3.5.1. Способы уравновешивания качающейся части орудия

Различают два способа уравновешивания качающейся части: грузовое и с помощью компенсаторов, то есть уравновешивающих механизмов.

При грузовом уравновешивании искусственно утяжеляют ка­зенную часть ствола или задний конец люльки. Если исходить из условия прочности деталей затвора, то казенник должен иметь массу примерно 17...22 % от массы ствола. Однако реально масса казен­ника у корабельных орудий составляет до 55 %, а у танковых и са­моходных орудий - до 35 % от массы ствола. Таким образом, при­менение грузового уравновешивания связано с увеличением массы орудия, что является его основным недостатком.

В буксируемых и самоходных артиллерийских орудиях, к кото­рым предъявляются жесткие требования в отношении массы и ма­невренности, применяют уравновешивающие механизмы, которые представляют собой механизмы с упругим элементом между верх­ним станком и качающейся частью. В качестве упругого элемента используют либо предварительно поджатую пружину, либо сжатый газ (воздух или азот). Соответственно различают пружинные, пневматические и пневмопружинные уравновешивающие меха­низмы. В зависимости от направления действия на качающуюся часть выделяют уравновешивающие механизмы толкающего и тя­нущего типов.

Уравновешивающий механизм представляет собой устройство для компенсирования момента веса качающейся части орудия. Применение уравновешивающих механизмов позволяет разгрузить привод вертикальной наводки от действия момента силы тяжести качающейся части. Момент веса возникает по той причине, что центр тяжести качающейся части смещен относительно оси цапф:

, (3.34)

где Q_В - сила тяжести качающейся части;

l_в - расстояние от центра тяжести качающейся части до оси цапф орудия;

- угол возвышения орудия;

- угол, составленный радиусом от оси цапф до центра тяже­сти качающейся части орудия с направлением оси канала ствола (рис. 3.59).

Из вышеприведенного выражения следует, что: момент веса всегда изменяется по закону косинуса; максимальный момент веса равен при , т. е. момент веса принимает максимальное значение при таком угле возвышения качающейся части, когда ее центр

Рис. 3.59. К определению момента веса качающейся части орудия

тяжести находит­ся на одном горизонте с осью цапф. Компенсирование осуществ­ляется уравновешивающим меха­низмом путем создания момента Му, направленного в противопо­ложную сторону. Поэтому моменты Мв и Му имеют различные знаки (рис 3.60.)Обычно счита­ют весовой момент положитель­ным, а момент компенсатора (уравновешивающего механизма) от­рицательным. Для удобства их изображают на диафрагме по одну сторону от оси абсцисс, как показано на рис. 3.61.

Разница между абсолютными значениями М_в и М_у называется моментом неуравновешенности:

∆ . (3.35)

Рассмотрим различные варианты диаграмм неуравновешенно­сти качающейся части орудия (рис. 3.62). При рассмотрении диа­грамм под моментом неуравновешенности ДМ понимается теоре­тическая неуравновешенность, определенная без учета потерь на трение и влияния веса самого механизма. Следует заметить, что для артиллерийских орудий вес выстрела (снаряда и заряда) в не­сколько десятков раз меньше веса качающейся части, поэтому мо­менты веса заряженного и незаряженного орудия мало отличаются друг от друга, и этой разницей пренебрегают.

На рис. 3.62, а изображен случай, когда на всем диапазоне уг­лов вертикального наведения М_в = М_у и момент неуравновешенно­сти ∆М = 0. Это случай полного уравновешивания.

При постоянном перевесе дульной части на всем диапазоне уг­лов наводки (рис. 3.62, б) момент веса М_в больше момента компен­сатора M_y и , следовательно, ∆М > 0.

Диаграмма на рис. 3.62, в соответствует случаю, когда момент неуравновешенности ∆М меняет знак, то есть на одном промежутке углов наводки имеет место перевес казенной части, а на другом -перевес дульной части. Это приводит к тому, что при наведении в момент перехода (∆М = 0) все люфты в механизме вертикального наведения, выбранные в одну сторону, теперь выбираются в другую сторону и происходит самопроизвольный разворот качающейся части на величину углового люфта.

На рис. 3.62, г и 3.62, д представлены схемы с уравновешиванием в двух точках, то есть когда при двух углах возвышения ∆М = 0. Абсолютная величина момента неуравновешенности в схеме 3.62, д больше, чем в схеме 3.62, г, однако при наведении системы с компен­сатором, выполненным по схеме 3.62, г, знак момента ДМ, а следо­вательно, и направление перевеса качающейся части дважды изме­няется. Схема 3.62,д свободна от этого недостатка, но вследствие разброса в величинах М_в и М_у она фактически может превратиться в схему 3.62, г.

В схеме 3.62,е кривые М_в и М_у пересекаются в трех точках -при минимальном, максимальном и на одном из промежуточных углов возвышения. Указанная диаграмма носит название схемы уравновешивания в трех точках. Она дает меньшую величину момента неуравновешенности, но обладает тем же недостатком, что и схема 3.62,г. Если перемена знака момента неуравновешен­ности ДМ в процессе наводки орудия нежелательна, то можно уменьшить величину Му как показано на рис. 3.62, ж. По этой же причине вместо диаграммы 3.62, а, лучше принять диаграмму 3.62, и, которая обеспечивает гарантированный перевес дульной части на всех углах возвышения.

При выборе той или иной схемы руководствуются тем, какой из факторов является наиболее важным - получение наименьшей абсолютной величины момента неуравновешенности или постоян­ство знака этого момента на всем диапазоне углов вертикального наведения.