Mathematical Model of Stress-deformed State of Shell at Shot from Weapon with Free Breech-block

Abstract

Одним из элементов, влияющих на безотказность стрелково-пушечного вооружения, являются гильзы боеприпасов, испытывающие знакопеременные нагрузки при выстреле. В оружии со свободным затвором при недостаточной массе затвора возможны поперечные разрывы гильз, которые приводят к трудно устранимым задержкам при стрельбе. Гильза при выстреле находится в сложном напряженном состоянии, испытывая тангенциальные, радиальные и осевые напряжения. Для оценки поперечной прочности гильзы необходимо определить интенсивность напряжений и деформаций в период нарастания внутреннего давления пороховых газов. Напряженно-деформированное состояние (НДС) гильзы определяется внутренним и наружным давлением и осевой силой сопротивления движению со стороны патронника. Процессы внутренней баллистики, динамики движения гильзы с затвором и упругопластической деформации являются взаимосвязанными. Поэтому численное решение этих задач необходимо проводить совместно на каждом шаге по времени. Для определения НДС ввиду неопределенности силы сопротивления со стороны затвора использован обратный способ решения задач упругости и пластичности, согласно которому часть внешних сил и часть перемещений задается, а из условия удовлетворения соответствующих уравнений находятся все остальные неизвестные компоненты НДС. Разработана обобщенная математическая модель выстрела из оружия со свободным затвором, включающая модели внутренней баллистики, модель динамики затвора и модель НДС гильзы. С использованием математической модели создан программный расчетный комплекс «Проект», позволяющий решать ряд проектных задач: расчет параметров движения затвора с учетом реальной силы сопротивления гильзы; расчет силы сопротивления при извлечении гильзы, проверка обеспечения прочности гильзы и прочности деталей механизма извлечения; определение минимальной массы затвора, обеспечивающей прочность гильзы при выстреле.