[go: up one dir, main page]

RU2848868C1 - Device for studying the cooling intensity of the barrel of an artillery gun - Google Patents

Device for studying the cooling intensity of the barrel of an artillery gun

Info

Publication number
RU2848868C1
RU2848868C1 RU2024137181A RU2024137181A RU2848868C1 RU 2848868 C1 RU2848868 C1 RU 2848868C1 RU 2024137181 A RU2024137181 A RU 2024137181A RU 2024137181 A RU2024137181 A RU 2024137181A RU 2848868 C1 RU2848868 C1 RU 2848868C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
barrel
firing
microcontroller
temperature
measuring
Prior art date
Application number
RU2024137181A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Николаевна Колесникова
Андрей Юрьевич Лещев
Алексей Матвеевич Липанов
Иван Григорьевич Русяк
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2848868C1 publication Critical patent/RU2848868C1/en

Links

Abstract

FIELD: weapons.
SUBSTANCE: device for studying the cooling intensity of an artillery gun barrel contains a temperature measurement unit fixed to the outer surface of the barrel body. The measuring unit is based on a microcontroller and equipped with first and second measuring inputs, to which a strain gauge sensor is connected to record the moment of firing based on the vibration of the barrel body, and a resistive temperature sensor to measure the temperature of the barrel before and after firing. The measuring inputs of the unit are connected to the lines of the microcontroller's analogue-to-digital converter, and a radio module is connected to the output of its universal synchronous-asynchronous transceiver, designed with the ability to transmit telemetry information to a remote automated process control system.
EFFECT: ensuring the ability to record the moment of firing based on the vibration of the barrel body and measuring the barrel temperature before and after firing a projectile, the ability to measure the barrel temperature, the ability to transmit telemetry information to a remote automated process control system.
5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к системам охлаждения орудийных стволов и может применяться для предотвращения перегрева канала артиллерийского ствола и повышения надежности его работы.The invention relates to gun barrel cooling systems and can be used to prevent overheating of the artillery barrel bore and improve the reliability of its operation.

Из уровня техники известна система охлаждения оружейных стволов (RU2531664C2, МПК F41A 13/00, F41A 13/04, опубл. 27.10.2014), имеющая ствол и затвор, при этом система дополнительно снабжена поршневым компрессором, одноходовой или двухходовой, шатун которого одним концом подвижно соединен с затвором или затворной рамой, а другим концом − с поршнем при помощи пальца, а ресивер соединен выпускным клапаном с цилиндром компрессора, воздухопровод ресивера направлен в патронник канала ствола.A cooling system for gun barrels is known from the prior art (RU2531664C2, IPC F41A 13/00, F41A 13/04, published 10/27/2014), having a barrel and a bolt, wherein the system is additionally equipped with a piston compressor, single- or double-acting, the connecting rod of which is movably connected at one end to the bolt or bolt carrier, and at the other end to the piston by means of a pin, and the receiver is connected by an exhaust valve to the compressor cylinder, the air duct of the receiver is directed into the chamber of the barrel bore.

Недостатком известной системы является ее низкая технологичность, связанная со сложностью конструкции системы и необходимости изменения конструкции оружейного ствола.The disadvantage of the known system is its low technological effectiveness, due to the complexity of the system’s design and the need to change the design of the gun barrel.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признано устройство охлаждения артиллерийских стволов (RU2583989C2, МПК F41A 13/00, опубл. 27.08.2015). Устройство выполнено с возможностью его размещения в стволе между снарядом и метательным зарядом, при этом оно имеет возможность образования охлаждающего тонкого сублимирующего покрытия на внутренней поверхности ствола при выстреле.The closest technical solution to the claimed invention and the prototype chosen was a cooling device for artillery barrels (RU2583989C2, IPC F41A 13/00, published August 27, 2015). The device is designed to be positioned in the barrel between the projectile and propellant charge, and it can form a thin, cooling, sublimating coating on the inner surface of the barrel upon firing.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность охлаждения артиллерийского ствола с его помощью.The disadvantage of the known technical solution is the low efficiency of cooling the artillery barrel with its help.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение является обеспечение возможности измерения температуры ствола при выстреле снаряда.The technical problem that the claimed invention is aimed at solving is to ensure the possibility of measuring the temperature of the barrel when a projectile is fired.

