on the ejector holes;

- подключение воздушной линии к герметизирующему фланцу;- connection of the air line to the sealing flange;

- установку с помощью редуктора и манометра необходимого значения избыточного давления в казенной части ствола;- installation with the help of a reducer and a pressure gauge of the required value of excess pressure in the breech breech;

- определение положения поплавка ротаметра;- determination of the position of the rotameter float;

- определение износа канала ствола по тарировочному графику.- determination of wear of the barrel bore according to the calibration schedule.

Сжатый воздух, поданный в герметизированную казенную часть ствола, пройдя через кольцевой зазор между внутренней поверхностью ствола и наружной поверхностью измерительного цилиндра, дросселируется до атмосферного давления в линии свободного сброса. Расход воздуха, измеренный с помощью ротаметра, является функцией износа канала ствола.Compressed air supplied to the sealed breech, passing through the annular gap between the inner surface of the barrel and the outer surface of the measuring cylinder, is throttled to atmospheric pressure in the free discharge line. Air flow measured with a rotameter is a function of bore wear.

Устройство для измерения износа канала ствола (фиг. 2) на основе гидродинамических измерений, которое содержит помещаемый внутрь ствола 1 измерительный цилиндр 2 с известными геометрическими размерами, резервуар с маслом 14, магистральный вентиль 8, масляный насос 15, редуктор для регулирования давления 9 и манометр для его измерения 10, фланец для подвода масла к казенной части ствола 4, заглушек для эжекторных отверстий 12, выходной дульный фланец 5 с фиксатором 11 установочной штанги 3, устанавливаемый в дульный срез, линию свободного сброса 7, мерный сосуд 16 и секундомер для измерения времени его заполнения 17. Дульный фланец 5 содержит фиксатор установочной штанги и отсчетный индекс для определения положения измерительного цилиндра 2. Путем перемещения измерительного цилиндра возможно осуществление измерения износа в любом сечении ствола. Отсчет положения измерительного цилиндра осуществляется по шкале, нанесенной на установочную штангу. Для достижения высокой точности измерений возможно изменение величины избыточного давления масла в казенной части ствола в широких пределах. Верхняя граница давления определяется условием ламинарного течения жидкости в кольцевом зазоре. Тип манометра выбирается в соответствии с заданной точностью измерений (погрешность наиболее точных эталонных манометров 0.002-0.005%).A device for measuring the wear of the bore (Fig. 2) based on hydrodynamic measurements, which contains a measuring cylinder 2 placed inside the barrel 1 with known geometric dimensions, an oil reservoir 14, a main valve 8, an oil pump 15, a pressure regulator 9 and a pressure gauge for its measurement 10, a flange for supplying oil to the breech 4, plugs for ejector holes 12, an outlet muzzle flange 5 with a lock 11 of an installation rod 3 installed in the muzzle, a free discharge line 7, a measuring vessel 16 and a stopwatch for measuring time its filling 17. The muzzle flange 5 contains a mounting rod lock and a reference index for determining the position of the measuring cylinder 2. By moving the measuring cylinder, it is possible to measure wear in any section of the barrel. The reading of the position of the measuring cylinder is carried out according to the scale applied to the adjusting rod. To achieve high measurement accuracy, it is possible to change the value of excess oil pressure in the breech breech within a wide range. The upper pressure limit is determined by the condition of laminar fluid flow in the annular gap. The type of pressure gauge is selected in accordance with the specified measurement accuracy (the error of the most accurate reference pressure gauges is 0.002-0.005%).

Для проведения измерений износа гидродинамическим методом осуществляют:To measure wear by the hydrodynamic method, the following is carried out:

- приведение ствола в горизонтальное положение;- bringing the trunk to a horizontal position;

- соединение измерительного цилиндра с установочной штангой;- connection of the measuring cylinder with the adjusting rod;

- введение в нужное сечение ствола измерительного цилиндра;- introduction into the desired section of the barrel of the measuring cylinder;

- установку дульного фланца с отверстиями для установочной штанги и выпуска масла;- installation of a muzzle flange with holes for the mounting rod and oil outlet;

- установку герметизирующего фланца для подачи масла в казенную часть ствола;- installation of a sealing flange for supplying oil to the breech breech;

- установку заглушек на эжекторные отверстия;- installation of plugs on the ejector holes;

- подключение масляного насоса к герметизирующему фланцу;- connection of the oil pump to the sealing flange;

