3.3.2. Гидравлические тормоза отката

Сила гидравлического сопротивления. В про­стейшем случае тормоз отката представляет собой шток с порш­нем, перемещающийся вместе с откатными частями внутри неподвижного цилиндра, заполнен­ного жидкостью. Для обес­печения возможности переме­щения в цилиндре поршень имеет одно (или несколько) отверстий для перетекания жидкости, при этом площадь отверстия в процессе отката может быть как постоянной, так и переменной. Схематично тормоз отката показан на рис. 3.27.

Рис 3.27. Расчетная схема простейшего тормоза отката

Принцип действия такого гидравлического тормоза отката за­ключается в том, что кинетическая энергия откатных частей преоб­разуется в кинетическую энергию струи жидкости, проходящей че­рез отверстие истечения. В существующих тормозах отката ско­рость движения этой струи достигает нескольких сотен метров в секунду. Часть энергии откатных частей теряется, переходя в тепло при трении частиц жидкости о стенки тормоза и при трении в уп­лотнениях. Остальная часть кинетической энергии струи превра­щается в тепловую энергию после удара жидкости о стенки, после чего направленный поток струи деформируется, жидкость движет­ся беспорядочно. Жидкость нагревается, тепло через стенки попа­дает в окружающее пространство. Если пренебречь сжимаемостью жидкости в тормозе отката, то вся поглощенная им кинетическая энергия откатных частей превращается в тепловую.

Физическую картину образования силы гидравлического со­противления тормоза отката нагляднее всего представить на при­мере простейшего тормоза отката постоянной площадью отверстия истечения жидкости (рис. 3.27).

Объем жидкости, вытесняемой из правой части тормоза за еди­ницу времени, равен:

, (3.21)

где - рабочая площадь поршня тормоза отката.

При возникающих в процессе отката давлениях в рабочей по­лости жидкость практически несжимаема. Следовательно, в левую часть тормоза перетекает тот же объем жидкости, величину кото­рого можно выразить через скорость струи, проходящей через от­верстие площадью ав:

,

где U - средняя скорость по сечению;

- коэффициент, учитывающий сжатие струи.

Тогда

. (3.22)

Уравнение Бернулли для потока жидкости в тормозе отката с уче­том равенства высот левой и правой части может быть записано в виде:

, (3.23)

где - плотность жидкости;

- коэффициент местных потерь, учитывающий трение погра­ничного слоя потока о стенки и особенности конструкции отверстия истечения.

Поскольку в процессе отката шток выходит из цилиндра, то в ле­вой части тормоза образуется вакуум. Следовательно, .

Теперь

(3.24)

Подставляя из (3.22) величину U и учитывая, что а_о² « А_т², по­лучим:

. (3.25)

При определении величины следует учитывать вязкость жид­кости, то есть в место принимать , где - коэффициент расхода с учетом вязкости.

Сила гидравлического сопротивления равна произведению дав­ления на рабочую площадь поршня:

, (3.26)

где - коэффициент сопротивления тормоза отката.

Для других типов тормозов отката структура выражения для силы Ф остается такой же, но отношение может быть выражено более сложной зависимостью.

Классификация гидравлических тормозов от­ката. Классифицировать гидравлические тормоза отката можно по различным признакам.

По соединению с откатными частями: тормоза отката с под­вижным штоком и неподвижным цилиндром; тормоза отката с под­вижным цилиндром и неподвижным штоком.

В действии этих двух видов тормозов принципиальной разницы нет. Выбор типа определяется общей компоновкой орудия. Если масса цилиндра существенно больше массы штока с поршнем, ре­комендуется делать подвижным цилиндр, что не меняет общей массы орудия, но увеличивает при этом массу откатных частей и уменьшает силу отдачи.

По регулированию длины отката в зависимости от угла воз­вышения: тормоза отката с постоянной длиной отката; тормоза отката с регулируемой длиной отката.

Применение той или иной схемы определяется требованиями к орудию по обеспечению устойчивости и уменьшения габаритов. При длинном откате уменьшается сила отдачи и, соответственно, опрокидывающий момент, что позволяет уменьшить высоту линии огня и габариты орудия. Однако при длинном откате возникает опасность утыкания казенника в грунт, усложняются условия за­ряжания и удаления стреляных гильз.

