К СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИССИПАТИВНЫХ СИСТЕМ САО
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ ВОЕННЫХ НАУК
№ 3(24)/2008 (спецвыпуск)
УДК 629.11
В.А. КУКИС,
Ю.И. ШЕР,
Екатеринбург, СКВ «ТРАНСМАШ-спецтехника»,
ФГУП «Уралтрансмаш»
К СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИССИПАТИВНЫХ СИСТЕМ САО
Современная концепция боевых действий предъявляет к артиллерии два требования. С одной стороны должно быть обеспечено высокоинтенсивное поражение целей, как в глубине обороны противника, так и на переднем крае, а при необходимости и прямой наводкой. С другой стороны, нахождение на огневой позиции должно быть минимальным. То есть, артиллерия должна нанести огневой удар на уничтожение и уйти с позиции до того, как противник накроет ответным огнем. Учитывая повсеместное внедрение высокоэффективных приборных средств разведки и обнаружения огневых позиций артиллерии, время реакции ответных действий противника своими огневыми системами в режиме реального времени ничтожно мало - практически не более минуты. Это тот предел времени, который есть у атакующей стороны. Нанести удар за столь короткое время и выжить, сменив позицию, возможно только высокомобильной системой, обладающей высоким темпом огня, для обеспечения которого, в свою очередь, необходима максимальная автоматизация всего процесса стрельбы - от ввода установочных данных по цели до завершения огневого налета, включая весь цикл подачи боеприпасов и заряжания.
Не затрагивая весь остальной комплекс мероприятий, влияющий на скорострельность, а следовательно и на мобильность самоходного артиллерийского орудия (САО), остановимся только на одном, а именно на разработке и внедрении конструкторских разработок, позволяющих уменьшить до разумных пределов, время колебания корпуса САО после производства собственного выстрела. Если не рассматривать системы с жесткой опорой на грунт, на наш взгляд, пределом является j периода собственных (затухающих) колебаний САО. Отсутствие, по весовым ограничениям, на современных САО стабилизатора ствола, не позволяет производить выстрел во время колебаний корпуса и, таким образом, время гашения колебаний становится одним из основополагающим факторов повышения скорострельности.
Применение на САО 2С19 двухрежимных наружных телескопических гидроамортизаторов (ГА), позволило в свое время обеспечить скорострельность САО до 8 выстрелов в мин.
Немного остановимся на этом решении. В самом начале проектирования САО перед конструкторами стоял вопрос выбора ГА. Практически, исходя из заданных ТТХ, выбор был между ГА изделий Т-80 и Т-72. Скоростные характеристики данных ГА представлены на Рис.
1 - диапазон значений силы сопротивления на прямом ходу на штоке ГА изд. 2С19 в режиме стрельбы.
2 - диапазон значений силы сопротивления на прямом ходу на штоке ГА изд. 2С19 и танка Т-80 в режиме движения.
3 - диапазон значений силы сопротивления на обратном ходу на штоке ГА изд. 2С19 и танка Т-80 в режиме движения.
4 - скоростная характеристика ГА 172.52.004сб-1А танка Т-72 (данные взяты из отчета УКБТМ).
5 - скоростная характеристика ГА перспективного изделия (данные взяты из отчета УКБТМ).
Два макета САО с ГА обоих изделий (см. характеристики 2 и 4 Рис. 1) прошли испытания реальными выстрелами на полигоне в районе г. Екатеринбурга, и ни один не подошел. Время колебаний макетов САО с характеристиками 4 Рис. 1 и 2 Рис.1 составляло соответственно 12 и 8 с, что не могло обеспечить заданной скорострельности (необходимо было 4 с. max).
Идея увеличения на время стрельбы сопротивления прямого хода ГА была реализована путем переделки предохранительного клапана ГА Т-80, концентрации в нем в одно единственное всех демпфирующих отверстий и временном, на время стрельбы, механическом его перекрытии запорной иглой, что обеспечило сокращение времени гашения колебаний до 3,2...4,0 с.
Реализация подобного решения на ГА Т-72 практически невозможна из-за наличия в нем большого количества не поддающихся регулированию зазоров, см. Рис.2.
