Проектирование штурмовой винтовки - Курсовая работа

Современные автоматы обычно имеют калибр от 5,45 до 7,62 мм, емкость магазинов от 20 до 30 и более патронов, режимы огня полностью автоматический (очередями) и одиночными выстрелами, а некоторые модели - еще и с отсечкой (т.е. очередями по 2 или 3 выстрела). Разработки 5,56-мм патрона начались тогда, когда стало ясно, что патрон 7,62 мм НАТО не может обеспечить возможность ведения прицельного автоматического огня из легкого стрелкового оружия. Патрон позже был назван .223 Remington, а на вооружение принят под обозначением М193, винтовка получила название AR-15 и принята на вооружение под обозначением М16. Патроны М193 также могут использоваться в оружии под М855, как и патроны М855 могут использоваться в М16А1, но при этом ухудшится точность стрельбы. Разработчики, с одной стороны, стремились создать патрон «промежуточного» размера, схожий с советским 7,62х39 мм, с другой стороны, в особенности это касается американцев, - патрон «винтовочного» размера по типу патрона .30-06.Найдем дополнительные характеристики материала гильзы, используя линеаризованную диаграмму напряженного состояния материала гильзы: Рис. Pe - давление, при котором устраняется зазор между гильзой и патронником. зазор между гильзой и патронником, принимаем по чертежу; На интервале от 2100 г до 3650 г будет обеспечена как надежность работы гильзы, так энергия в конце работы двигателя. Масса подвижных частей в конце работы ускорительного механизма: Расчет элементов движения полусвободного затвора находится в периоде последействия.В ходе курсового проекта были спроектированы основные узлы для образца штурмовой винтовки под патрон 7,62?51 с длиной ствола 450 мм , обеспечивающий пробитие бронежелета 4 класса на расстоянии 250м.

штурмовой винтовка ствол баллистика

Штурмовая винтовка (автомат) - основное наступательное оружие современной пехоты. Современные автоматы обычно имеют калибр от 5,45 до 7,62 мм, емкость магазинов от 20 до 30 и более патронов, режимы огня полностью автоматический (очередями) и одиночными выстрелами, а некоторые модели - еще и с отсечкой (т.е. очередями по 2 или 3 выстрела). Эффективная дальность стрельбы в среднем до 600 м, эффективная практическая скорострельность - до 400 выстр/мин очередями. Многие автоматы являются "прародителями" или составными частями целых семейств автоматического оружия (от коротких "карабинов" до ручных пулеметов - хороший тому пример австрийский AUG или семейство АК/РПК). Почти все автоматы могут оснащаться штыком, ночным, оптическим или коллиматорным прицелом, а некоторые - еще и подствольным 30-40 мм гранатометом или насадкой для метания ружейных гранат (ружейные гранаты одеваются на ствол и выстреливаются холостым патроном).

Современные тенденции для автоматов - широкое использование композитных пластиков и легких сплавов, установка встроенных оптических или коллиматорных прицелов с кратностью от 1х до 4-6х, переход к схеме "Булл-пап" (механика в прикладе)

Эффективность. Выбор боеприпасов для проектирования

Для расчетов выбираем ряд близко лежащих патронов: Задание боеприпасов Табл 1.

Таблица

Патрон Калибр d, мм Масса пули q, г

5,45х39 5,45 3,42

5,56х45 5,56 3,57

7,62х51 7,62 9,3

Описания патронов

1. Автоматный патрон 5,45х39 с пулей со стальным сердечником (7Н6) и с трассирующей пулей (7ТЗ) был разработан под руководством В.М. Сабельникова. Гильза патрона бутылочной формы без закраины. Малокалиберная пуля, имея высокую начальную скорость (900 м/сек) и большую поперечную нагрузку, обеспечивает лучшую настильность траектории, обладает хорошей пробивной способностью и убойной силой. С расстояния 350 м такая пуля пробивает 5-мм стальной лист. Малый импульс отдачи при стрельбе благоприятно сказывается на меткости, особенно при автоматической стрельбе, а уменьшение массы патрона позволяет увеличить носимый боекомплект. Переход от 7,62-мм патрона к 5,45-мм малоимпульсному патрону повысил эффективность стрельбы из автомата АК-74 по сравнению с АКМ в 1,2…1,6 раза. Также почти на 100 метров увеличилась дальность прямого выстрела.

2. Патрон 5,56х45 (.223Rem; M193) был принят на вооружение Армии США в 1964году. Разработки 5,56-мм патрона начались тогда, когда стало ясно, что патрон 7,62 мм НАТО не может обеспечить возможность ведения прицельного автоматического огня из легкого стрелкового оружия. В конкурсе на разработку патрона и оружия под него участвовали несколько фирм, победил проект, разработанный с участием Юджина Стонера, работавшего в американской фирме «Aramalite». Патрон позже был назван .223 Remington, а на вооружение принят под обозначением М193, винтовка получила название AR-15 и принята на вооружение под обозначением М16.