В связи с этим целесообразно ввести переменный откат: при малых углах возвышения обеспечить длинный откат, а при боль­ших углах, когда условие устойчивости будет выполняться, и при больших силах отдачи - короткий откат.

По связи с накатником: тормоза отката, независимые от накат­ника; в этом случае тормоз отката и накатник представляют собой отдельные агрегаты; тормоза отката, органически связанные с на­катником; к таковым можно отнести, например, схему, показанную на рис. 3.23 при постановке в канал А клапана; тормоза отката, полусвязанные с накатником; это может быть схема, показанная на рис. 3.16, а; полусвязанность заключается в том, что цилиндр тор­моза отката является одновременно и штоком с поршнем для пру­жинного накатника, что ограничивает свободный выбор размеров тормоза отката.

По способу регулирования пощади отверстия истечения при откате. По данному признаку тормоза отката могут быть следую­щих типов: без регулировки; канавочные; шпоночные; веретенные; золотниковые; клапанные; комбинированные.

Более подробно указанные типы тормозов будут рассмотрены в следующем параграфе.

Поскольку в большинстве случаев тормоза отката конструктив­но увязаны с тормозом наката в один агрегат, этот анализ будет проводиться совместно.

Кроме указанных признаков классификации тормозов отката могут приниматься также наличие или отсутствие противодавления внутри цилиндра, расположение штока относительно цилиндра (шток выдвигается или входит внутрь при откате), наличие или отсутствие компенсатора жидкости и другие признаки.

Конструктивные схемы гидравлических тор­мозов отката. Для анализа возможностей тормозов отката рас­смотрим силы, действующие на откатные части орудия. График сил торможения в самом общем виде представлен на рис. 3.28.

Силу R_f =R_упл + M₀gfcos , представляющую собой сумму всех сил трения при движении откатных частей, обычно принима­ют постоянной в процессе отката ввиду ее относительной малости по сравнению с другими силами, хотя реально силы трения в про­цессе отката переменны. Сила накатника П изменяется линейно для пружинного накатника или по политропическому закону для гид­ропневматических накатников. Дополнительная сила сопротивле­ния R_доп включает в себя силу гидравлического сопротивления при перетекании жидкости из рабочего цилиндра в воздушный, а также силы, потребные для обеспечения работы механизма заряжания. Однако эти силы относительно невелики. Часть из них вообще мо­жет отсутствовать, например, в случае взведения механизма заря­жания при накате.

Общая сила сопротивления R определяется при расчете орудия. На ее величину влияют условие обеспечения устойчивости при вы­стреле и приемлемая длина отката. Приняв закон изменения и кон­кретные величины силы R, можно определить все элементы движе­ния откатных частей при выстреле. Следовательно, можно вычис­лить скорость движения откатных частей в каждой точке по пути отката. В то же время из графика, представленного на рис. 3.28, можно определить силу гидравлического сопротивления тормоза отката Ф для тех же самых точек. Для этого из общей силы сопро­тивления R необходимо вычесть все ее составляющие.

Таким образом, можно отме­тить, что для простейшего тор­моза отката, пользуясь выраже­нием (3.26), можно записать пло­щадь отверстия истечения в виде:

Рис.3.28. График сил торможения при откате:

М₀ – масса откатных частей

. (3.27)

Очевидно, что в формуле (3.27) в подкоренном выражении вели- чина является переменной, поэтому целесообразнее площадь отверстия истечения выразить в виде:

, (3.28)

где - величина постоянная.

Если отношение V /Ф соответствует приведенным на графике, то тем самым обеспечивается устойчивость орудия в процессе отката при заданной его длине.

Для других типов тормозов отката выражение для будет более сложным. Например, формула для тормоза отката веретенно­го типа может иметь вид:

, (3-29)

где - рабочая площадь поршня;

- площадь отверстия регулирующего кольца;

- рабочая площадь тормоза наката;

D - диаметр поршня тормоза отката;

d - диаметр штока; '

d_p - диаметр отверстия регулирующего кольца;

d₁ - диаметр внутренней полости штока;

k₁ - коэффициент сопротивления для перетекания жидко­сти через регулирующее кольцо;

к_з - коэффициент сопротивления для перетекания жидко­сти в полость штока.

