Исследование влияния формы ствола автоматической пушки на его колебательные и температурные характеристики

Аннотация

В работе проведены исследования влияния внешней формы ствола с ребрами жесткости в поперечном сечении на колебания, охлаждение ствола и кучность стрельбы. Представлена квазиодномерная математическая модель теплопроводности ствола с учетом формы внешней поверхности в виде коэффициента формы, рассчитываемого на основе периметра внешней границы поперечного сечения ствола с ребрами жесткости. При моделировании стрельбы очередью из 30-мм пушки решалась задача внутренней баллистики в термодинамической постановке, учитывающей распределение параметров газопороховой смеси по длине ствола и противодавление; в промежутках времени между выстрелами решалась задача истечения газа из ствола. Продольно-поперечные колебания ствола рассчитывались по квазиодномерной математической модели. Траектория снаряда рассчитывалась по уравнениям движения снаряда с учетом сопротивления воздуха, вращения и колебаний относительно центра масс. Краевые задачи решались с помощью интегро-интерполяционного метода. Задачи Коши - явным методом Рунге - Кутта 4-го порядка точности. Рассчитана допустимая толщина ствола при выстреле. Представлены результаты моделирования для ствола с ребрами жесткости. Проведена верификация квазиодномерной модели теплопроводности путем сравнения с двумерной моделью в ANSYS для ствола с ребрами жесткости. Показано, что амплитуда колебаний ствола с ребрами жесткости меньше амплитуды колебаний цилиндрического ствола на 36 %. Разброс точек поражения при стрельбе по вертикальной мишени на расстоянии 1,5 км сокращается на 67 %. Определена максимальная температура внутренней поверхности ствола, равная 1002 К. Температура внешней поверхности ствола для очереди из 10 выстрелов снижается в среднем на 25 %. При стрельбе очередью из 100 выстрелов - на 16 %.