В 80-е годы прошлого века в Бельгии был разработан новый вариант патрона 5,56х45 под обозначением SS109. Этот патрон, отличавшийся от М193 более тяжелой пулей, рассчитанной на меньший шаг нарезов (178 мм вместо 305 мм для М193), был принят в качестве стандартного для всех стран НАТО. В США SS109 был принят на вооружение под обозначением М855, и под него принята на вооружение новая модификация винтовки М16А2 с более тяжелым стволом и измененным шагом нарезов. Патроны М193 также могут использоваться в оружии под М855, как и патроны М855 могут использоваться в М16А1, но при этом ухудшится точность стрельбы.

3. Патрон 7,62х51 (.308 Win) стал штатным боеприпасом НАТО в 1952 году. Разработчики, с одной стороны, стремились создать патрон «промежуточного» размера, схожий с советским 7,62х39 мм, с другой стороны, в особенности это касается американцев, - патрон «винтовочного» размера по типу патрона .30-06. В результате появился патрон .30-06 в укороченной гильзе, который мало кого удовлетворил. Мощность этого патрона для штурмовой винтовки слишком велика, например, в Японии даже были вынуждены уменьшить в нем пороховой заряд, чтобы снизить импульс отдачи. С другой стороны, в качестве боеприпаса единого пулемета, патрону даже несколько не хватает энергии. Тем не менее этот боеприпас стал штатным винтовочно-пулеметным патроном в странах НАТО и получил широкое распространение по всему миру. Патрон чаще имеет латунную гильзу, иногда стальную. На донышке гильзы ставится товарное клеймо НАТО - крест в круге, которое означает взаимозаменяемость боеприпаса. Патрон снаряжается всеми допустимыми в военных целях пулями - обычными, трассирующими, бронебойными и т.д. Параметры для расчета в программном комплексе «Strelec2009» Табл 2.

Таблица

Боеприпас Параметр 5,45х39 5,56х45 7,62х51

Образец аналог АК-74 G36 G3

Длина ствола Lcтв , мм 415 480 450

Начальная скорость пули V0 ,м/с 900 920 780

Составляющая коэф. фиктивности ?1 1,1 1,127 1,1

Сила трения в нарезах Ftp , Н 0 0 0

Длина каморы lkam , мм 36,7 41,88 47,59

Путь пройденный пулей по каналу ствола lд ,мм 378,3 438,12 402,41

Результаты решения ОЗВБ согласованные с выходными данными системы аналога

Исходные данные для расчета внутренней баллистики: Боеприпас: 5,45х39

Площадь канала: 23,99 мм2

Масса снаряда: 3,42 г

Масса заряда: 1,4 г

Объем каморы: 1,6 см3

Коэф. конусности: 2,35

Давление форсирования: 10 МПА

Сост. коэф. фиктивности: 1,1

Сила трения: 0 Н

Сила пороха: 1,05 МДЖ/кг

Коволюм: 0,95 дм3/кг

Параметр расширения: 0,2

Плотность пороха: 1,6 кг/дм3

Импульс пороха: 0,2108 МПА*с

Каппа1: 1,5

Лямбда1: -0,333

Мю1: 0

Zk: 1

Каппа2: 0

Лямбда2: 0

Тип пороха: Пироксилиновый

Длина каморы: 36,7 мм

Таблица. Результаты расчета при t=15 C

Ik=0,2108 МПА*с Ед=1386 Дж Vп=1873,4 м/с Коэф. исп. заряда=989,95 КДЖ/кг КПД=18,856 %

Коэф. могущества=8210 МДЖ/м3 Vд=900,27 м/с Lд=378,3 мм

Рис.

Исходные данные для расчета внутренней баллистики: Боеприпас: 5,56х45

Площадь канала: 25,03 мм2

Масса снаряда: 3,57 г

Масса заряда: 1,6 г

Объем каморы: 1,8 см3

Коэф. конусности: 2

Давление форсирования: 10 МПА

Сост. коэф. фиктивности: 1,127

Сила трения: 0 Н

Сила пороха: 1,05 МДЖ/кг

Коволюм: 0,95 дм3/кг

Параметр расширения: 0,2

Плотность пороха: 1,6 кг/дм3

Импульс пороха: 0,1981 МПА*с

Каппа1: 1,2

Лямбда1: -0,167

Мю1: 0

Zk: 1

Каппа2: 0

Лямбда2: 0

Тип пороха: Пироксилиновый

Длина каморы: 41,88 мм

Таблица. Результаты расчета при t=15C

Ik=0,1981 МПА*с Ед=1509 Дж

Vп=1928,1 м/с

Коэф. исп. заряда=943,14 КДЖ/кг КПД=17,965 %

Коэф. могущества=8388 МДЖ/м3 Vд=919,45 м/с

Lд=438,849 мм

Рис.