Как видно, формула (3.29) гораздо сложнее формулы (3.28), од­нако отношение V²/Ф сохранилось, изменились лишь постоянные величины, входящие в формулу. Это позволяет судить о возможно­стях той или иной конструктивной схемы тормоза отката с единых позиций.

Тормоз отката без регулировки пощади отверстия истечения. Тормоз такого типа показан на рис. 3.27. Его отличают исключи­тельная простота и небольшое количество деталей, что способствует

Рис. 3.29. Тормоз отката канавочного типа с игольчатым тормозом наката

надежности работы. Вместе с тем такой тормоз не обеспечивает за­данной расчетной длины отката, ибо постоянная площадь отвер­стия истечения не соответствует переменному отношению V²/Ф за исключением случаев, когда АФ=V во всех точках отката. В связи с этим применение таких тормозов можно рекомендовать только для малокалиберной автоматической артиллерии при обязательном ударе откатных частей о буфер в крайнем заднем положении. Удар будет компенсировать несоответствие переменности отношения V /Ф и постоянства площади отверстия истечения.

Тормоз отката канавочного типа. На рис. 3.29 показан тормоз отката канавочного типа с игольчатым тормозом наката.

Цилиндр 1 заполнен жидкостью, которая при откате вытесняется из рабочей полости I через канавки переменной глубины ах в запоршневое пространство III и полость штока II, при этом в полости I создается давление Р₁. Величина его зависит от плотности и вязко­сти жидкости, от суммарной площади канавок на срезе поршня 2, от величины рабочей площади поршня и от скорости движения штока 3 с поршнем 2.

Суммарную площадь канавок а_x, будет определять тот срез порш­ня 2, который в данный момент времени будет контактировать с мень­шей глубиной канавок h_x, поскольку площадь отверстия а, в лю­бом случае должна быть наименьшей в данный момент времени. Это наглядно видно на рис. 3.30, где показаны два положения поршня и соответствующие пло­щади и . Следовательно, при изготовлении канавок необхо­димо предусматривать постоянную их глубину в средней части на дли­не, равной длине поршня l_n.

Так как при откате часть што­ка выходит из полости цилиндра, заполненной жидкостью, внутри цилиндра освобождается некоторый

Рис. 3.30. Схема определения площади полостях при откате будет давление отверстия истечения

объем, называемый объемом вакуума, сосредоточенный в по­лостях II и III. В этих есть такой тормоз отката будет работать без противодавления (в тормозах с противодавлением p₃>0).

При накате под действием силы накатника откатные части движутся вперед, толкают шток 3 с поршнем 2 и вдвигают их в цилиндр. Сначала происходит перемещение незаполненного жид­костью объема из запоршневого пространства в рабочую полость («выбор вакуума»).

Длина такого пути будет составлять:

, (3.30)

где - длина отката.

До момента полного выбора вакуума жидкость практически не перетекает по канавкам, давление в полостях цилиндра близко к нулю. После выбора вакуума из полостей II и III жидкость пробрызгивается через канавки а„ возникает сила гидравлического со­противления тормоза отката при накате Ф_тон. На последнем участке наката игла 4 (рис. 3.29) входит в полость штока II, при этом обра­зуется сила гидравлического сопротивления выдавливаемой из по­лости II жидкости Ф_тн. Для компенсации возможной несоосности иглы и штока в начале его полости смонтировано плавающее коль­цо 5. Все действующие при накате силы графически представлены на рис. 3.31.

Поскольку профиль канавок в стенках цилиндра определен не­обходимостью обеспечения желаемого закона силы сопротивления при откате, то при накате сила Ф_тон окажется недостаточной для торможения наката. Это объясня­ется существенно меньшей скоро­стью наката, поэтому возникает необходимость в дополнитель­ном сопротивлении накату. Имен­но для этой цели и служит игла, представляющая собой вместе с полостью II тормоз наката. Для обеспечения безударного прихо­да откатных частей в переднее положение необходимо равенст­во работ движущих сил при нака­те и всех сил сопротивления накату.

Рис. 3.31. График сил при накате

Графически это означает равенство площадей фигур, обозна­ченных на рис. 3.31 точками:

.

