Исследование процесса отдачи автоматической пушки при одиночном выстреле методом скоростной видеорегистрации

Исследование процесса отдачи  

автоматической пушки  

при одиночном выстреле  

методом скоростной видеорегистрации

Методические указания  

к выполнению лабораторной работы

Московский государственный технический университет 

имени Н.Э. Баумана

ISBN 978-5-7038-4848-7

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018
© Оформление. Издательство  
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018

УДК 623.488
ББК 68.8
 
И88 

Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/78/book1777.html

Факультет «Специальное машиностроение» 
Кафедра «Ракетные и импульсные системы» 

Авторы:
А.Н. Лебединец, С.А. Дорошенко, А.С. Карнейчик, 
В.Н. Щитов, С.В. Медвецкий

Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия

 
 
Исследование процесса отдачи автоматической пушки при одиночном выстреле 
методом скоростной видеорегистрации. Методические указания к выполнению 
лабораторной работы / [А. Н. Лебединец и др.]. — Москва : Издательство 
МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. — 30, [2] с. : ил.

ISBN 978-5-7038-4848-7 

Исследован процесс отдачи при стрельбе одиночным выстрелом автоматической 
пушки методом скоростной видеорегистрации. Отработка результатов высокоскоростной 
съемки проведена в программе TEMA Motion. Выполнен расчет параметров 
торможенного отката, проведена оценка погрешности метода измерений.
Для студентов, обучающихся по специальности «Стрелково-пушечное артиллерийское 
и ракетное оружие» в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

УДК 623.488
ББК 68.8

И88

Предисловие

Издание соответствует учебной программе курса «Установки стрелково-
пушечного вооружения» специальности 17.05.02 «Стрелково-пушечное 
артиллерийское и ракетное оружие».
Методические указания предназначены для выполнения лабораторной 
работы, в ходе которой исследуется процесс отдачи автоматической пушки 
при одиночном выстреле методом скоростной видеорегистрации.
Цель работы — исследование процессов динамики подвижных частей 
автоматического оружия при проведении практических стрельб методом 
регистрации скоростей и перемещений подвижных частей оружия.
Задачами лабораторной работы являются: 
• приобретение навыков обращения с оружием при проведении стрельб;
• изучение принципов регистрации параметров движения частей оружия 
с помощью высокоскоростных видеокамер;
• приобретение навыков работы с регистрирующей аппаратурой;
• изучение программного обеспечения для расшифровки, нормирования 
и построения графиков;
• оценка силовых, энергетических и динамических факторов, возникающих 
в процессе выстрела, а также времени процесса отката, скоростей и 
ускорений подвижных частей;
• проведение инженерных расчетов;
• сравнение экспериментальных данных с расчетными, полученными с 
использованием точного метода и инженерными методами.
На основе данных методических указаний выполняются также лабораторные 
работы по исследованию процесса отдачи автоматической пушки 
при одиночном выстреле с надульным устройством и при стрельбе очередью.
Для проведения лабораторной работы необходимы знания теоретической 
механики, внутренней баллистики и материальной части автоматического 
оружия.
В ходе выполнения лабораторной работы студенты приобретают следующие 
навыки и компетенции:
• способность анализировать профессиональную информацию, выделять 
в ней главное, структурировать, оформлять и представлять в виде аналитических 
обзоров с обоснованными выводами и рекомендациями;
• умение правильно анализировать результаты испытаний, правильно 
оформлять необходимую итоговую документацию по результатам испытаний 
и экспериментов;
• владеть методами автоматизированной, машинной обработки результатов 
экспериментов и испытаний; 

• знать методы испытаний и экспериментальных исследований образцов 
стрелково-пушечного вооружения;
• способность планировать, проводить и анализировать результаты экспериментов 
и испытаний стрелково-пушечного вооружения.
Перед проведением работы преподаватели, студенты и учебно-вспомогательный 
персонал должны ознакомиться с правилами техники безопасности, 
пройти инструктаж, расписаться в его получении. Инструктаж проводит 
заведующий лабораторией.

Внимание! Лабораторная работа связана со стрельбой из боевого оружия. 
Невыполнение правил техники безопасности может привести к травмам, ранениям 
и гибели людей, а также разрушениям лабораторного оборудования 
и сооружений. 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Описание установки, оборудования, оружия

Автоматическая пушка 2А42 калибром 30 мм является автоматическим 
оружием, в котором для привода механизма перезаряжания используется 
энергия пороховых газов, отводимых из канала ствола. Оружие построено 
по особой компоновочной схеме — с мягкой амортизацией стреляющего 
агрегата. При выстреле ствольная коробка пушки остается неподвижной. 
Ствол под действием пороховых газов откатывается, останавливается без 
удара под действием пружины ствола и начинает двигаться в накат. Затворная 
рама откатывается относительно ствола и в крайнем заднем положении 
ударяется о ствол. Затем ствол накатывается и останавливается после нескольких 
выкатов в крайнем переднем положении. Затворная рама заряжает 
ствол очередным выстрелом и в крайнем переднем положении ударяется о 
ствол (рис. 1.1).