Исходные данные для расчета внутренней баллистики: (G3)

Боеприпас: 7,62х51

Площадь канала: 47,51 мм2

Масса снаряда: 9,3 г

Масса заряда: 2,9 г

Объем каморы: 3,36 см3

Коэф. конусности: 2

Давление форсирования: 10 МПА

Сост. коэф. фиктивности: 1,1

Сила трения: 0 Н

Сила пороха: 1,05 МДЖ/кг

Коволюм: 0,95 дм3/кг

Параметр расширения: 0,2

Плотность пороха: 1,6 кг/дм3

Импульс пороха: 0,1987 МПА*с

Каппа1: 1

Лямбда1: 0

Мю1: 0

Zk: 1

Каппа2: 0

Лямбда2: 0

Тип пороха: Пироксилиновый

Длина каморы: 47,59 мм

Таблица. Результаты расчета при t=15C

Ik=0,1987 МПА*с Ед=2830 Дж Vп=1654,4 м/с

Коэф. исп. заряда=975,92 КДЖ/кг КПД=18,589 %

Коэф. могущества=6015 МДЖ/м3 Vд=780,15 м/с

Lд=402,41мм

Рис.

Расчет прямой задачи внешней баллистики

Исходные данные расчета внешней баллистики: патрон 5,45х39

Начальная скорость пули 900 м/с

Баллистический коэффициент 8,6 м2/кг

Калибр пули 5,45 мм

Масса пули 3,42 г

Угол наклона касательной 0,221?

Таблица с результатами (полет) x, м t, с y, м V, м/с teta, град Ец, Дж Еуд, МДЖ/м2 RST

0,000 0,000 0,000 900,000 0,221 1385,100 59,374 12,695

10,733 0,012 0,041 888,792 0,213 1350,816 57,905 12,537

20,454 0,023 0,076 878,714 0,206 1320,355 56,599 12,395

30,065 0,034 0,110 868,818 0,199 1290,783 55,331 12,255

40,427 0,046 0,146 858,224 0,192 1259,498 53,990 12,106

50,663 0,058 0,179 847,836 0,184 1229,191 52,691 11,959

60,776 0,070 0,211 837,646 0,176 1199,824 51,432 11,815

70,767 0,082 0,241 827,651 0,168 1171,361 50,212 11,674

80,640 0,094 0,269 817,844 0,159 1143,766 49,029 11,536

90,396 0,106 0,296 808,220 0,151 1117,007 47,882 11,400

100,038 0,118 0,320 798,775 0,143 1091,051 46,769 11,267

110,357 0,131 0,345 788,738 0,134 1063,804 45,601 11,126

120,546 0,144 0,368 778,899 0,124 1037,429 44,471 10,987

130,609 0,157 0,389 769,252 0,115 1011,889 43,376 10,851

140,548 0,170 0,408 759,791 0,105 987,153 42,316 10,717

150,364 0,183 0,425 750,512 0,096 963,189 41,288 10,586

160,062 0,196 0,441 741,409 0,086 939,966 40,293 10,458

170,374 0,210 0,455 731,798 0,075 915,753 39,255 10,322

180,553 0,224 0,468 722,380 0,064 892,333 38,251 10,190

190,601 0,238 0,478 713,149 0,053 869,674 37,280 10,059

200,522 0,252 0,486 704,100 0,042 847,744 36,340 9,932

210,317 0,266 0,493 695,228 0,031 826,515 35,430 9,807

220,675 0,281 0,497 685,913 0,019 804,516 34,487 9,675

230,218 0,295 0,499 677,392 0,007 784,651 33,635 9,555

240,312 0,310 0,5 668,442 -0,005 764,053 32,752 9,429

250,272 0,325 0,497 659,672 -0,018 744,137 31,898 9,305

260,103 0,340 0,493 651,078 -0,031 724,874 31,073 9,184

270,448 0,356 0,486 642,099 -0,045 705,018 30,222 9,057

280,017 0,371 0,478 633,852 -0,058 687,023 29,450 8,941

290,090 0,387 0,466 625,231 -0,072 668,463 28,655 8,819

300,026 0,403 0,453 616,788 -0,087 650,530 27,886 8,700

310,436 0,420 0,436 608,005 -0,102 632,136 27,097 8,576

320,099 0,436 0,417 599,911 -0,117 615,417 26,381 8,462

330,226 0,453 0,395 591,488 -0,133 598,256 25,645 8,343

340,211 0,470 0,370 583,242 -0,149 581,692 24,935 8,227

350,057 0,487 0,343 575,167 -0,166 565,698 24,249 8,113

360,335 0,505 0,312 566,800 -0,183 549,357 23,549 7,995

370,463 0,523 0,278 558,613 -0,201 533,602 22,874 7,880

380,446 0,541 0,241 550,602 -0,220 518,407 22,222 7,767

390,286 0,559 0,202 542,799 -0,238 503,819 21,597 7,656

400,522 0,578 0,158 534,741 -0,258 488,971 20,960 7,543

410,080 0,596 0,113 527,273 -0,277 475,408 20,379 7,437

420,025 0,615 0,063 519,561 -0,297 461,603 19,787 7,329

430,337 0,635 0,008 511,629 -0,319 447,618 19,188 7,217

431,870 0,638 -0,001 510,456 -0,322 445,567 19,100 7,200

Таблица с результатами (пробитие)

Рис.

