О СНИЖЕНИИ ПЛОТНОСТИ ПЫЛЕДЫМООБРАЗОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ДУЛЬНЫХ ГАЗОРАССЕИВАТЕЛЕЙ ПРИ АРТИЛЛЕРИЙСКОЙ СТРЕЛЬБЕ

Канд. техн, наук Г. Н. Гельперин, Н. В. Ефимочкин, Ю. М. Милованов

Вестник бронетанковой техники. 1973. № 2.

Эффективность артиллерийской стрельбы нахо­дится в непосредственной зависимости от харак­тера грунта, на котором расположена огневая позиция, а также от метеорологических условий. Пыледымовое облако, образующееся при выстреле, перекрывает поле зрения наводчика, препятствуя наблюдению за целью и результатами стрельбы, а также оперативной корректировке последней.

Тенденция к увеличению мощности артиллерии и снижению, особенно в танковых и противотанко­вых системах, высоты линии огня ведет к возрас­танию размеров и плотности облака. Необходимо отметить, что при стрельбе из танка образование пыледымового облака лишает не только наводчика, но и весь остальной экипаж возможности наблюде­ния и ориентировки в боевой обстановке.

Особенно плотное облако образуется в случае сухого пыльного грунта. Так, например, при стрельбе в штиль из танковой пушки УТС-5 и наличии на огневой позиции сухой лессовой пыли види­мость через оптические устройства восстанавли­вается лишь через —30 сек.

Весьма ощутимы экономические последствия зрительных помех при выстреле. По расчетам [1] расход снарядов на поражение цели в условиях пыледымообразования почти в 2 раза выше, чем при его отсутствии.

Несмотря на общеизвестность крайне вредного влияния пыледымового облака на эффективность артиллерийской стрельбы, с ним смирились, как с неизбежным злом, сопутствующим применению дан­ного вида вооружения. Такое положение не может быть признано удовлетворительным, и в настоящее время ведется поиск мер, способных его изменить.

Один из возможных аспектов поисковых ра­бот – применение дульных газорассеивателей. Цель настоящей работы — ознакомить специалистов с не­которыми результатами, полученными в этом на­правлении.

Как известно, пыледымовое облако образуется при воздействии на грунт истекающей из ствола вслед за снарядом высокоскоростной газовой струи и генерируемых ею ударных волн.

Дымовой компонент облака образуют некоторые продукты сгорания в сочетании с несгоревшими до конца частицами заряда. Дымность выстрела у многих артиллерийских систем весьма велика и ее снижение составляет одно из направлений борьбы с визуальными помехами. Как правило, дымность зависит от рецептуры пламягасителя, примененного в заряде. Очевидно, что чем мельче частицы грунта на позиции и меньше их удельный вес, тем большее их количество поднимается в воздух при выстреле, тем медленнее они оседают и, следовательно, тем больше время перекрытия поля зрения после вы­стрела. В зимних условиях при выстреле образует­ся снегодымовое облако, скорость рассеивания ко­торого зависит от структуры, влажности и харак­тера поверхностного слоя снежного покрова, а так­же от метеоусловий. Низкая температура окружаю­щего воздуха приводит к конденсации паров воды, составляющих третий компонент облака.

Таким образом, длительность перекрытия поля зрения в результате пылеобразования определяют следующие факторы: метеоусловия (температура и влажность воздуха и грунта, атмосферное давление, скорость и направление ветра); состав и состояние грунта на позиции и ее рельеф; характеристика заряда выстрела (вес и рецептура пороха, рецеп­тура пламягасителя, внутренняя баллистика систе­мы); высота линии огня и угол возвышения орудия.

В работе [1] приведены данные по времени пе­рекрытия поля зрения при стрельбе снарядами ОФ-19 из пушки У5ТС калибра 115 мм среднего танка. Характер грунта, а также метеоусловия были различными. Часть этих данных приведена в табл. 1. Они дополнены результатами исследова­ний при стрельбе с хода и при разных углах возвы­шения орудия из того же танка.

Анализ этих данных показывает, что увеличение угла возвышения орудия в пределах 10° практи­чески не влияет на интенсивность пылеобразования. Это свидетельствует о большом радиусе расшире­ния истекающей из ствола газовой струи.

При стрельбе на мокром грунте наличие визу­альных помех регламентируется только дымностью.

Время перекрытия поля зрения при стрельбе из танка, двигающегося со скоростью 10-12 км/час, достигает 18 сек. Это свидетельствует о существен­ных размерах пыледымового облака, из которого танк не успевает выйти. Исследования показали, что размер облака в направлении выстрела дости­гает 50 м при ширине 6-8 м.

Все исследования проводились следующим об­разом. На башне танка устанавливался киноаппа­рат С-13, в кадре которого находился белый щит с черным крестом, установленный на расстоянии 100 м от дульного среза. Наблюдая через танковый прицел, секундомером засекали время от момента произведения выстрела до возобновления види­мости щита. Как правило, время перекрытия поля зрения, определенное расшифровкой кинопленки и по секундомеру, совпадало с точностью до 10%. Приведенные в табл. 1 значения времени перекры­тия поля зрения вычислены как среднее арифметическое по результатам 3-5 экспериментов. Стрель­бы проводились как в центральной полосе Европей­ской части СССР, так и в Средней Азии.

Из схемы образования пыледымового облака вытекают возможные пути его уменьшения.

Для предотвращения или сокращения интенсив­ности первичной ударной волны необходимо сни­зить давление истекающих из ствола газов. Это можно осуществить, пропуская большую их часть через какую-либо промежуточную емкость. Кроме того, желательно отвести газы как можно дальше от линии прицеливания, по возможности сжимая газовый поток для предотвращения его пересечения с грунтом.