Основные технические характеристики пушки 2А42

Калибр, мм ......................................................................................30
Начальная скорость осколочно-фугасного зажигательного 
снаряда, м/с ....................................................................................970
Масса, кг:
снаряда ........................................................................................0,39
заряда ..........................................................................................0,29
ствольного агрегата ....................................................................65
затворной рамы с затвором  ......................................................6,5
Усилие пружины ствола, Н ............................................................25 000–49 000
Ход ствола при откате, мм .............................................................30–35
Усилие пружины затворной рамы, Н ............................................300–1200 
Ход затворной рамы относительно ствола, мм ............................365
Время цикла перезаряжания, с ......................................................0,08
Время от накола капсюля до момента вылета снаряда, с ............0,00434
Продолжительность периода последействия 
(от момента вылета снаряда до окончания) .................................0,0133
Импульс выстрела (без дульного тормоза), Н ⋅ с ..........................546
Импульс газового двигателя, Н ⋅ с .................................................105

Подвижные части пушки представляют собой систему с двумя степенями 
свободы. Движение ствола и затворной рамы независимое. Ствол и затворная 
рама кинематически не связаны (рис. 1.2).

Рис. 1.1. Взаимодействие подвижных частей пушки 2А42 при выстреле:

а — подвижные части до выстрела; б — ствол в крайнем заднем положении (начало отката затворной рамы); в — ствол 
в крайнем переднем положении (затворная рама в крайнем заднем положении); 1 — ствол; 2 — газовая камера; 3 — ствольная 
коробка; 4, 6 — возвратные пружины ствола и затворной рамы; 5 — затворная рама; 7 — затвор 

Задача исследования динамики частей пушки сводится к определению 
закона движения ствола и затворной рамы, моментов соударения частей и 
выяснения характерных точек (крайнего заднего положения ствола) в зависимости 
от времени. Подробно работа механизмов представлена в техническом 
описании 2А42.00.000 ТО, правила работы с пушкой, меры безопасности 
и порядок регламентных работ — в инструкции по эксплуатации 
2А42.00.00 ИЭ (ОАО АК «Туламашзавод»).
Лабораторная установка состоит из автоматической пушки (1), станины 
(7), кронштейнов крепления трех скоростных видеокамер и ПЭВМ с программным 
обеспечением (см. рис. 1.2).

Рис. 1.2. Схема установки для измерения скорости подвижных частей пушки методом 
скоростной съемки: 

1 — пушка 2А42; 2–5 — реперные точки колебаний дульного среза, неподвижных частей, ствола 
и затворной рамы соответственно; 6 — установка пушки; 7 — стандартная станина, 8–10 — 
скоростные видеокамеры для слежения за тремя подвижными реперными точками 2, 4 и 5 

1.2. Математическая модель работы механизмов пушки

В ходе работы механизма перезаряжания подвижные части пушки распадаются 
на две не связанные одна с другой группы деталей, движущиеся 
независимо одна от другой (рис. 1.3). Механизм имеет две степени свободы.

Рис. 1.3. Расчетная схема динамики агрегатов пушки:

Pг.к — давление в газовой камере; Pк — давление на дно канала ствола; Rпр — сила сопротивления 
возвратной пружины; Rам — сила сопротивления амортизатора

Динамика автоматической пушки 2А42 (см. рис. 1.3) описывается системой 
уравнений в приведенных массах.
Для ствола:

 
M
x
M
x
P
пр. ст
ст
ст
ст
пр. ст


+
=
Σ
2
, 
(1.1)

где Mпр. ст — приведенная масса ствола; MΣ ст  — реактивная составляющая 
отключения и подключения масс; Pпр. ст  — приведенная сила, действующая 
на ствол; xст — перемещение ствола [1].
Для затворной рамы:

 
M
x
M
x
P
пр. з
з
з
з
пр. з


+
=
Σ
2
,  
(1.2)

где Mпр. з — приведенная масса затворной рамы; MΣ з  — реактивная составляющая 
отключения и подключения масс к затворной раме; Pпр. з — приведенная 
сила, действующая на затворную раму; xз — перемещение затворной 
рамы [2].
Приведенная масса — эквивалентная масса (в килограммах) единственного 
основного звена, которое замещает весь многозвенный механизм. Расчет 
приведенной массы проводится на основании равенства кинетических энергий 
всех побочных звеньев механизма и кинетической энергии основного 
звена при ускоренном движении.
Приведенная сила — сумма сил, действующих на все звенья механизма, 
приведенные к основному звену. Расчет приведенной силы выполняется на 

Рис. 1.4. Циклограмма работы частей и механизмов пушки при откате (а) и накате (б)

Рис. 1.5. Изменение приведенной массы затворной рамы при откате (
а) и накате (б) 

Рис. 1.6. Изменение приведенной силы, действующей на затворную 
раму, при откате (а) и накате (б):

R — сила возвратной пружины с учетом перекоса; Rп.л — сила подтяга патронной 
ленты, приведенная к затворной раме; Rзв — сила съема звена с патрона, приведенная 
к затворной раме 

основании равенства работ, совершаемых всеми силами, действующими на 
основное звено, и работы, совершаемой приведенной силой в направлении 
движения основного звена.
Реактивная составляющая — эквивалент силы, действующей на основное 
звено путем плавного, постепенного отбрасывания или присоединения 
массы к основному звену (за счет переменности передаточных функций). 
В оружии этот случай довольно редкий.
Обычно приведенную массу и силу записывают в виде функций от перемещения 
основного звена и времени.
Вследствие несоизмеримости времен внутрибаллистического процесса 
и цикла перезаряжания допускается разделять процесс разгона затвор-