Исходные данные расчета внешней баллистики: патрон 5,56х45

Таблица. Начальная скорость пули 920 м/с

Рис.

Баллистический коэффициент 8,2 м2/кг

Калибр пули 5,56 мм

Масса пули 3,57 г

Угол наклона касательной 0,215?

Таблица с результатами (полет) x,м t,с y,м V,м/с teta,град Ец,Дж Еуд,МДЖ/м2 RST

0,000 0,000 0,000 920,000 0,215 1510,824 62,226 14,099

10,064 0,011 0,037 909,839 0,208 1477,635 60,859 13,943

20,017 0,022 0,073 899,857 0,201 1445,392 59,531 13,790

30,751 0,034 0,110 889,168 0,194 1411,257 58,126 13,626

40,479 0,045 0,142 879,548 0,187 1380,885 56,875 13,479

50,102 0,056 0,173 870,094 0,180 1351,359 55,658 13,334

60,482 0,068 0,205 859,965 0,172 1320,079 54,370 13,179

70,742 0,080 0,235 850,023 0,164 1289,733 53,120 13,026

80,043 0,091 0,261 841,070 0,157 1262,707 52,007 12,889

90,078 0,103 0,288 831,474 0,149 1234,057 50,827 12,742

100,820 0,116 0,315 821,273 0,140 1203,962 49,588 12,586

110,620 0,128 0,338 812,032 0,132 1177,020 48,478 12,444

120,310 0,140 0,360 802,954 0,123 1150,853 47,400 12,305

130,685 0,153 0,381 793,301 0,114 1123,347 46,267 12,157

140,152 0,165 0,399 784,552 0,106 1098,705 45,252 12,023

150,291 0,178 0,417 775,244 0,096 1072,791 44,185 11,880

160,309 0,191 0,433 766,109 0,087 1047,657 43,150 11,740

170,210 0,204 0,447 757,142 0,077 1023,276 42,146 11,603

180,744 0,218 0,461 747,668 0,067 997,829 41,098 11,458

190,407 0,231 0,471 739,036 0,057 974,922 40,154 11,325

200,689 0,245 0,480 729,913 0,046 951,001 39,169 11,186

210,124 0,258 0,487 721,598 0,036 929,457 38,282 11,058

220,165 0,272 0,493 712,808 0,025 906,949 37,355 10,923

230,083 0,286 0,496 704,182 0,014 885,132 36,456 10,791

250,251 0,315 0,5 686,822 -0,009 842,028 34,681 10,525

260,488 0,330 0,494 678,101 -0,022 820,780 33,805 10,392

270,595 0,345 0,489 669,549 -0,034 800,208 32,958 10,261

280,575 0,360 0,482 661,162 -0,047 780,287 32,138 10,132

290,431 0,375 0,473 652,936 -0,060 760,991 31,343 10,006

300,164 0,390 0,462 644,865 -0,073 742,294 30,573 9,882

310,414 0,406 0,448 636,423 -0,087 722,987 29,778 9,753

320,531 0,422 0,431 628,149 -0,101 704,310 29,008 9,626

330,516 0,438 0,412 620,038 -0,115 686,237 28,264 9,502

340,373 0,454 0,391 612,084 -0,130 668,745 27,544 9,380

350,103 0,470 0,368 604,284 -0,145 651,810 26,846 9,260

360,307 0,487 0,341 596,161 -0,160 634,403 26,129 9,136

370,374 0,504 0,311 588,201 -0,177 617,575 25,436 9,014

380,307 0,521 0,279 580,400 -0,193 601,303 24,766 8,894

390,108 0,538 0,245 572,754 -0,209 585,564 24,118 8,777

400,346 0,556 0,206 564,821 -0,227 569,456 23,454 8,656

410,443 0,574 0,164 557,052 -0,245 553,897 22,813 8,537

420,401 0,592 0,120 549,448 -0,263 538,878 22,195 8,420

430,224 0,610 0,073 542,028 -0,282 524,422 21,599 8,306

440,450 0,629 0,021 534,357 -0,302 509,683 20,992 8,189

444,712 0,637 -0,002 531,176 -0,310 503,633 20,743 8,140

Рис.