Очевидно, что для обеспечения данного равенства необходимо или увеличивать длину пути работы иглы l_иглы, или увеличивать равнодействующие всех сил при накате r_н в конце наката. Сущест­венное увеличение длины l_иглы нежелательно, ибо это будет увели­чивать требуемый для обеспечения продольной устойчивости диа­метр иглы и тем самым увеличивать все поперечные размеры тор­моза отката. Увеличивать же равнодействующую всех сил r, также нежелательно, так как это может привести к потере устойчивости орудия при накате. Проиллюстрируем это на рис. 3.32.

В конце наката при замедлении движения откатных частей впе­ред равнодействующая всех сил га направлена вперед, как показано на рисунке. Для отсутствия клевка стабилизирующий момент дол­жен быть больше опрокидывающего:

или . (3.31)

Чтобы обеспечить это условие, необходимо увеличивать /оп и уменьшать высоту линии огня Я, которую при проектировании всегда стараются уменьшить. Увеличение же расстояния /оп может затруднить обслуживание орудия, так как для разведения станин вручную необходимо приложить силу F_c, которую может развить член боевого расчета, то есть надо иметь .

Отсюда получаем условие

. (3.32)

Как видно, это очень жесткое условие для полевой артиллерии. Следовательно, довольно простая конструкция гидравлического тормоза отката канавочного ти­па может применяться только для относительно тяжелых ору­дий (например, танковых) при большой массе А/5, а также для орудий с вынесенной далеко впе­ред передней опорой. Таковыми могут быть зенитные пушки мало­го калибра.

Рис. 3.32. К расчету устойчивости при накате:

Н - высота линии огня;

М₀ - масса орудия в боевом положении;

L – расстояние между опорами

Рис.3.33.Тормоз отката шпоночного типа с игольчатым тормозом наката:

1 - шпонка; 2 - цилиндр; 3 - шток с поршнем; 4 - плавающее кольцо; 5 - игла; а_х - отверстия истечения

Тормоз отката шпоночного типа. В тормозе отката шпоночного типа с игольчатым тормозом наката (рис. 3.33) изменение площади отверстия истечения жидкости достигается за счет шпонки 1 переменной высоты, закреплен­ной в цилиндре 2, и соответствующего выреза в поршне 3.

Действие тормоза отката шпоночного типа аналогично дейст­вию тормоза канавочного типа. Схеме присущи те же достоинства и недостатки.

Дополнительно можно отметить лучшую технологичность из­готовления, зато усложняются условия сборки и фиксации штока с поршнем относительно цилиндра.

Тормоз отката веретенного типа. Один из вариантов тормоза отката веретенного типа приведен на рис. 3.34.

Цилиндр тормоза 1 с веретеном 3 во время отката и наката за­креплены в люльке и неподвижны. Шток 2 соединен с откатными частями и движется вместе с ними (возможен также вариант с не­подвижным штоком и перемещающимися вместе с откатными час­тями цилиндром; принцип действия тормоза от этого не изменяет­ся). На головке 6 веретена укреплен клапан модератора J, иногда весь этот узел называется модераторным устройством. На внутрен­ней поверхности полости штока имеются канавки b переменной глубины. В поршне штока закреплено регулирующее кольцо 4, за­зор между внутренним диаметром которого и веретеном 3 образует кольцевое отверстие а„ являющееся основным местом образования силы гидравлического сопротивления жидкости при откате.

Рис. 3.34. Тормоз отката веретенного типа

Во время отката жидкость из рабочей полости I вытесняется поршнем в две полости: замодераторное пространство II и запоршневое пространство III. Соотношение площадей истечения жидко­сти в эти две полости рассчитывается таким образом, чтобы жид­кость отодвигала клапан модератора 5 и полностью заполняла замодераторное пространство, создавая там давление Р₂>0. Поток жидкости через регулирующее кольцо в запоршневое простран­ство III встречает большее сопротивление; образующийся при откате внутри цилиндра вакуум в связи с этим находится в полости III.

При накате под действием давления в полости II клапан моде­ратора закрывается (в некоторых вариантах он дополнительно поджимается пружиной). Входящее в полость штока веретено вы­давливает жидкость из полости II через канавки b переменной глу­бины, при этом обеспечивается заданный закон силы гидравличе­ского сопротивления Ф_тн После выбора вакуума в полости III всту­пает в действие и тормоз отката, образуя силу гидравлического сопротивления тормоза отката при накате Ф_тон. Принципиальная схема действия всех этих сил при накате для веретенного тормоза отката показана на рис. 3.35.