- установку с помощью редуктора и манометра необходимого значения избыточного давления в казенной части ствола;- installation with the help of a reducer and a pressure gauge of the required value of excess pressure in the breech breech;

- достижение установившегося режима истечения масла;- Achieving a steady state of oil flow;

- сбор масла, вытекающего из дульной части ствола в специальный мерник;- collection of oil flowing from the muzzle of the barrel into a special dipstick;

- измерение с помощью секундомера времени заполнения мерника маслом;- measurement with a stopwatch of the time of filling the measuring tank with oil;

- определение износа канала ствола по тарировочному графику.- determination of wear of the barrel bore according to the calibration schedule.

К недостаткам этого метода можно отнести сложность проведения всего комплекса работ в полевых условиях по измерению износа в заданном сечении ствола, путем перемещения измерительного цилиндра, а также высокую трудоемкость и большие затраты времени при проведении данных работ.The disadvantages of this method include the complexity of carrying out the entire complex of work in the field to measure wear in a given section of the trunk by moving the measuring cylinder, as well as high labor intensity and time consuming in carrying out these works.

Прототипом данного технического решения является способ автоматизированного определения поправки на износ канала ствола артиллерийского орудия в начальной скорости снаряда при баллистической подготовки стрельбы (патент RU 2327944 на изобретение заявка: 2006135598 МПК F41G 3/12 (2006.01) опубликован: 27.06.2008 Бюл. №18).The prototype of this technical solution is a method for automatically determining the correction for wear of the bore of an artillery gun in the muzzle velocity of the projectile during ballistic preparation of firing (patent RU 2327944 for the invention application: 2006135598 IPC F41G 3/12 (2006.01) published: 27.06.2008 Bull. No. 18) .

Способ автоматизированного определения поправки на износ канала ствола артиллерийского орудия в начальной скорости снаряда при баллистической подготовки стрельбы включает следующие операции: устанавливают газорасходный датчик в клин затвора орудия, определяют герметичный объем зарядной каморы путем подачи газа в камору через газорасходный датчик, в автоматизированном режиме считывают сигнал с газорасходного датчика, значение которого пропорционально объему зарядной каморы и износу канала ствола, и учитывают это значение при расчете поправки на износ канала ствола в начальной скорости снаряда.The method for automated determination of the correction for wear of the bore of an artillery gun in the initial velocity of the projectile during ballistic preparation of firing includes the following operations: a gas flow sensor is installed in the wedge of the gun breech, the hermetic volume of the charging chamber is determined by supplying gas to the chamber through the gas flow sensor, the signal is read in an automated mode from gas flow sensor, the value of which is proportional to the volume of the charging chamber and the wear of the bore, and take this value into account when calculating the correction for wear of the bore in the muzzle velocity of the projectile.

Работа прототипа поясняется на рисунке (фиг. 3).The work of the prototype is illustrated in the figure (Fig. 3).

Согласно изобретению, в клин затвора 18 с ударником 19 устанавливается газорасходный датчик 20. При досылке в канал нарезного ствола 1 снаряда 21 и закрытии клина затвора зарядная камора будет представлять собой герметичный объем, выдерживающий давление не менее 15 МПа. В данный объем через газорасходный датчик подается газ (воздух и др.), подача которого прекращается при достижении определенного давления, и с газорасходного датчика считывают сигнал, пропорциональный объему зарядной каморы и износу канала ствола, значение которого в автоматическом режиме учитывается при расчете и введении поправки в начальную скорость снаряда.According to the invention, a gas flow sensor 20 is installed in the wedge of the bolt 18 with the striker 19. When the projectile 21 is sent into the channel of the rifled barrel 1 and the wedge of the bolt is closed, the charging chamber will be a sealed volume that can withstand a pressure of at least 15 MPa. Gas (air, etc.) is supplied to this volume through the gas flow sensor, the supply of which stops when a certain pressure is reached, and a signal proportional to the volume of the charging chamber and the wear of the barrel bore is read from the gas flow sensor, the value of which is automatically taken into account when calculating and introducing an amendment to the initial velocity of the projectile.

Недостатком прототипа также явлется сложность проведения всего комплекса работ в полевых условиях.The disadvantage of the prototype is also the complexity of the entire complex of works in the field.