Рис.

Рис.

Таблица

Дальность Х, м 0 50 100 150 200 250 300 350 400 444

Скорость V, м/с 920 870 821,2 775,2 729,9 686,8 644,8 604,2 564,8 531,1

Энергия пули Ец, Дж 1510 1351 1203 1072 951 842 742 651 569 503

Удельная энергия пули Еуд, МДЖ/м2 62,22 55,65 49,58 44,18 39,16 34,68 30,57 26,84 23,45 20,73

Вероятность пробития незащищенной цели, % 3617 3235 2883 2568 2277 2016 1777 1560 1363 1205

Вероятность пробития каски, % 1131 1011 901 803,3 712,1 630,5 555,8 488,1 426,4 377,1

Вероятность пробития бронежилета 1-го уровня, % 691,4 618,4 550,9 490,9 435,2 385,3 339,6 298,2 260,6 230,4

Вероятность пробития бронежилета 2-го уровня, % 345,7 309,2 275,4 245,4 217,6 192,6 169,8 149,1 130,3 115,2

Вероятность пробития бронежилета 3-го уровня, % 230,4 206,1 183,6 163,6 145,0 128,4 113,2 99,43 86,86 76,82

Вероятность пробития бронежилета 4-го уровня, % 172,8 154,6 137,7 122,7 108,8 96,33 84,92 74,57 65,15 57,60

Вероятность пробития бронежилета 5-го уровня, % 138,2 123,6 110,1 98,18 87,04 77,06 67,94 59,65 52,12 46,09

Вероятность пробития бронежилета 6-го уровня, % 115,2 103,0 91,82 81,82 72,53 64,22 56,61 49,71 43,43 38,41

Эффективность останавливающего действия пули p, % 106,1 96,61 87,24 78,41 69,72 61,45 53,4 45,62 38,05 31,60

Относительное останавливающее действие RSP 14,0 13,3 12,58 11,880 11,186 10,525 9,882 9,260 8,656 8,140

Исходные данные расчета внешней баллистики: патрон 7,62х51

Начальная скорость пули 780 м/с

Баллистический коэффициент 6,8 м2/кг

Калибр пули 7,62 мм

Масса пули 9,3 г

Угол наклона касательной 0,249?

Таблица с результатами (полет) x, м t, с y, м V, м/с teta, град Ец, Дж Еуд, МДЖ/м2 RST

0,000 0,000 0,000 780,000 0,249 2829,060 62,036 58,487

30,732 0,040 0,126 756,802 0,220 2663,285 58,401 56,747

60,558 0,080 0,232 734,669 0,190 2509,783 55,035 55,088

90,232 0,121 0,322 713,014 0,158 2364,007 51,838 53,464

120,423 0,164 0,397 691,350 0,123 2222,537 48,736 51,840

150,373 0,208 0,452 670,219 0,087 2088,748 45,802 50,255

180,066 0,253 0,487 649,618 0,049 1962,316 43,030 48,710

240,437 0,349 0,5 608,779 -0,037 1723,347 37,790 45,648

270,378 0,399 0,463 589,034 -0,084 1613,368 35,378 44,168

300,496 0,451 0,406 569,505 -0,134 1508,161 33,071 42,703

330,174 0,504 0,323 550,583 -0,187 1409,610 30,910 41,284

360,473 0,560 0,209 531,684 -0,245 1314,501 28,824 39,867

390,254 0,617 0,065 513,441 -0,307 1225,839 26,880 38,499

402 0,640 0,000 506,353 -0,332 1192,227 26,143 37,968

Рис.

Рис.

Рис.

Таблица с результатами (пробитие)

Дальность x, м 0 50 100 150 200, 250 300 350 400 402

Скорость V, м/с 780 742,2 705,8 670,2 635,5 602,3 569,5 537,9 507,26 506,35

Энергия пули Ец, Дж 2829 2562,1 2316,7 2088,7 1878,2 1687,1 1508,1 1345,8 1196,5 1192,2

Удельная энергия пули Еуд, МДЖ/м2 62,03 56,184 50,801 45,802 41,187 36,996 33,071 29,512 26,238 26,143

Вероятность пробития незащищенной цели, % 3606,7 3266,4 2953,5 2662,9 2394,5 2150,9 1922,7 1715,8 1525,4 1519,9

Вероятность пробития каски, % 1127,9 1021,5 923,65 832,76 748,84 672,65 601,29 536,57 477,05 475,33

Вероятность пробития бронежилета 1-го уровня, % 689,28 624,26 564,45 508,91 457,62 411,06 367,45 327,90 291,53 290,48

Вероятность пробития бронежилета 2-го уровня, % 344,64 312,13 282,22 254,45 228,81 205,53 183,72 163,95 145,76 145,24