Указанная задача решена тем, что устройство содержит узел измерения температуры, закрепленный на внешней поверхности корпуса ствола, при этом узел измерения выполнен на основе микроконтроллера, снабжен первым и вторым измерительными входами, к которым подключены тензометрический датчик для фиксации момента выстрела по вибрации корпуса ствола и резистивный датчик температуры, позволяющий измерять температуру ствола до и после выстрела; при этом измерительные входы узла подключены к линиям аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, а к выходу его универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика подключен радиомодуль, выполненный с возможностью передачи телеметрической информации удаленной автоматизированной системе управления технологическим процессом.The said problem is solved in that the device comprises a temperature measurement unit secured to the outer surface of the barrel casing, wherein the measurement unit is implemented on the basis of a microcontroller, provided with first and second measurement inputs, to which are connected a strain gauge for recording the moment of firing based on the vibration of the barrel casing and a resistive temperature sensor, allowing for measuring the temperature of the barrel before and after firing; wherein the measurement inputs of the unit are connected to the lines of the analog-to-digital converter of the microcontroller, and a radio module, configured with the possibility of transmitting telemetry information to a remote automated process control system, is connected to the output of its universal synchronous-asynchronous transceiver.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым совокупностью признаков устройства, а именно тензометрическим и резистивным датчикам температуры, подключенным к измерительным входам узла измерения температуры, является возможность фиксации момента выстрела по вибрации корпуса ствола и измерения температуры ствола до и после выстрела. Дополнительно с помощью радиомодуля, подключенного к универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику микроконтроллера, возможна передача телеметрической информации удаленной автоматизированной системе управления технологическим процессом (системе регистрации).A positive technical result, achieved by the device's combination of features—specifically, strain gauge and resistive temperature sensors connected to the temperature measurement unit's measurement inputs—is the ability to record the firing moment based on barrel vibration and measure the barrel's temperature before and after firing. Additionally, a radio module connected to the microcontroller's universal synchronous-asynchronous transceiver enables the transmission of telemetry data to a remote automated process control system (registration system).

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен артиллерийский снаряд сбоку в разрезе с установленным в его гильзе устройством охлаждения; на фиг. 2 представлено устройство охлаждения вид сверху; на фиг. 3 показана схема вырубки отверстий на корпусе устройства.The invention is explained by drawings, where Fig. 1 shows an artillery shell from the side in section with a cooling device installed in its cartridge case; Fig. 2 shows the cooling device from above; Fig. 3 shows a diagram of cutting out holes on the body of the device.

Устройство охлаждения ствола артиллерийского орудия имеет следующую конструкцию. Оно содержит торообразный тонкостенный металлический корпус 1, толщина стенок которого составляет от 0,5 до 2 мм, внутри которого размещен торообразный контейнер 2, выполненный предпочтительно из полиэтилена, заполненный охлаждающей жидкостью 3, в качестве которой может применяться незамерзающая жидкость, например этиленгликоль или пропиленгликоль, при этом устройство выполнено с возможностью его установки на дно 4 гильзы артиллерийского снаряда 5. На верхней поверхности корпуса по радиусу равномерно прорезаны отверстия 6, расположенные под углом A1 от 15˚ до 75˚ относительно друг друга к вертикальной оси корпуса, при этом отверстия выполнены вырубкой под углом A2 от 7˚до 30˚ к поверхности корпуса 1.The design of the artillery gun barrel cooling device is as follows. It comprises a toroidal thin-walled metal housing 1 with a wall thickness of 0.5 to 2 mm, inside which a toroidal container 2 is placed, preferably made of polyethylene and filled with a cooling liquid 3, which may be an antifreeze liquid, such as ethylene glycol or propylene glycol, and the device is configured to be installed on the bottom 4 of an artillery projectile 5. On the upper surface of the housing, holes 6 are uniformly cut along the radius, located at an angle A1 of 15˚ to 75˚ relative to each other to the vertical axis of the housing, while the holes are made by punching at an angle A2 of 7˚ to 30˚ to the surface of the housing 1.