Как и при анализе сил, действующих при накате в канавочном тормозе отката, так и при веретенном тормозе отката, для обеспе­чения безударного прихода откатных частей в переднее положение необходимо равенство работ сил активных (силы накатника) и сил сопротивления. Следовательно, необходимо равенство площадей:

Поскольку величина l₀ выби­рается только с одним ограниче­нием по приемлемости скорости и времени наката, то для веретен­ного тормоза отката можно полу­чить практически любую напе­ред заданную величину равнодей­ствующей всех сил на замедлен­ном участке наката.

Относительно простая конструкция, ясность расчетной схемы, обеспечение устойчивости орудия при откате и накате приводят к тому, что веретенные тормоза отката с модератором в качестве тормоза наката получили наибольшее распространение, особенно в полевой артиллерии.

Рис. 3.35. График сил при накате

Рис. 3.36. Схема поршня и веретена для обеспечения переменной длины отката

Недостатком рассмотренной схемы является невозможность регулирования длины отката в зависимости от угла возвышения. Решить такую задачу в тормозах отката веретенного типа можно, видоизменив веретено и его взаимодействие с регулирующим коль­цом. Вариант подобного решения приведен на рис. 3.36.

Веретено 3 представляет собой стержень постоянного диаметра с четырьмя канавками переменной глубины: две короткие и две длинные. Длинные и короткие канавки попарно диаметрально про­тивоположны. В поршне штока 2 в качестве регулирующего коль­ца установлен неподвижный вкладыш (втулка) 4, имеющий окна. Шток 2 соединен с откатными частями, поршень перемещается в цилиндре 1, закрепленном в люльке. Веретено размещено в дне цилиндра 1 таким образом, что имеет возможность с помощью ме­ханизма поворота вращаться в зависимости от угла возвышения.

При откате жидкость из рабочей полости I через окна в поршне, окна во вкладыше и канавки в веретене вытесняется в запоршневое пространство III. Второй поток жидкости образуется при перетекании ее через кольцевой зазор между веретеном и внутренней по­верхностью штока, а также через модераторное устройство запол­няет освобождающую полость II.

В сечении I-I на видах А и Б показаны крайние положения ка­навок веретена относительно окон вкладыша. Взаимное располо­жение канавок и окон на виде А соответствует длинному откату. На виде Б, соответствующему короткому откату, длинные канавки веретена перекрыты, жидкость в полость III поступает только через короткие канавки. Поскольку площадь отверстия истечения уменьшается, сила гидравлического сопротивления увеличивается, обес­печивая тем самым уменьшение длины отката. Торможение при накате осуществляется так же, как и в описанном ранее тормозе отката с веретеном переменного диаметра.

Тормоз отката и наката золотникового типа. У золотниково­го тормоза площадь отверстия истечения изменяется за счет пово­рота регулирующих деталей относительно друг друга. На рис. 3.37 показан один из вариантов золотникового тормоза.

В цилиндре 1 перемещается поршень 2, насаженный на шток 3 таким образом, что он может вращаться относительно штока, но не перемещаться вдоль. По обе стороны поршня на штоке размещены золотники 4 и 5, которые могут перемещаться вдоль штока, но удерживаются от вращения шпонками. На внутренней поверхности цилиндра изготовлена канавка а, в которую входит зуб 7 поршня. На конце штока закреплен зубчатый сектор 6.

При откате цилиндр перемещается вместе с откатными частями, жидкость прижимает золотник 4 к поршню и через отверстие в зо­лотнике и фигурный вырез в поршне из полости I выдавливается в полость II, при этом золотник 5 отодвигается от поршня и прак­тически не препятствует движению жидкости. Зуб 7, контактируя с канавкой а, вращает поршень относительно золотника, в резуль­тате чего площадь отверстия истечения регулируется по закону, обеспечивающему получение заданной длины отката.

При накате после выбора вакуума в полости II золотник 5 при­жимается к поршню, и процесс истечения жидкости происходит в обратном направлении. Необходимая сила гидравлического сопро­тивления при накате обеспечивается взаимодействием отверстий в золотнике 5 и вырезов в поршне.

Тормоз отката золотникового типа является тормозом без про­тиводавления, площадь отверстий истечения меняется вне зависи­мости от изменения давления.