Технической задачей изобретения является автоматизированное определение поправки на износ канала ствола артиллерийского орудия при баллистической подготовке стрельбы.The technical objective of the invention is the automated determination of the correction for wear of the bore of an artillery gun during ballistic preparation of firing.

Указанный результат достигается тем, способ автоматизированного определения поправки на износ канала ствола артиллерийского орудия в начальной скорости снаряда, с последующим вводом поправки пропорциональной объему зарядной каморы и ствола орудия в систему подготовки стрельбы, отличающийся тем, что на дульном срезе устанавливают экран отражающий зондирующие акустические сигналы, устанавливают в клин затвора орудия два звуковода, по одному из которых вводят в зарядную камору и ствол орудия зондирующий акустический сигнал, частота которого изменяется, например, по пилообразному закону, а по второму звуководу выводят отраженный от стенок зарядной каморы и ствола орудия акустический сигнал, определяют максимальную резонансную частоту зарядной каморы и ствола орудия на которой сигнал хорошо различим на уровне шумов и по максимальной резонансной частоте вычисляют объем зарядной каморы и ствола орудия по формуле:This result is achieved by the method of automated determination of the correction for wear of the bore of the artillery gun barrel in the muzzle velocity of the projectile, followed by the introduction of a correction proportional to the volume of the charging chamber and the gun barrel into the firing preparation system, characterized in that a screen reflecting probing acoustic signals is installed on the muzzle, two sound guides are installed in the wedge of the gun bolt, one of which is used to introduce a probing acoustic signal into the charging chamber and the gun barrel, the frequency of which changes, for example, according to a sawtooth law, and the second sound guide outputs the acoustic signal reflected from the walls of the charging chamber and the gun barrel, determine the maximum resonant frequency of the charging chamber and the gun barrel at which the signal is clearly distinguishable at the noise level and the volume of the charging chamber and the gun barrel is calculated from the maximum resonant frequency using the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
с - скорость звука в воздухе; S, L - суммарная площадь отверстий и длина передающего и приемного акустических волноводов, соответственно; n - номер гармоники максимальной резонансной частоты акустического сигнала.Where
Figure 00000003
c is the speed of sound in air; S, L - the total area of the holes and the length of the transmitting and receiving acoustic waveguides, respectively; n is the harmonic number of the maximum resonant frequency of the acoustic signal.

На фигуре 4 приведена схема проведения экспериментов по определению объема зарядной каморы и ствола орудия. Согласно изобретению, предлагается в казенной части ствола 1 установить фланец 4 с входным 22 и выходным 23 акустическими волноводами. По входному волноводу 22 от излучателя акустических волн 24 вводят в зарядную камору и ствол орудия 1 зондирующий акустический сигнал, частота которого изменяется, например, по пилообразному закону. Отраженный от стенок зарядной каморы и ствола орудия акустический сигнал принимается приемником акустических волн 25 и направляется в вычислительный модуль генерации и обработки акустических сигналов 26. Ствол орудия 1 на дульном срезе закрывают экраном (фланцем) 5, который отражает акустические волны. При этом ствол орудия закрытый с двух сторон представляет акустический резонатор, в котором звук распространяется как продольная волна сжатия, заставляя молекулы воздуха двигаться вперед и назад вдоль ствола. Внутри ствола образуется стоячая акустическая волна, частота которой зависит от объема зарядной каморы и ствола. Замкнутый экраном 5 воздух в стволе резонирует на n-частотах. Все гармоники закрытого с двух сторон ствола орудия, имеют узлы на дульном срезе и в казенной части ствола 1. Резонансные частоты fi суммарного объема V0 зарядной каморы и ствола орудия 1, с учетом суммарной площади - S отверстий передающего 22 и приемного 23 акустических волноводов и их суммарной длины - L, определяются формулой:The figure 4 shows a diagram of the experiments to determine the volume of the charging chamber and the gun barrel. According to the invention, it is proposed to install the flange 4 with the input 22 and output 23 acoustic waveguides in the breech 1 of the barrel. Through the input waveguide 22 from the emitter of acoustic waves 24, a probing acoustic signal is introduced into the charging chamber and the barrel of the gun 1, the frequency of which varies, for example, according to a sawtooth law. The acoustic signal reflected from the walls of the charging chamber and the gun barrel is received by the acoustic wave receiver 25 and sent to the computing module for generating and processing acoustic signals 26. The gun barrel 1 at the muzzle is covered with a screen (flange) 5, which reflects acoustic waves. In this case, the gun barrel, closed on both sides, represents an acoustic resonator in which sound propagates as a longitudinal compression wave, forcing air molecules to move back and forth along the barrel. A standing acoustic wave is formed inside the barrel, the frequency of which depends on the volume of the charging chamber and the barrel. Closed screen 5 air in the barrel resonates at n-frequencies. All harmonics of the gun barrel closed on both sides have nodes at the muzzle and in the breech 1. Resonance frequencies f i of the total volume V 0 of the charging chamber and gun barrel 1, taking into account the total area - S of the holes of the transmitting 22 and receiving 23 acoustic waveguides and their total length - L, are determined by the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где n - номер гармоники акустического сигнала. Обозначим:where n is the number of acoustic signal harmonics. Denote:

Figure 00000005
Figure 00000005

С учетом введенного обозначения, формулу (1) перепишем в виде:Taking into account the introduced notation, formula (1) can be rewritten in the form:

Figure 00000006
Figure 00000006

Чувствительность измерительной системы будет определяться соотношением df/dV0. Дифференцируя соотношение (2), получим:The sensitivity of the measuring system will be determined by the ratio df/dV 0 . Differentiating relation (2), we obtain:

Figure 00000007
Figure 00000007

Тогда чувствительность измерительной системы будет:Then the sensitivity of the measuring system will be:

Figure 00000008
Figure 00000008

Принимая во внимание, что n=fn/f1 соотношение (3) перепишем в виде:

Figure 00000009
Taking into account that n=f n /f 1 we rewrite relation (3) in the form:
Figure 00000009

Как следует из соотношения (4), чувствительность измерительной системы пропорциональна номеру гармоники акустического сигнала, то есть чем выше измеряемая резонансная частота, тем больше чувствительность измерительной системы. Для этого по акустическому волноводу 22 вводят зондирующие акустические сигналы, частота которых изменяется, например, по пилообразному закону и определятся максимальная резонансная частота зарядной каморы и ствола орудия, на которой сигнал хорошо различим на уровне шумов. Измерив максимальную резонансную частоту орудийной полости fmax, ее объем определяем по формуле:As follows from relation (4), the sensitivity of the measuring system is proportional to the number of harmonics of the acoustic signal, that is, the higher the measured resonant frequency, the greater the sensitivity of the measuring system. To do this, probing acoustic signals are introduced through the acoustic waveguide 22, the frequency of which changes, for example, according to a sawtooth law and the maximum resonant frequency of the charging chamber and the gun barrel is determined, at which the signal is clearly distinguishable at the noise level. Having measured the maximum resonant frequency of the gun cavity f max , its volume is determined by the formula:

Figure 00000010
Figure 00000010

где

Figure 00000011
с - скорость звука в воздухе; S, L - суммарная площадь отверстий и длина передающего и приемного акустических волноводов, соответственно; n - номер гармоники максимальной резонансной частоты акустического сигнала.Where
Figure 00000011
c is the speed of sound in air; S, L - the total area of the holes and the length of the transmitting and receiving acoustic waveguides, respectively; n is the harmonic number of the maximum resonant frequency of the acoustic signal.

Вторым этапом досылают снаряд в канал нарезного ствола и закрывают клин затвора, определяют максимальную резонансную частоту зарядной каморы и вычисляют ее объем Vзк.In the second stage, the projectile is sent into the channel of the rifled barrel and the wedge of the shutter is closed, the maximum resonant frequency of the charging chamber is determined and its volume V c is calculated.

Figure 00000012
Figure 00000012

На фигуре 5, приведена схема проведения экспериментов по определению объема зарядной каморы. Данный эксперимент отличается от первого тем, что досылают снаряд 7 в канал нарезного ствола и закрывают клин затвора, определяют резонансные частоты сигналов отраженных от стенок зарядной каморы.Figure 5 shows a diagram of the experiments to determine the volume of the charging chamber. This experiment differs from the first one in that projectile 7 is sent into the channel of the rifled barrel and the bolt wedge is closed, the resonant frequencies of the signals reflected from the walls of the charging chamber are determined.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по способу, является следующая совокупность действий:New features that have significant differences in method are the following set of actions:

1. Ствол орудия на дульном срезе закрывают экраном (фланцем) отражающим акустические волны обратно в ствол орудия и зарядную камору;1. The gun barrel at the muzzle is closed with a screen (flange) that reflects acoustic waves back into the gun barrel and charging chamber;

2. Направляют по волноводу акустические сигналы частота которых изменяется, например, по пилообразному закону, возбуждают стоячие акустические волны (резонансы) на собственных частотах зарядной каморы и ствола орудия (резонатора);2. Acoustic signals are sent along the waveguide, the frequency of which changes, for example, according to a sawtooth law, excite standing acoustic waves (resonances) at the natural frequencies of the charging chamber and the gun barrel (resonator);

3. По акустическому волноводу принимают ряд резонансных частот акустических сигналов, определяют максимальную резонансную частоту зарядной каморы и ствола орудия на которой сигнал хорошо различим на уровне шумов отраженных от стенок зарядной каморы и ствола орудия;3. A number of resonant frequencies of acoustic signals are received through the acoustic waveguide, the maximum resonant frequency of the charging chamber and the gun barrel is determined at which the signal is clearly distinguishable at the level of noise reflected from the walls of the charging chamber and the gun barrel;

4. По выбранной максимальной резонансной частоте fmax вычисляют суммарный объем зарядной каморы и ствола артиллерийского орудия:4. According to the selected maximum resonant frequency f max, the total volume of the charging chamber and the barrel of an artillery gun is calculated:

Figure 00000013
Figure 00000013

5. Досылают снаряд в канал нарезного ствола и закрывают клин затвора, определяют максимальную резонансную частоту зарядной каморы, на которой сигнал хорошо различим на уровне шумов отраженных от стенок зарядной каморы:5. The projectile is sent into the channel of the rifled barrel and the bolt wedge is closed, the maximum resonant frequency of the charging chamber is determined, at which the signal is clearly distinguishable at the level of noise reflected from the walls of the charging chamber:

Figure 00000014
Figure 00000014

Так, например, у 152-мм пушки 2С5 длина зарядной каморы составляет Lк=990 мм, а диаметр направляющего диска Dк=161,3 мм. Удлинение зарядной каморы для перевода ствола из 1-й категории во 2-ю нормируется [6] и составляет ΔL=35 мм.So, for example, for a 152-mm 2C5 gun, the length of the charging chamber is L to = 990 mm, and the diameter of the guide disk is D to = 161.3 mm. The elongation of the charging chamber for the transfer of the barrel from the 1st category to the 2nd is normalized [6] and is ΔL=35 mm.

При этом объем зарядной каморы составит:In this case, the volume of the charging chamber will be:

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Принимая, что суммарная длина волноводов равна L=20 см=0,2 м, а их диаметр d=0,01 м, и площадь S=0,0089 м2, отношение будет составлять

Figure 00000017
, резонансные частоты акустических волн будут:Assuming that the total length of the waveguides is L=20 cm=0.2 m, and their diameter is d=0.01 m, and the area S=0.0089 m 2 , the ratio will be
Figure 00000017
, the resonant frequencies of acoustic waves will be:

Figure 00000018
Figure 00000018

То есть 117,234……1172 Гц.That is 117.234……1172 Hz.

При этом чувствительность будет:In this case, the sensitivity will be:

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

То есть при изменении объема зарядной каморы на 0,00715 м3 резонансные частоты акустических волн изменятся на: 2,07; 8,28; 18,63; 33,12; 51,75 Гц.That is, when the volume of the charging chamber changes by 0.00715 m 3 , the resonant frequencies of acoustic waves will change by: 2.07; 8.28; 18.63; 33.12; 51.75 Hz.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет определить:Thus, the use of the proposed invention makes it possible to determine:

• Суммарный объем зарядной каморы и ствола артиллерийского орудия;• The total volume of the charging chamber and the barrel of an artillery gun;

• объем зарядной каморы.• the volume of the charging chamber.

Источники информации:Information sources:

1. Правила стрельбы и управления огнем артиллерии. Дивизион, батарея, взвод, орудие. ПС и УО-96. Часть 1. - М.: Военное издательство, 1966. - 375 с.1. Rules for firing and fire control of artillery. Division, battery, platoon, gun. PS and UO-96. Part 1. - M.: Military publishing house, 1966. - 375 p.