Примером может служить модернизация ГА Т-72 в ГА Т-90 (см.5 Рис.1), где убрали все клапана с демпфирующими отверстиями.
Дополнительным обстоятельством являлся тот факт, что замеренная на полигоне скорость перемещения штока ГА после выстрела не превышала 0,4 м/с на первом полупериоде, а в среднем была ~ 0,25м/с.
Дальнейшее уменьшение времени колебаний только за счет повышения сопротивления ГА практически невозможно, так повышение общего max сопротивления за счет регулировки предохранительного клапана неизбежно приводит к перегреву ГА в движении, установка более мощного ГА, например от Т-64А, невозможна по компоновочным причинам, а уменьшение собственных зазоров, например в предохранительном клапане, приводит только к заклиниванию механизмов.
Но дальнейшее сокращение времени колебаний возможно только за счет повышения общей энергоемкости диссипативной системы, какой бы по составу она ни была.
Использование в диссипативной системе ВГМ разнородных элементов приводит к пониманию, что на данный момент отсутствует база оценки различных диссипативных систем между собой. Так существующий математический аппарат позволяет оценивать влияние различных ГА на процесс затухания колебаний по логарифмическому декременту затухания η, так:
Данные формулы отображают собой только малую часть характеристик диссипативной системы, а именно гидравлический амортизатор и только его скоростную характеристику, а более точно ее часть -дроссельную характеристику. Ни клапанная характеристика, ни, что более важно, характеристика рабочего процесса, отображающая энергоемкость ГА в данных выражениях не участвуют.
Таким образом любое изменение диссипативной системы, не затрагивающее скоростную характеристику, как то - уменьшение мертвого хода ГА, имеющее место быть из-за барботажа рабочей жидкости, или введение в систему дополнительных постоянных сил трения, например фрикционных устройств и т.п. никак не отражается на величине з и следовательно не участвует в математической модели процесса, что заставляет разработчика проверять каждое нововведение практическими испытаниями и давать ему оценку по фактическому времени затухания колебательного процесса.
Всем хороши полигонные натурные испытания, да дороги. Так при статистически минимально необходимых трех опытах, т.е. трех выстрелах, проверка одного варианта подвески обойдется в несколько сотен тысяч руб., что заставляет разработчика искать другие пути проверок своих решений.
Разработанный специалистами СКБ метод стендовых испытаний на основе а.с. № 315659 [2] и а.с. № 327474 [3] практически позволяет дать оценку доработкам диссипативной системы САО в составе изделия. Сравнительные данные по колебательным процессам представлены на Рис.3, и Рис.4.
После реального выстрела изделие находится в состоянии не только угловых, но и вертикальных и продольных колебаний и внимательный анализ графика позволяет их выявить. Однако практика показывает, что влияние их на общий характер колебаний незначительно, да и завершаются они по ряду причин гораздо раньше угловых, что и позволяет говорить о достаточной сходимости результатов.
Испытания и сравнительная оценка различных вариантов диссипативных систем в процессе ОКР, позволила не только сократить время отработки конструкций, но и существенно сократила материальные затраты.
И все же затраты на стендовые испытания остаются достаточно велики, так как требуется доработка корпуса САО и сама «живая» машина на испытания.
Следующим этапом стала разработка стенда испытания подвесок, на основе нашего Патента № 2287246, [4] позволяющего давать оценку диссипативным системам в составе только одного блока подвески.
ВЫВОДЫ:
1. На сегодня мы имеем методы и устройства, позволяющие проводить безстрельбовые испытания подвесок и диссипативных систем.
2. Применение безстрельбовых испытаний подвесок и диссипативных систем позволило успешно разработать, испытать и внедрить конструкции, существенно уменьшающие время колебаний.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Волков ГШ., Козлов АЛ. «Танки. Конструкция и расчет ч. III. Ходовая часть. М. Военное издательство военного министерства СССР, 1951, 320с.
2. Авксенов И.Н., Комаров В.Ф., Петров Б.А., а.с. № 315659.
3. Комаров В.Ф., Петров Б.А., а.с. № 327474.
4. Комаров В.Ф.,Петров Б.А., Чусовитин А.С, Шер Ю.И., патент № 2287246.