Вероятность пробития бронежилета 3-го уровня, % 229,76 208,08 188,15 169,63 152,54 137,02 122,48 109,30 97,177 96,827

Вероятность пробития бронежилета 4-го уровня, % 172,32 156,06 141,11 127,22 114,40 102,76 91,864 81,977 72,883 72,620

Вероятность пробития бронежилета 5-го уровня, % 137,85 124,85 112,89 101,78 91,526 82,214 73,491 65,582 58,306 58,096

Вероятность пробития бронежилета 6-го уровня, % 114,88 104,04 94,076 84,819 76,272 68,511 61,243 54,651 48,589 48,413

Эффективность останавливающего действия пули p, % 319,47 300,63 282,42 264,61 247,29 230,70 214,29 198,54 183,19 182,73

Относительное останавливающее действие RSP 58,487 55,660 52,927 50,255 47,656 45,166 42,703 40,340 38,037 37,968

Окончательное решение по выбору боеприпаса

Для пробития бронежилета 4-го уровня необходимо удельную энергию у цели Еуд=36МДЖ/м2, также учтем относительное останавливающее действие RSP.

· Патрон 5,45х39 нам не подходит, так как не хватает удельной энергии Еуд=31,898 МДЖ/м2 и малое относительное останавливающее действие RSP=9,305;

· Патрон 5,56х45 также не удовлетворяет требованию технического задания: Еуд=34,68Мдж/м2 и RSP=10,525, но показатели лучше, чем у патрона 5,45х39;

· Патрон 7,62х51 нам подходит, так как удельная энергия соответствует требуемой Еуд=36,996 МДЖ/м2 и высокое останавливающее действие RSP=45,166, т.е. поражение противника обеспечено.

Вывод: учитывая все приведенные выше посчитанные значения, наилучшим вариантом будет патрон 7,62х51. Следовательно, дальнейший расчет проводим для боеприпаса 7,62х51.

Проектирование ствола

Ствол является основной и самой ответственной деталью оружия, потому к нему предъявляются повышенные требования по надежности, в частности - безотказности, долговечности (живучести), прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная и эрозионная стойкость. Безотказность обеспечивается прочностью стенок ствола, способностью его выдерживать давление до 450 МПА и более. При этом расчет ствола производим при нормальной температуре 15С, а также сертификационными патронами, усиленными за счет дополнительной навески пороха.

Долговечность обеспечивается износостойкостью и жаропрочностью канала ствола. Увеличение срока службы канала ствола может быть достигнута применением высоколегированных износостойких и термостойких сталей, жаропрочных сплавов и покрытий.

К материалам для изготовления стволов также предъявляются определенные требования: высокие значения прочности, пластичности, вязкости, износостойкости, жаропрочности, коррозионной и эрозийной стойкости.

Основными конструкционными материалами для производства стволов являются стали типа углеродистой 50РА ОСТ 3-98-88, хромоникельмолибденованадиевых 30ХН2МФА ОСТ 3-98-88 (ГОСТ 4543-88) и ОХНЗМФА ГОСТ В 5192-88. Применительно к данному образцу спроектируем ствол - моноблок, состоящий из: 1. Каморы, состоящей из основного и опорного конуса, цилиндрической части и конуса врезания;

2. Ведущей части с нарезами.

Материалом ствола назначим углеродистую сталь 50РА. Данная сталь применяется для изготовления стволов калибром до 9 мм с темпом стрельбы до 600 выстрелов в минуту. Малые добавки бора используются для прокаливаемости.

Таблица. Химический состав стали 50РА

C Si Mn S P Cr Ni B Cu

0.5 0.37 0.76 0.023 0.016 0.27 0.11 0,002 0,02

Исходные данные для расчета баллистики

Таблица

Калибр d 7,62 мм

Площадь канала ствола Sкн 47,51 мм2

Масса снаряда (масса пули) q 9,3 г

Масса заряда (масса пороха) ? 2,9 г

Объем каморы W0 3,36 см3

Крешерное давление Pmax кр 275 МПА

Коэффициент Nkp 1,12 -

Коэффициент конусности ? 2 -

Давление P0 10 МПА

Составляющая коэффициента фиктивности ?1 1,1 - Сила пороха f 1,05 МДЖ/кг

Коволюм пороховых газов ? 0,95 дм3/кг

Параметр расширения пороховых газов ? 0,2 - Физическая плотность пороха ? 1,6 кг/дм3