2. Таблицы стрельбы для равнинных и горных условий 152-мм гаубицы 2А65 и 152-мм самоходной гаубицы 2С19. ТС РГ №187. - М.: Военное издательство. 1994. - 760 с.2. Firing tables for flat and mountainous conditions of the 152-mm howitzer 2A65 and the 152-mm self-propelled howitzer 2S19. TS RG No. 187. - M.: Military publishing house. 1994. - 760 p.

3. Патент RU 2206042 (МПК7 F41G 3/12) от 10.06.2003.3. Patent RU 2206042 (MPK 7 F41G 3/12) dated 06/10/2003.

4. Патент RU 2368885 (МПК G01N 3/56, G01B 13/12, F41A 31/02) от 27.09.2009 Бюл. №27.4. Patent RU 2368885 (MPK G01N 3/56, G01B 13/12, F41A 31/02) dated 27.09.2009 Bull. No. 27.

5. Патент RU 2327944 (МПК F41G 3/12) от 27.06.2008 Бюл. №18.5. Patent RU 2327944 (IPC F41G 3/12) dated June 27, 2008 Bull. No. 18.

Claims (5)

1. Способ автоматизированного определения поправки на износ канала ствола артиллерийского орудия при баллистической подготовке стрельбы, заключающийся в измерении объема зарядной каморы и ствола орудия, с последующим вводом поправки, пропорциональной объему зарядной каморы и ствола орудия в систему подготовки стрельбы, отличающийся тем, что на дульном срезе устанавливают экран, отражающий зондирующие акустические сигналы, устанавливают в клин затвора орудия два звуковода, по одному из которых вводят в зарядную камору и ствол орудия зондирующий акустический сигнал, частота которого изменяется, а по второму звуководу выводят отраженный от стенок зарядной каморы и ствола орудия акустический сигнал, определяют максимальную резонансную частоту зарядной каморы и ствола орудия, на которой сигнал хорошо различим на уровне шумов, и по максимальной резонансной частоте вычисляют объем зарядной каморы и ствола орудия по формуле:1. A method for automatically determining the correction for wear of the bore of an artillery gun during ballistic preparation of firing, which consists in measuring the volume of the charging chamber and the gun barrel, followed by introducing an amendment proportional to the volume of the charging chamber and the gun barrel into the firing preparation system, characterized in that on the muzzle a screen is installed in the section that reflects probing acoustic signals, two sound guides are installed in the wedge of the gun shutter, one of which is used to introduce a sounding acoustic signal into the charging chamber and the gun barrel, the frequency of which changes, and the second sound guide outputs the acoustic signal reflected from the walls of the charging chamber and the gun barrel signal, the maximum resonant frequency of the charging chamber and the gun barrel is determined, at which the signal is clearly distinguishable at the noise level, and the volume of the charging chamber and the gun barrel is calculated from the maximum resonant frequency using the formula:
Figure 00000021
Figure 00000021
где
Figure 00000022
с - скорость звука в воздухе; S, L - суммарная площадь отверстий и длина передающего и приемного акустических волноводов соответственно; n - номер гармоники максимальной резонансной частоты акустического сигнала.
Where
Figure 00000022
c is the speed of sound in air; S, L - the total area of the holes and the length of the transmitting and receiving acoustic waveguides, respectively; n is the harmonic number of the maximum resonant frequency of the acoustic signal.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что досылают снаряд в канал нарезного ствола и закрывают клин затвора и по максимальной резонансной частоте зарядной каморы вычисляют ее объем.2. The method according to claim 1, characterized in that the projectile is sent into the channel of the rifled barrel and the wedge of the shutter is closed and its volume is calculated from the maximum resonant frequency of the charging chamber. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частота зондирующего акустического сигнала изменяется по пилообразному закону.3. The method according to claim 1, characterized in that the frequency of the probing acoustic signal changes according to a sawtooth law.
RU2022109071A 2022-04-05 Method for automated determination of correction for wear of artillery barrel channel during ballistic fire preparation RU2792791C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2792791C1 true RU2792791C1 (en) 2023-03-24

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810247C1 (en) * 2023-03-21 2023-12-25 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Михайловская военная артиллерийская академия" Министерства обороны Российской Федерации Method of accounting for changes in technical characteristics of particular artillery piece