Рис. 1. Эскизы испытанных газорассеивателей:

а, б – I и II варианты соответственно

Все эти действия, как известно, можно осуще­ствить с помощью дульного газорассеивателя.

Газодинамический расчет газорассеивателей, схемы которых приведены на рис. 1, был проведен по методике, изложенной в работе [2], и показал, что около 80% газов из заснарядного пространства отводится в стороны на перфорированном участке ствола.

При выстреле пороховые газы устремляются через отверстия перфорации ствола в камеры ко­жуха. Здесь происходит частичное догорание про­дуктов порохового заряда и расширение газов, ко­торые после разворота на 90° отбрасываются от ствола в обе стороны.

В схеме II (см. рис. 1,6) скорость газов после их разворота увеличивается за счет расширения в отводящих соплах. Это позволяет как бы поджать поток и отбросить газы на большее расстояние. Опытные образцы газорассеивателей были спроек­тированы для пушки У5ТС по приведенным на рис. 1 схемам, установлены на среднем танке и испытаны стрельбой по той же методике, что и опи­санные выше исследования.

Всего из пушек с газорассеивателей было произ­ведено около 200 выстрелов снарядами ОФ-19. Визуальный осмотр газорассеивателя и промер его геометрических размеров (после стрельбы) пока­зали весьма незначительные отклонения от перво­начальной формы.

Результаты испытаний газорассеивателей также сведены в табл. 1 (для схемы, изображенной на рис. 1 ,а).

Из анализа таблицы следует, что данный ва­риант газорассеивателя позволяет уменьшить время перекрытия поля зрения при стрельбе в самых тя­желых грунтовых и метеорологических условиях (сухой пыльный грунт, штиль) в 3-4 раза при ну­левом угле возвышения и в 15 раз при угле воз­вышения 5°.

При стрельбе на мокром грунте и снегу время перекрытия поля зрения снижается (до 1-2 сек при угле возвышения орудия 0°).

При стрельбе с хода с тем же углом возвышения упомянутое время не превышает 3 сек в самых тя­желых условиях. В этих же условиях был испытан стрельбой с места II вариант газорассеивателя. Время перекрытия поля зрения при нулевом угле возвышения составило 5-6 сек.

Таким образом, можно сделать заключение о довольно существенной эффективности применения газорассеивателей для борьбы с пыледымообразованием. Однако испытания показали и недостаток устройств такого типа. Он характеризуется тем, что в результате воздействия отведенных в стороны га­зов на грунт образуются боковые пыледымовые облака. При фланговом ветре одно из них возвра­щается к линии прицеливания, увеличивая время перекрытия цели.

Приведенные в настоящей статье материалы не претендуют на полноту освещения затронутого во­проса и призваны лишь обратить внимание на одно из возможных средств борьбы с пыледымообразованием, которое в настоящее время еще не исчер­пало всех своих возможностей.

Рис. 2. Зависимость времени пе­рекрытия поля зрения от нагрузки на грунт впереди орудия У5ТС (нулевой угол возвышения) при стрельбе:

1 – без газорассеивателя; 2 – с газорассеивателем при длине перфо­рированной части 600 мм; 3 – то же, при длине перфорированной части 800 мм и расширяющемся кожухе

Следует отметить принципиальное значение при­меняемой методики проведения испытаний на пыледымообразование.

Необходимость проведения сравнительных испы­таний различных вариантов газорассеивателей (в равных условиях) очевидна. Однако выбор этих условий нуждается в детальном анализе, что под­тверждает, например, наличие указанного выше недостатка газорассеивателя, из чего следует, что при фланговом ветре использование газорассеивателя невыгодно, а при штиле дает выигрыш.

При необходимости обеспечения идентичности условий стрельбы целесообразно использовать ме­тодику, разработанную для сравнительной оценки эффективности газорассеивателей по давлению на грунте впереди ствола. Эта методика позволяет не учитывать при проведении сравнительных испыта­ний характер грунта и метеоусловия и сводится к следующему.

В направлении выстрела на расстоянии 1 м от дульного среза располагались с интервалом 1 м тензометрические датчики давления, сигналы с ко­торых при выстреле поступали на усилители тензостанции и регистрировались с помощью осцилло­графа. В табл. 2 приведены результаты измерений максимального для каждого датчика давления на грунте.

В качестве критерия для оценки эффективности газорассеивателя, а также показателя пылеобразования предложена максимальная нагрузка на по­лосу грунта длиной 5 м в направлении выстрела и шириной 1 см. На рис. 2 приведена зависимость времени перекрытия цели (при нулевом угле воз­вышения орудия) от указанной нагрузки при стрельбе в самых тяжелых грунтовых и метеороло­гических условиях. Для построения графика были использованы результаты, приведенные в табл. 1 и 2. Как следует из графика, зависимость времени перекрытия цели от выбранного критерия весьма определенна. Аналогичный график может быть по­строен и для других орудий и углов возвышения. Тогда испытания на пылеобразование можно вести на любой огневой позиции (например, железобе­тонной) и при помощи графика определить, какому времени потери видимости соответствует замерен­ная при стрельбе нагрузка на грунт.

Таблица 2

Результаты измерений давления на грунте под стволом

ЛИТЕРАТУРА

1. Ефимочкин Н. В., Горин А. И. Влияние пыле­дымового облака при стрельбе из танковой пушки на время поражения цели. Труды в/ч 68054, сб. № 2, 1968.
2. Орлов Б. В., Мазин Г. Ю. Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твердом топливе. «Машиностроение», 1968.