Коэффициент формы пороха ?1 1 -

Коэффициент формы пороха ?1 0 -

Коэффициент формы пороха ?1 0 -

Коэффициент формы пороха Zk 1 -

Коэффициент формы пороха ?2 0 -

Коэффициент формы пороха ?2 0 -

Тип пороха Пироксилиновый

Длина каморы Lkam 47,59 мм

Длина ведущей части ствола Lд 402,41 мм

Длина ствола Lств 450 мм

Таблица. Эскиз патрона и патронника

Таблица. Результаты расчета при t=150C

Ik=0,1987 МПА*с Ед=2831 Дж Vп=1654,4 м/с

КПД=18,597 % Коэф. могущества=6020 МДЖ/м3 Vд=780,32 м/с Lд=402,41 мм

Таблица. Результаты расчета при t= 500C t, мкс Ркн, МПА Рсн, МПА Р, МПА l, мм V, м/с Пси z Фи W, см3 Qt, Дж

Начало основного периода

0 10,293 9,549 10,000 0,000 0,00 0,005 0,005 1,152 1,543 0,000

73 22,673 21,030 22,026 0,156 4,92 0,011 0,011 1,152 1,544 0,036

146 49,218 45,619 47,801 0,859 15,71 0,025 0,025 1,153 1,565 0,295

219 101,573 93,974 98,579 2,740 38,54 0,053 0,053 1,154 1,627 1,504

292 188,664 173,886 182,843 7,013 83,08 0,109 0,109 1,157 1,778 6,204

365 293,293 268,569 283,553 15,625 158,24 0,204 0,204 1,161 2,098 21,109

438 364,298 330,696 351,061 30,812 261,37 0,334 0,335 1,168 2,696 57,520

Момент достижения максимального давления

480 375,741 339,270 361,374 43,162 327,02 0,418 0,418 1,172 3,204 92,311

553 354,145 317,034 339,525 71,178 439,26 0,561 0,562 1,178 4,399 179,266

626 308,450 274,205 294,960 106,999 539,68 0,691 0,691 1,183 5,979 297,299

699 260,939 230,739 249,042 149,604 625,13 0,801 0,801 1,187 7,899 440,923

772 219,746 193,542 209,423 197,933 696,83 0,894 0,894 1,190 10,107 604,699

845 186,125 163,443 177,190 251,065 757,14 0,972 0,972 1,193 12,557 784,201

875 174,192 152,810 165,769 274,113 779,17 1,000 1,000 1,193 13,626 861,697

948 137,108 120,034 130,382 332,736 825,07 1,000 1,000 1,195 16,410 1048,834

Дульный момент

1031 107,736 94,152 102,385 402,41 866,04 1,000 1,000 1,196 19,747 1252,951

Ік=0,1799 МПА*с Ед=3488 Дж Vп=1654,4 м/с Коэф. исп. заряда=1202,63 КДЖ/кг КПД=22,907 %Коэф. могущества=7415 МДЖ/м3Vд=866, /с Lд=402,41 мм

Таблица. Результаты расчета при t=-500C t, мкс Ркн, МПА Рсн, МПА Р, МПА l, мм V, м/с Пси z Фи W, см3 Qt, Дж

Начало основного периода

0 10,293 9,549 10,000 0,000 0,00 0,005 0,005 1,152 1,543 0,000

92 22,106 20,502 21,474 0,246 6,12 0,011 0,011 1,152 1,549 0,054

184 45,967 42,586 44,635 1,334 19,09 0,023 0,024 1,153 1,589 0,420

276 87,930 81,245 85,296 4,151 44,91 0,048 0,048 1,155 1,699 2,002

368 144,626 132,954 140,028 10,207 90,47 0,093 0,093 1,159 1,945 7,402

460 193,467 176,504 186,784 21,462 157,34 0,158 0,158 1,164 2,418 21,686

552 211,544 191,284 203,563 39,555 237,02 0,236 0,236 1,171 3,204 50,495

Начало основного периода

554 211,569 191,269 203,572 40,031 238,80 0,237 0,237 1,171 3,225 51,310

646 200,670 179,892 192,485 65,715 318,72 0,316 0,316 1,177 4,371 97,727

738 177,164 157,715 169,502 98,435 390,99 0,387 0,388 1,182 5,858 160,559

830 152,030 134,610 145,168 137,351 453,37 0,449 0,449 1,186 7,648 237,412

922 129,639 114,314 123,602 181,567 506,41 0,502 0,502 1,189 9,699 325,748

1014 110,937 97,519 105,651 230,288 551,53 0,547 0,547 1,192 11,970 423,369

1106 95,638 83,870 91,002 282,851 590,17 0,586 0,586 1,194 14,431 528,480

1198 83,156 72,788 79,072 338,719 623,55 0,619 0,619 1,195 17,053 639,629

Дульный момент

1298 72,119 63,026 68,537 402,41 655,00 0,651 0,651 1,196 20,062 765,917

Ік=0,2336 МПА*с Ед=1995 Дж Vп=1654,5 м/с

Коэф. исп. заряда=687,93 КДЖ/кг КПД=13,103 %

Коэф. могущества=4242 МДЖ/м3 Vд=655,00 м/с Lд=402,41 мм

Рис.