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1937093B2 (en) * 1968-08-21 1972-06-15 Hughes Aircraft Co , Culver City, Cahf (V St A ) COMPUTING DEVICE FOR GENERATING A CHARACTERISTIC SIGNAL FOR THE WEAR OF A SHOE PIPE
SU777457A1 (en) * 1979-02-16 1980-11-07 Предприятие П/Я А-1392 Ultrasonic level meter
EP0106677B1 (en) * 1982-10-14 1990-07-18 Gilbarco Inc. Tank gauging system and methods
RU2206042C2 (en) * 2001-05-28 2003-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Буревестник" Method of shooting-free determination and registration of individual corrections for gun for initial velocity of projectile
RU2327944C1 (en) * 2006-10-09 2008-06-27 Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт Method for automatic determination of corrections for bore wear of artillery weapon during ballistic preparation of firing
RU2368885C2 (en) * 2007-07-05 2009-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирское высшее военное командное училище (военный институт) Министерства обороны Российской Федерации Method for measurement of barrel channel wear and device for its realisation (versions)

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1937093B2 (en) * 1968-08-21 1972-06-15 Hughes Aircraft Co , Culver City, Cahf (V St A ) COMPUTING DEVICE FOR GENERATING A CHARACTERISTIC SIGNAL FOR THE WEAR OF A SHOE PIPE
SU777457A1 (en) * 1979-02-16 1980-11-07 Предприятие П/Я А-1392 Ultrasonic level meter
EP0106677B1 (en) * 1982-10-14 1990-07-18 Gilbarco Inc. Tank gauging system and methods
RU2206042C2 (en) * 2001-05-28 2003-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Буревестник" Method of shooting-free determination and registration of individual corrections for gun for initial velocity of projectile
RU2327944C1 (en) * 2006-10-09 2008-06-27 Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт Method for automatic determination of corrections for bore wear of artillery weapon during ballistic preparation of firing
RU2368885C2 (en) * 2007-07-05 2009-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирское высшее военное командное училище (военный институт) Министерства обороны Российской Федерации Method for measurement of barrel channel wear and device for its realisation (versions)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810247C1 (en) * 2023-03-21 2023-12-25 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Михайловская военная артиллерийская академия" Министерства обороны Российской Федерации Method of accounting for changes in technical characteristics of particular artillery piece

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bahl et al. The shock initiation of bare and covered explosives by projectile impact
RU2792791C1 (en) Method for automated determination of correction for wear of artillery barrel channel during ballistic fire preparation
US11898822B2 (en) Firearms instrumenting system integrating distinct measurements that influences the ballistic trajectory and its corresponding data retrieval
RU2368885C2 (en) Method for measurement of barrel channel wear and device for its realisation (versions)
CN108061812B (en) Laser speed measuring system and method for speed of projectile
US3496771A (en) Mass flow measuring device for a gaseous medium
Wu et al. Dynamic characteristics of a recoil system when firing projectiles with Mach 4.4 muzzle velocity from a 105 mm cannon
Hristov et al. Application of a CFD model in determination of the muzzle blast overpressure in small arms and its validation by measurement
Burakov et al. Development of a three-point analog-to-digital device for contactless measurement of cylindrical channel wear
RU2793923C1 (en) Barrel wear meter
RU114518U1 (en) BALLISTIC INSTALLATION
Sidorov et al. Refinement of Piston Friction Parameters in a Smooth Barrel
Cox et al. The influence of tube support conditions on muzzle motions
RU2731850C1 (en) Method of determining intraballistic parameters of acceleration of thrown objects in barrel launching devices
CN114444367B (en) Discrete element parameter automatic calibration method for dry sand dynamics simulation
CN116481375B (en) Simulation test device of gun-sled combined emission system
Alanazi The development of a semi-empirical barrel engraving resistance method for internal ballistic simulation codes
Schmidt et al. Acoustic thermometric measurements of propellant gas temperatures in guns
CN113530716B (en) Solid propellant fluctuation combustion pressure coupling response function measuring device and method
Pulpea et al. Numerical Simulation of Interior Ballistics for Pyrotechnics Systems
Elkarous et al. Investigation on gas pressure measurement inside small caliber weapons with piezoelectric transducers
Balla et al. Study of movement of 125 mm tank cannon recoiling parts
Zhang et al. Testing method of explosive function based on motion energy balance
Panda et al. Numerical simulation of the in-bore motion of a typical artillery shell
Stirbu et al. FROM PRESSURE MEASUREMENTS TO THE GAS TEMPERATURE AND PROJECTILE VELOCITY ESTIMATION