Конструирование проектируемого снаряда

7.1 Расчет динамических характеристик проектируемого снаряда по методу Трофимого.

Данный метод позволяет определить все перечисленные характеристики снаряда. Для каждой входящей в состав снаряда детали эти характеристики считаются следующим образом: контур детали разбивается на элементарные геометрические тела, основное из которых – усеченный конус. В частном случае конус может быть неусеченным, вырождаться в цилиндр либо элемент плоскости. В случае наличия оживальной части она дробится на несколько усеченных конусов.

Перечисленные характеристики для усеченного конуса рассчитываются по следующим зависимостям:

 

(1)

(2)

(3)

(4)

Величина отсчитывается от левого края конуса.

Для неусеченного конуса при формулы упрощаются:

(5)

В случае формулы не изменяются, за исключением .

Для цилиндра :

(6)

Таким образом, деталь снаряда разбита на несколько элементарных тел, для каждого из которых требуемые характеристики известны. При расчете необходимо учитывать, что часть элементов образует наружные очертания детали (обозначим их число ), а оставшаяся часть – внутренние (обозначим их число ). Помимо этого, каждый элемент характеризуется координатой , определяющей положение левого края элемента (соответствующего ) относительно дна детали. Тогда необходимые характеристики детали можно рассчитать следующим образом:

(7)

(8)

(9)

(10)

Расчеты по данным зависимостям проводились с использованием ЭВМ.

Последний шаг – получение массово-геометрических характеристик снаряда в целом. Они рассчитываются по тем же формулам, что и характеристики детали, со следующими отличиями:

· - координата дна детали относительно донного среза снаряда.

· В снаряде нет деталей, которые вносят отрицательный вклад в искомые характеристики. Иными словами, .

Данные для вычисления массовых характеристик.

Таблица 20

Характеристики	Проектируемый МЭС
Плотность материала корпуса, кг/м3
Плотность ВП, кг/м3

 

Для расчета оживальных частей по внутреннему и внешнему контурам использовалось разбиение на 100 усеченных конусов.

Аналогичные разбиения производятся для ведущего пояска, заряда ВВ и т.д.

Таблица 21

Характеристика	Проектируемый МЭС
Масса снаряда, кг	0,397
Положение центра масс относительно донного среза, мм	56,1
Осевой момент инерции, кг*м2	49,94*10-6
Экваториальный момент инерции, кг*м2	362,75*10-6

 

7.2 Расчет на прочность по методу Бринка.

К проектировочным расчетам относятся расчеты различных его элементов на прочность, стойкость при выстреле, а также расчет на устойчивость снаряда на траектории.

Проверим снаряд на прочность при выстреле. При его движении на этапе внутренней баллистики на снаряд действуют силы:

1) Давление пороховых газов.

2) Силы инерции, возникающие под действием поступательного и вращательного движений.

3) Радиальная сила реакции ВП вследствие его врезания в канал ствола.

4) Остаточные напряжения в материале корпуса снаряда.

Последние 3 силы и сила инерции вращения пренебрежимо малы по сравнению с остальными. Кроме того, не существует достоверных данных о распределении остаточных напряжений в общем случае, что вынуждает их также исключить из расчета.

Расчетное давление определяется по формуле:

(11)

где - максимальное давление в канале ствола орудия при выстреле, - масса метательного заряда, - масса снаряда.

Осевая сила инерции рассчитывается по формуле:

(12)

где - текущий радиус рассматриваемого сечения, - наседающая масса снаряда (масса снаряда, находящаяся выше расчетного сечения), - полукалибр снаряда.

Радиальная сила инерции рассчитывается по формуле:

(13)

где - неуравновешенная масса, - угловая скорость, - длина хода нарезов, - линейная скорость.

Окончательная формула для расчета осевой силы имеет вид:

(14)

Касательная сила инерции рассчитывается по формуле:

(15)

При расчете методом Бринка используется ряд гипотез:

1. Рассматривается полый цилиндр с эквивалентными размерами и нагруженный осевой силой инерции ()

2. Пластические деформации не допускаются, корпус снаряда находится в упругом состоянии.

3. Принцип независимости действия сил.

Расчет деформаций от осевой силы .

Деформации корпуса снаряда в осевом направлении рассчитывается по формуле:

(16)

где - наседающая масса корпуса, - соответственно внешний и внутренний радиус рассматриваемого сечения, - модуль упругости Юнга для материала корпуса.

Деформации корпуса снаряда в радиальном направлении рассчитывается по формуле:

(17)

где - коэффициент Пуассона для материала корпуса.

Деформации корпуса снаряда в касательном направлении рассчитывается по формуле:

(18)

Напряжения, возникающие в корпусе снаряда, вычисляются по формулам:

(19)

Критерием прочности корпуса снаряда является выполнение условия:

(20)

 

 

Исходные данные

Таблица 22

Параметры	Проектируемый МЭС
Максимальное давление в канале ствола	343,4
Масса снаряда, кг	0,397
Наседающая масса снаряда, кг	0,211
Наседающая масса корпуса, кг	0,07
Внешний радиус сечения, мм	14,9
Внутренний радиус сечения, мм
Масса метательного заряда, кг	0,117
Длина хода нарезов, клб	23,8
Модуль Юнга для материала корпуса, МПа	2.1*105
Коэффициент Пуассона для материала корпуса	0,35
Условный предел текучести, МПа

 

Результаты расчета

Таблица 23

Параметры	Проектируемый МЭС
Расчетное давление, Мпа	357,8
Осевые деформации, м	-2,4*10-3
Радиальные деформации, м	0,8*10-3
Тангенциальные деформации, м	0,8*10-3
Осевые напряжения (максимальные), МПа