Таблица. Назначение коэффициентов запаса прочности

Запас прочности по патроннику na 0,8

Запас прочности в начале нарезов nb 1,1

Запас прочности в точке макс. давления nc 1,1

Запас прочности в дульной части nd 2,5

Таблица. Выбор материала ствола

Марка стали Сталь 50РА

Предел упругости ?e, Мпа 850

Плотность материала ?, кг/м3 7830

Таблица. Результаты прочностного расчета ствола

№ l, мм d1, мм d2, мм Р, МПА N2 Рж, МПА Рд2, МПА Проч.2

1 0 11,99 22 375,492 1,04 300,394 390,197

2 35,63 11,56 22,00 363,193 1,12 290,555 405,504

3 38 10,18 22 362,375 1,25 289,900 452,551

4 39,43 8,79 20,00 361,882 1,30 289,505 469,059

5 47 8,77 18 359,269 1,21 287,415 434,585

6 47,59 8,74 17,25 359,065 1,17 287,252 419,944

7 48,19 7,87 16,50 358,858 1,23 394,744 442,172

8 54,57 7,62 15,75 356,656 1,23 392,321 437,121

9 299 7,62 15 163,175 2,57 307,852 418,929

10 307 7,62 17 159,382 2,90 305,875 462,914

11 365 7,62 17 127,342 3,64 274,387 462,914

12 370 7,62 15 124,874 3,35 271,606 418,929

13 450 7,62 14 94,428 4,14 236,070 390,762

Рис.

Расчет автоматики

Предварительные расчеты

Исходные данные для расчета периода последействия:

Рд= 97,06 МПА, Vд=780 м/с, ?д= 0,909, тд=1,128 • 10-3 с

Расчет периода последействия

Коэффициент полного действия газов ? где ад - скорость звука в газе в дульный момент времени;

n - показатель политропы;

где Рд - давление в дульный момент времени;

?д - плотность в дульный момент времени;

k - показатель адиабаты k=1,2;

где ?д - относительная масса сгоревшего пороха в дульный момент времени(из расчета ОЗВБ);

Wкн - объем канала ствола;

м3 где Sкн - площадь канала ствола (из ПМК) ;

где F - внутренняя площадь канала ствола;

Расчет «b» в зависимости профессора Бравина

где Ркнд - давление в канале ствола в дульный момент времени (из расчета ОЗВБ)

Длительность периода последействия

Расчет давлений в периоде последействия по формуле профессора Бравина

Рассчитаем давление в периоде последействия для десяти точек с шагом времени 0,000433 с.

Таблица. Результаты расчета давления в периоде последействия t ·10-3 , c 0 0,433 0,866 1,299 1,732 2,165 2,598 3,031 3,464 3,897 4,33

P, МПА 97,06 48,78 24,51 12,32 6,2 3,11 1,56 0,786 0,395 0,198 0,1

Расчет импульса отдачи за время выстрела

Н·с - импульс за все время выстрела;

Н·с - импульс за основной период;

где - коэффициент Пиобера;

где l0 - приведенная длина зарядной камеры;

?- коэффициент конусности каморы;

д - полный относительный путь пули по каналу ствола;

Н·с - импульс за период последействия.

Предварительные расчеты, связанные с гильзой. Геометрические размеры гильзы

Рис. 1. Эскиз гильзы

Найдем длину контактной линий m: m=39,62-5,91=33,71 мм

Приведем гильзу к цилиндрической форме с постоянными стенками на участке 1-2

Обозначим индексами: «1» - внутренний размер гильзы;

«2» - наружный размер гильзы.

Средняя толщина стенки на участке m:

d1=10,42 мм, d2=11,73 мм

Относительная длина гильзы:

В ходе курсового проекта были спроектированы основные узлы для образца штурмовой винтовки под патрон 7,62?51 с длиной ствола 450 мм , обеспечивающий пробитие бронежелета 4 класса на расстоянии 250м. При расчетах баллистики и автоматики использовались следующие программные обеспечения кафедры «Стрелковое оружие»: «Внешняя баллистика VB-3», «Strelec 2009» и «OS2007».

1. Алексеев С. А. Проектирование автоматического оружия с инерционным запиранием канала ствола: учеб. пособие. - Ижевск: Изд-во ИЖГТУ, 2007. - 120 с.

2. Драгунов М. Е., Галаган Л. А. Проектирование образца автоматического стрелкового оружия для условий современного боя: Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу «Проектирование автоматического оружия». - Ижевск: Издательство ИМИ, 1991. Ч.1, Ч. 2.

3. Кириллов В.И., Сабельников В.М. «Патроны стрелкового оружия» М.: Воениздат , 1980

4. Михайлов Л.Е. «Конструкции стрелкового автоматического оружия» М : 1983

5. Останин В. Е. Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Теория механизмов и машин».

Размещено на