Виды износа стволов и их характеристика

Живучесть стволов, как основного элемента артиллерийского оружия, является важнейшим фактором, определяющим живучесть оружия в целом, а также боевые, эксплуатационные и экономические характеристики систем артиллерийского вооружения в целом.

Живучесть ствола это способность ствола сохранять основные характеристики оружия в определенных условиях боевого применения и при интенсивном разогреве ствола противостоять механическому воздействию в основном ведущих поясков снаряда.

Живучесть ствола оценивается общим количеством произведенных из артиллерийского оружия выстрелов, определяется износом поверхности канала ствола и внешне проявляется в снижении начальной скорости снаряда, увеличении рассеивания снарядов.

На практике живучесть ствола оценивается по устойчивости полета снарядов на траектории при стрельбе по щитам – в них появляются овальные пробоины. Минимальный диаметр пробоины равен калибру d, а максимальный l зависит от угла нутации оси снаряда относительно касательной к траектории. Появление этого угла ведет к повышению коэффициента сопротивления снаряда и более быстрому падению скорости.

Живучесть считается исчерпанной, когда начальная скорость уменьшается на 5% от номинального значения или когда овальность пробоин в щите доходит до l/d 1,25.

Основной причиной износа ствола является разгар канала ствола вследствие теплового воздействия порохового газа, температура которого достигает 2500…3000К, и больших сил трения между нарезами и ведущим пояском.

В оружии, имеющим большой темп стрельбы, нагрев ствола от выстрела к выстрелу увеличивается, так как за время между выстрелами металл ствола не успевает остыть. Возрастание температуры металла ствола и глубины его прогревания приводят к быстрому износу нарезов, а в отдельных случаях и к потере стволом прочности.

Для снижения нагрева ствола и увеличения допустимой продолжительности непрерывной стрельбы при сохранении требуемой живучести ствола можно применять принудительное охлаждение. Например, межслойное жидкостное охлаждение уменьшает перерывы, потребные на охлаждение ствола, с 20…30 мин до 20…30с. Однако при непрерывных очередях наличие такого охлаждения практически не сказывается на температуре внутренней поверхности ствола, поэтому и мало влияет на его живучесть.

Различают два наиболее интенсивных вида износа поверхности канала ствола: эрозионный и термопластический.

Эрозионный износ НЧКС. При резком нагреве в процессе выстрела и последующем быстром охлаждении на поверхности канала ствола образуются мелкие трещины, которые в результате последующего теплового и химического действия газов разгораются, (т.е. происходит оплавление и износ оплавленного металла с поверхности ствола). Этот процесс сопровождается постепенным механическим истиранием поверхности канала ствола снарядом (ведущим пояском и центрирующим утолщением). В конце концов, образуется такой зазор между снарядом и стенками ствола, через который происходит интенсивная утечка пороховых газов, давление в стволе интенсивно понижается, уменьшается начальная скорость снаряда.

Этот вид износа наблюдается на начальном участке движения снаряда в зоне больших давлений и характерен для оружия с низким темпом стрельбы (Т<1000 в/м).

Эрозионный износ качественно описывается теорией проф. Д.К. Чернова – русского ученого металлурга, основоположника теории живучести стволов.

Эрозионный износ может наблюдаться в газоотводных отверстиях ствола. Природа его появления идентична эрозионному износу нарезной части канала ствола. Этот вид износа приводит к нарушению правильного функционирования автоматики оружия и выходу его из строя.

Термопластический износ НЧКС. В результате напряженного режима стрельбы происходит интенсивный разогрев материала ствола на глубину 1... 1,5 нареза (для d = 30 мм; 0.45... 0,65 мм) в результате чего теряются его прочностные свойства. Этот слой канала ствола (рисунок 2.10), подвергающийся наиболее интенсивному разогреву при стрельбе, принято называть рабочим слоем канала ствола.

При малых промежутках между выстрелами тепло не успевает отводиться от внутренней поверхности ствола к наружной. Температура слоев, близких к внутренней поверхности, в течение очереди повышается, а прочность их падает.

При некоторой температуре прочность рабочего слоя ствольной стали становится равной прочности сравнительно холодного медного ведущего пояска . После этого несколько следующих выстрела полностью выводят ствол из строя: размягченная внутренняя поверхность ствола сминается, истирается ведущим пояском и центрирующим утолщением снаряда (т.е. потеря прочностных свойств рабочего слоя состоит в том, что предел прочности его становится меньше предела прочности ведущего пояска).

Происходит это на расстоянии 200…250 мм от начала нарезов, в области максимальных давлений, где наблюдается интенсивный нагрев. На этом участке при врезании снаряда и действии давления на боевую грань происходит смятие полей нарезов ().

Этот вид износа характеризуется срывом снаряда с нарезов и нарушением правильного стабилизированного полета снаряда (внешне проявление – появление овальности пробоин на щите). Следует подчеркнуть, что термопластический износ характерен для высокотемпного оружия (Т > 1000 в/м) при напряженном (жестком) режиме стрельбы.

Термопластический износ может наблюдаться и в дульной части ствола и вызывается он действием центрирующего утолщения снаряда. Приводит также к нестабилизированному полету снаряда и увеличению рассеивания снарядов.

В зависимости от сочетания режима стрельбы и баллистических характеристик оружия может наблюдаться совместный эрозионный или термопластический износ с преобладанием того или иного вида износа, т.е. эрозионно-термопластический износ НЧКС.

На рисунке 2.11 показана зависимость износа ствола от длины очереди и темпа стрельбы. При малом темпе стрельбы износ ствола наступает при достаточно большом настреле и не лимитирует общую живучесть оружия. Например, для авиационных пушек калибром 23 мм () при темпе стрельбы 500 в/м и отстреле боекомплекта в 100 патронов одной-двумя очередями (после чего следует полное охлаждение) живучесть стволов составляет порядка 10000 выстрелов. Однако повышение темпа стрельбы и увеличение длины очереди ведет к резкому снижению живучести стволов.

Дата добавления: 2014-12-27