Ведущее устройство для подкалиберной модели

Изобретение относится к объектам, метаемым из ствольных баллистических установок. Устройство содержит втулку, охватывающую боковую поверхность модели с донной полостью и состоящую из сегментов, и полимерную обечайку, охватывающую втулку и контактирующую с поверхностью канала ствола. Наружная боковая поверхность втулки выполнена конической, ее большее основание направлено в сторону носовой части модели. Длина втулки равна или больше глубины донной полости модели. Массы втулки и обечайки выбираются из соотношения , где D - диаметр ствола, м; d - диаметр миделя подкалиберной модели, м; m₁, m₂, m₃ - массы подкалиберной модели, втулки и обечайки соответственно. Обеспечивается высокоскоростное метание моделей с тонкой стенкой донной полости и повышается информативность проводимых экспериментов путем расширения диапазона скоростей полета модели на участке регистрации в одном опыте за счет снижения ее массы. 1 ил.

 

Изобретение относится к объектам, метаемым из ствольных баллистических установок. Преимущественная область применения - экспериментальная аэродинамика.

Для стрельбы из ствольных баллистических установок подкалиберными аэродинамическими моделями последние размещают в поддонах, воспринимающих давление метающего газа и ведущих модели по каналу ствола. После вылета из ствола поддоны должны отделяться от моделей, не возмущая их движения.

Как правило, аэродинамические модели имеют донную полость. Толщина стенки донной полости определяется заданной величиной диаметра и положением центра масс модели. В некоторых случаях стенки донной полости модели должны быть достаточно тонкими (1-1,5 мм), что делает проблематичным обеспечение необходимого запаса ее прочности при разгоне в канале ствола баллистической установки.

Известны поддоны, состоящие из двух частей: передней опоры, выполненной из полимерного материала в виде нескольких одинаковых секторов, образующих при соединении кольцо, в которое входит передняя часть модели, и основания, представляющего собой неразрезной металлический корпус, в который вставлен обтюратор из полимерного материала (см. патент США №4638739, опубл. 27.01.1987 г., МКИ F42В 14/06 и патент Российской Федерации №2135943, опубл. 27.08.1999г., МПК 6 F42В 14/06).

Данные поддоны непригодны для метания моделей с тонкостенной донной полостью в связи с малой стойкостью таких моделей к воздействию разгонной перегрузки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является поддон для подкалиберной модели с донной полостью (полезную модель №26117, опубл. 10.11.2002 г., МПК 8 F42В 14/06). Поддон содержит ведущую втулку, охватывающую боковую поверхность модели и состоящую из сегментов, кольцевой обтюратор с выступом, наружная боковая поверхность которого контактирует с внутренней стенкой донной полости модели. Длина ведущей втулки, беззазорно сопрягаемой с боковой поверхностью модели, и материал, из которого эта втулка изготавливается, выбираются из условия компенсации давления метающего газа, затекающего в донную полость модели, давлением со стороны ведущей втулки.

Использование данного поддона позволяет разгрузить стенки донной полости модели от продольной нагрузки, но наличие перепада давления на наружную и внутреннюю поверхности донной полости приводит к возникновению радиальных и кольцевых напряжений, что при тонких стенках донной полости модели и высоких скоростях метания может приводить к разрушению модели.

Решаемой технической задачей является создание ведущего устройства, обеспечивающего возможность высокоскоростного метания аэродинамической модели диаметром, близким к калибру ствола, с тонкостенной донной полостью.

Технический результат: увеличение скорости метания модели за счет повышения уровня перегрузки, которую способен выдержать метаемый объект при выстреле, и повышение информативности аэродинамического эксперимента за счет уменьшения массы аэродинамической модели, которое позволяет увеличить перепад скоростей полета модели на участке регистрации.

Технический результат достигается следующим образом.

Заявляемое ведущее устройство для подкалиберной модели с донной полостью, содержащее втулку, охватывающую боковую поверхность модели и состоящую из сегментов, в отличие от прототипа дополнительно снабжено полимерной обечайкой, охватывающей втулку и контактирующей с поверхностью канала ствола, наружная боковая поверхность втулки выполнена конической, ее большее основание направлено в сторону носовой части модели, длина втулки равна или больше глубины донной полости модели. При этом массы втулки и обечайки выбраны из соотношения

где

D - диаметр ствола, м;

d - диаметр миделя подкалиберной модели, м;

m₁, m₂, m₃ - массы подкалиберной модели втулки и обечайки соответственно, кг.

Полимерная обечайка, охватывающая втулку и контактирующая с поверхностью канала ствола, обеспечивает передачу давления метающего газа через жесткие сегменты втулки на наружную поверхность стенки донной полости модели.

Силы инерции, действующие на сегменты конической втулки, большее основание которой направлено в сторону носовой части модели, и давление со стороны полимерной обечайки прижимают втулку к стенке донной полости модели и тем самым разгружают ее от воздействия внутреннего давления.

Выполнение втулки длиной, равной или больше глубины донной полости модели, обеспечивает передачу давления разгрузки на всю длину стенки донной полости модели.

Выбор суммарной массы втулки и обечайки из условия (1) обеспечивает отсутствие взаимного смещения элементов устройства в процессе разгона в канале ствола баллистической установки и герметизацию стыков между элементами устройства.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показан пример выполнения заявляемого ведущего устройства для подкалиберной модели с донной полостью.

Ведущее устройство для подкалиберной модели состоит из втулки 1, охватывающей боковую поверхность модели 3 и состоящей из отдельных сегментов, и полимерной обечайки 2, охватывающей втулку и контактирующей с поверхностью канала ствола (не показан). Наружная боковая поверхность втулки 1 выполнена конической, ее большее основание направлено в сторону носовой части модели, длина втулки равна или больше глубины донной полости модели (L_ст≥L_пол), а суммарная масса втулки 1 и обечайки 2 выбрана из условия (1).

Предлагаемое ведущее устройство для подкалиберной модели работает следующим образом.

В процессе разгона модели с ведущим устройством давление метающего газа воздействует на донную полость и задние торцы модели 3, конической втулки 1 и обечайки 2. Поперечные нагрузки на стенку донной полости модели 3 снимаются за счет передачи давления метающего газа полимерным материалом обечайки, работающим за пределом упругости, через жесткие сегменты втулки на наружную поверхность стенки донной полости модели 3. Жесткие сегменты втулки 1, масса которых выбрана из условия (1), препятствуют раскрытию стыков между обечайкой 2 и втулкой 1, между втулкой 1 и моделью 3, и обеспечивают герметичность указанных стыков. Втулка 2, длина которой равна или больше глубины донной полости модели 3, обеспечивает передачу давления разгрузки газа по всей наружной поверхности стенки донной полости модели 3. Это позволяет обеспечить высокоскоростное метание моделей с тонкой стенкой донной полости, что в свою очередь дает возможность расширить диапазон скоростей полета модели на участке регистрации в одном опыте за счет снижения ее массы.

Ведущее устройство для подкалиберной модели с донной полостью, содержащее втулку, охватывающую боковую поверхность модели и состоящую из сегментов, отличающееся тем, что дополнительно снабжено полимерной обечайкой, охватывающей втулку и контактирующей с поверхностью канала ствола, наружная боковая поверхность втулки выполнена конической, ее большее основание направлено в сторону носовой части модели, а длина втулки равна или больше глубины донной полости модели, при этом массы втулки и обечайки выбраны из соотношения

где D - диаметр ствола, м;
d - диаметр миделя подкалиберной модели, м;
m₁, m₂, m₃ - массы подкалиберной модели, втулки и обечайки соответственно.