Рис. 3.37. Золотниковый тормоз отката-наката

Достоинством золотникового тормоза является простота конст­рукции и возможность автоматической регулировки длины отката в зависимости от угла возвышения. Это достигается за счет пово­рота штока 3 зубчатым сектором 6, вращение которого происходит при изменении углов возвышения.

Недостатками подобного тормоза являются наличие ударяю­щихся о поршень золотников, что снижает надежность действия, а также повышенный износ при контакте зуба поршня с канавкой на внутренней поверхности цилиндра.

Тормоз отката клапанного типа. На рис. 3.38 показана конст­руктивная схема клапанного тормоза отката и наката, объединен­ного с накатником.

В дне 7 цилиндров смонтированы рабочий цилиндр 2 и воздуш­ный цилиндр 3, в котором перемещается плавающий поршень 4. В дне 7 расположены клапанное устройство 5 тормоза отката и кла­панное устройство 6 тормоза наката, соединенные каналами с воз­душным и рабочим цилиндрами. Внутри рабочего цилиндра рас­положен шток 7 с поршнем. Более подробно клапанное устройство 5 тормоза отката показано отдельно.

При откате поршень вытесняет жидкость из рабочего цилиндра в воздушный через клапанное устройство тормоза отката, при этом клапанное устройство тормоза наката жидкость не пропускает. При движении жидкости клапан 8 сжимает возвратную пружину 9. По­сле выбора свободного хода h клапан воздействует на регулирую­щий стержень 10, ввинченный во втулку 77, а через нее - на та­рельчатую пружину 72, сжимая ее между втулкой 77 и опорным корпусом 13. Величина этого сжатия, регулирующая площадь от­верстия истечения жидкости в процессе отката, зависит от силы давления на клапан.

Рис. 3.38. Тормоз отката-наката клапанного типа

Рис. 3.39. Механизм изменения длины отката

Эту площадь можно регули­ровать перед стрельбой, ввинчи­вая регулирующий стержень 10 во втулку II. При накате клапан­ное устройство 5 закрывается, жидкость возвращается в рабо­чий цилиндр через клапанное ус­тройство б, которое может быть идентично рассмотренному или выполнено по какой-либо иной схеме.

Достоинством клапанного тормоза отката является простота ре­гулировки длины отката в зависимости от угла возвышения. С этой целью опорный корпус 13, имеющий многозаходную резьбу для ввинчивания в дно цилиндров, соединен своим рычагом с меха­низмом изменения длины отката. На рис. 3.39 изображена схема действия такого механизма. При изменении углов возвышения точ­ка С вместе со всей качающейся частью 1 вращается относительно оси цапф орудия О, при этом палец 6 двуплечего рычага 4 скользит по пазу 5. Профиль последнего подбирается так, чтобы тяга 3 по­ворачивала опорный корпус 2 (на рис. 3.38 это корпус 13) на угол, обеспечивающий требуемое усилие тарельчатой пружины, тем самым регулируется ход клапана h.

Другими преимуществами тормозов отката клапанного типа являются:

компактность конструкции;

меньшая зависимость от внешних условий, ибо их изменение ведет к изменению давления в накатнике и автоматической регули­ровке хода клапана h;

отсутствие необходимости в компенсаторе жидкости. К недостаткам таких тормозов можно отнести: сравнительную сложность устройства клапанов; трудность обеспечения желаемого закона сопротивления при накате, в связи с чем в противооткатные устройства часто вводится дополнительный тормоз наката в виде отдельного агрегата.

Комбинированные тормоза отката могут иметь различные соче­тания рассмотренных выше типов. Например, клапанный тормоз отката с канавочным тормозом наката; одновременное действие веретена и канавок переменной глубины и т. п.

Компенсаторы жидкости. Как было указано выше, большая часть кинетической энергии откатных частей переходит в тепловую энергию в противооткатных устройствах. Процесс нагрева жидкости в тормозе при стрельбе и процесс охлаждения про­исходят неравномерно. Нагрев за время цикла отката-наката про­исходит быстро (приблизительно за 1...1,5 с), а охлаждение, оп­ределяемое явлениями теплопроводности и лучеиспускания, проис­ходит гораздо медленнее. При интенсивной стрельбе жидкость постепенно разогревается. Повышение температуры жидкости за один выстрел допускается до 0,5... 1,5 К и зависит от количества жидкости и ее удельной теплоемкости, от металлоемкости и пло­щади поверхности охлаждения, от режима стрельбы и количества поглощенной энергии.

