РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДЕМОНТАЖА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ СНАРЯЖЕНИЯ АВИАЦИОННЫХ БОЕПРИПАСОВ
Одними из основополагающих факторов, которые оказывают существенное влияние на эффективность и область применения вновь разрабатываемого метода демонтажа, являются как конструкция самого объекта исследования - боеприпаса, так и конструкция его отдельных элементов снаряжения.
В связи с этим при разработке новой рациональной технологии и нестандартного оборудования для утилизации мелкокалиберных авиационных унитарных патронов предусматривается проведение всесторонних исследований и анализ достаточно большого количества параметров утилизируемого объекта.
Особое внимание уделяется разработке метода демонтажа, при котором имеется возможность повторного использования компонентов унитарного патрона в последующем производстве таких же видов боеприпасов для повышения эффективности технологии утилизации в целом и снижения себестоимости вновь изготавливаемых образцов.
2.1 Конструктивно-технологические особенности патронов, принятых для исследований и разработки технологии инерционного демонтажа
Патрон состоит из снаряда (пули), заряда и устройства, воспламеняющего снаряд [132-134, 156-162]. Все эти элементы собираются посредством гильзы в готовое изделие - патрон (рис.2.1). В заполненную порохом гильзу с капсюлем вставляется пуля и обжимается дульцем гильзы. Степень и способ обжатия дульца гильзы могут быть различными (запрессовка, завальцовка, обжим дульца, см. рис. 2.10)
Таким образом, гильза объединяет в единое целое снаряд (пулю), пороховой заряд и капсюль-воспламенитель, образуя по своей конструкции единое изделие одноразового применения - унитарный боеприпас.
Применение подобной схемы патрона позволяет предохранить пороховой заряд, основной источник энергии движения снаряда (пули), от влияния влаги и других внешних факторов, и, кроме того, предотвращает прорыв пороховых газов из канала ствола в полости системы вооружения, предохраняя ее механизмы от излишнего загрязнения.
Рис. 2.1 Общий вид унитарных патронов и особенности конструкции их элементов снаряжения
Метаемые кинетические снаряды (пули) различного вида и назначения являются поражающими элементами, посредством каких, в результате стрельбы, осуществляется уничтожение или выведение из строя материальных или биологических объектов. Образцы пуль представлены на рис. 2.2. Для изготовления компонентов пуль (оболочка, сердечник, защитное покрытие) используются дефицитные цветные металлы и сплавы (медь, латунь).
Рис. 2.2 Образцы пуль для различных видов оружия
В современном оружии применяются пули, состоящие из оболочки и сердечника. Сердечник изготавливают из сплавов на основе свинца с добавлением сурьмы (сплавы марок С1...С4), что позволяет получить необходимую поперечную нагрузку.
В целях экономии свинца в конструкцию пуль вносят изменения. Применяют сердечник из малоуглеродистой стали (прутковая сталь Ст.2, Ст.3,) и свинцовую рубашку. Такие пули называются суррогатированными. В бронебойных пулях сердечник изготовляют из сталей марок У10А, У12А, У12ХА, подвергающихся специальной термической обработке, или из твердых металлокерамических сплавов марок ВК8, ВК15 [129,132-136].
Материал оболочки должен быть достаточно твердым и в тоже время пластичным, чтобы хорошо заполнять нарезы, обеспечивая вращение пули в канале ствола. Кроме того, он должен обладать соответствующими пластическими свойствами, что обусловлено методом изготовления оболочки пули - штамповкой (ударным выдавливанием или глубокой вытяжкой) [156-173].
Чаще всего для оболочек применяют мельхиор, томпак, латунь, медь, но наиболее широко используют малоуглеродистую плакированную сталь (например, 18ЮА, 11ЮА), а также биметаллы.
Применяемые стали обладают следующими механическими характеристиками: предел прочности =270...360 МПа, модуль упругости =2,0...2,15•105 МПа, относительное удлинение =29...35 %, удельный вес материала составляет =7,85...7,9 г/см3 [129,132,133,137].
К материалам для изготовления цельноштампованных гильз относятся латуни Л68, Л70, обладающие пределом прочности =300...350 МПа, модулем упругости =1,0...1,2•105 МПа, относительным удлинение =45...60 %, поперечным сужением =45...50 %.
Более дешевым и недефицитным материалом для изготовления гильз также являются малоуглеродистые стали марок 11ЮА, 18ЮА, Биметалл-1, Биметалл-3, для которых механические характеристики имеют следующие значения: предел прочности =300...400 МПа, модуль упругости =2,0...2,15•105 МПа, относительное удлинение =29...40 %, удельный вес материала составляет =7,85...7,9 г/см3 [129,133].
Исследования были проведены на основе натуральных образцов патронов (см. рис. 2.3, 2.4, 2.5) и расчетных схем, созданных с учетом конструктивных особенностей и характеристик патронов калибра 9?18 ПМ, 9?19 "Parabellum" и 7,62?39 [132,134], реальные образцы которых были использованы для проведения натурных испытаний.
а) общий видб) гильзав) пуляРис.2.3 Патрон калибра 9?18ПМ (изометрия)
а) общий видб) гильзав) пуляРис.2.4 Патрон калибра 9?19 "Parabellum" (изометрия)
а) общий видб) гильзав) пуляРис.2.5 Патрон калибра 7,62?39 (изометрия)
2.2 Теоретические исследования динамического процесса извлечения пули из гильзы
2.2.1 Логическая модель технологического процесса инерционного способа демонтажа патронов
Общий порядок построения технологического процесса инерционного способа демонтажа патронов может быть описан следующей логической моделью, представленной на рис. 2.6.
Весь процесс может быть разбит на 5 стадий:
1 стадия: технологическая подготовка и создание импульса разгона контейнера (блока) с патроном;
2 стадия: разгон контейнера с заданными технологическими характеристиками и математическое описание процесса разгона;
3 стадия: остановка (удар), созд