Проектирование штурмовой винтовки

Штурмовой автомат как основное наступательное оружие современной пехоты. Главные этапы проектирования штурмовой винтовки, обеспечивающей пробитие бронежилета 4-го класса на дальности 250 метров. Особенности проектирования ствола, этапы расчета баллистики.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

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/c	900	920	780
Составляющая коэф. фиктивности ц1	1,1	1,127	1,1
Сила трения в нарезах Fтр , Н	0	0	0
Длина каморы lкам , 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

Zк: 1

Каппа2: 0

Лямбда2: 0

Тип пороха: Пироксилиновый

Длина каморы: 36,7 мм

Таблица. Результаты расчета при t=15 C

Iк=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

Z_к: 1

Каппа2: 0

Лямбда2: 0

Тип пороха: Пироксил...