Нагрев стенок цилиндров тормоза практически не увеличивает их внутреннего объема, в то же время увеличение объема жидкости при нагревании весьма существенно. В результате шток тормоза при накате может войти в цилиндр не полностью, произойдет так называемый недокат. Последующие выстрелы при стволе, находя­щемся не в исходном положении, могут оказаться опасными для орудия из-за повышенных нагрузок на лафет и возможной потери устойчивости.

Для устранения негативного влияния недокатов используются следующие три решения:

недолив жидкости при сборке тормоза; тогда излишний объем нагретой жидкости займет часть воздушной прослойки и создаст предварительное давление в тормозе; такое решение часто прини­мают в танковой и самоходной артиллерии, ибо увеличение габа­ритов тормоза при этом невелико, а отклонения в законе торможе­ния не приводят к потере устойчивости из-за значительной массы всей установки;

применение тормозов-накатников (например, по схеме, пока­занной на рис. 3.38); в этом случае излишний объем жидкости сме­стит на небольшое расстояние плавающий поршень и повысит дав­ление в накатнике, что практически не скажется на работе проти­вооткатных устройств;

применение компенсаторов.

Принцип действия компенсатора заключается в том, что избы­точный объем разогретой жидкости через отверстие малого диа­метра перегоняется в дополнительную полость, сжимая там упру­гий элемент. При охлаждении жидкости сжатый упругий элемент перегоняет жидкость обратно в основную полость тормоза отката. Малый диаметр отверстия позволяет избежать интенсивного циркулирования жидкости в процессе отката-наката, ибо такое циркулирование может привести к искажению расчетного закона тормо­жения. Малое отверстие истечения жидкости в компенсатор обеспечивает постепенное (почти статическое) перетекание жидкости, как при нагревании, так и при охлаждении.

Рис. 3.40. Схема компенсатора: а - пружинного; б - пневматического

В зависимости от вида упругого элемента компенсаторы делятся на два типа: пружинные и пневматические. Конструктивные схемы компенсаторов показаны на рис. 3.40.

Как видно из приведенных схем, не исключено небольшое перете­кание жидкости в компенсатор и обратно в процессе отката-наката. С целью исключения такого перетекания в некоторых случаях ставит­ся специальный клапан, например, показанный на рис. 3.41.

При откате поршня 4 со штоком клапан 2, прижимаемый пру­жиной 3, перекрывает отверстие в диафрагме 1 и держит его закры­тым до тех пор, пока в конце наката поршень не нажмет на стер­жень клапана и не откроет последний. Отверстие будет открыто до следующего выстрела, а пружина при этом сжата, что можно отне­сти к недостаткам данной конструкции. Кроме того, усложняется устройство компенсатора.

Использование плавающих поршней в компенсаторах, что обя­зательно для пружинных компенсаторов, хотя может быть приме­нено и для пневматических, вызывает повышенное сопротивление трения в уплотнениях, искажение работы компенсатора. Во избежание вредного влияния инерционных свойств плавающего порш­ня и пружины применение пружинных компенсаторов целесооб­разно только при неподвижном цилиндре тормоза отката и движу­щемся в откат штоком.

Рис. 3.41. Схема пневматического компрессора с клапаном

В пневматических компенсаторах следует предусматривать, что­бы отверстие для перехода жидкости в компенсатор при всех углах возвышения не позволяло попадания в него воздуха. Если в откат движутся поршень со штоком тормоза, то отверстие располагают в нижней части диафрагмы. Если же в откат идет цилиндр тормоза, то целесообразно применение наклонной трубки малого диаметра.

В рассмотренных схемах компенсаторов корпус компенсатора является продолжением цилиндра тормоза отката и отделяется от последнего только диафрагмой. Такая конструкция несколько увели­чивает продольные размеры тормоза отката. Если это недопустимо, то можно применять компенсатор, отделенный от тормоза и соеди­ненный с ним шлангом или металлической трубкой. Отдельный цилиндр компенсатора в этом случае может быть расположен про­извольно относительно тормоза отката, что позволит компоновать его в меньших габаритах противооткатных устройств.

Основные характеристики тормозов отката некоторых артилле­рийских орудий приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Характеристики некоторых тормозов отката