Дополнительно, с целью изучения интенсивности и эффективности охлаждения артиллерийских стволов, устройство может быть снабжено узлом измерения температуры после выстрела (на фигурах условно не показано), закрепленным на внешней поверхности корпуса ствола, выполненным на основе микроконтроллера, снабженным первым и вторым измерительными входами, выполненными на основе операционных усилителей, к которым подключены тензометрический датчик для фиксации момента выстрела по вибрации корпуса ствола и резистивный датчик температуры, позволяющий измерять температуру ствола до и после выстрела. При этом измерительные входы узла подключены к линиям аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, а к выходу его универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика подключен радиомодуль для передачи телеметрической информации удаленной автоматизированной системе управления технологическим процессом проведения управляемого эксперимента (системе регистрации), выполненной на основе микропроцессорной системы, которая может представлять собой персональный компьютер с радиомодулем, обеспечивающим поддержание канала беспроводной связи с узлом измерения температуры.Additionally, for the purpose of studying the intensity and efficiency of artillery barrel cooling, the device may be equipped with a post-firing temperature measurement unit (not shown in the figures) mounted on the outer surface of the barrel casing. The unit is based on a microcontroller and has first and second measuring inputs, implemented using operational amplifiers, to which a strain gauge is connected for recording the firing moment based on the vibration of the barrel casing and a resistive temperature sensor, allowing for measuring the barrel temperature before and after the firing. The measuring inputs of the unit are connected to the lines of the analog-to-digital converter of the microcontroller, and a radio module is connected to the output of its universal synchronous-asynchronous transceiver for transmitting telemetry information to a remote automated process control system for conducting a controlled experiment (a recording system), implemented using a microprocessor system, which may be a personal computer with a radio module maintaining a wireless communication channel with the temperature measurement unit.

Рассмотренный выше дополнительный узел обеспечит возможность проведения управляемых экспериментов по исследованию эффективности работы устройства охлаждения ствола.The additional unit discussed above will provide the opportunity to conduct controlled experiments to study the efficiency of the barrel cooling device.

Устройство охлаждения ствола артиллерийского орудия работает следующим образом.The barrel cooling device of an artillery gun works as follows.

В исходном состоянии перед выстрелом охлаждающая жидкость 3 в торообразном контейнере 2 находится внутри тонкостенного металлического корпуса 1 при атмосферном давлении и температуре. При выстреле капсюль 7 воспламеняет артиллерийский трубчатый порох 8, в этот момент времени через отверстия 6 происходит наполнение продуктами горения тонкостенного металлического корпуса 1, установленного на дне 4 гильзы, нарастание давления в нем и разрушение торообразного контейнера 2. Одновременно с этим происходит насыщение пороховыми газами охлаждающей жидкости 3, поступающей из разрушенного контейнера 2 во внутреннюю полость тонкостенного металлического корпуса 1. После выхода снаряда из канала ствола начинается истечение пороховых газов и давление в стволе снижается до атмосферного: от ~400 – 500 МПа до ~0,1 МПа. В этот момент времени происходит вскипание и истечение мелкодисперсной взвеси, образованной каплями охлаждающей жидкости 3 и частицами пороха 8, из отверстий 6 в тонкостенном металлическом корпусе 1. Выходя через отверстия 6, поток взвеси закручивается против часовой стрелки (фиг. 2) и распределяется по периметру гильзы, формируя охлаждающее облако, которое выходит из гильзы, под действием центробежной силы прижимается к стенкам ствола орудия, обеспечивая его интенсивное охлаждение.In the initial state before firing, the coolant 3 in the toroidal container 2 is located inside the thin-walled metal casing 1 at atmospheric pressure and temperature. When firing, the primer 7 ignites the artillery tubular gunpowder 8, at which point the thin-walled metal casing 1, mounted on the bottom 4 of the cartridge case, is filled with combustion products through the openings 6, the pressure in it increases and the toroidal container 2 is destroyed. Simultaneously, the coolant 3, entering the internal cavity of the thin-walled metal casing 1 from the destroyed container 2, is saturated with powder gases. After the projectile leaves the barrel bore, the powder gases begin to flow out and the pressure in the barrel decreases to atmospheric: from ~400 - 500 MPa to ~0.1 MPa. At this point in time, a boiling and flow of finely dispersed suspension formed by drops of cooling liquid 3 and particles of gunpowder 8 occurs from the openings 6 in the thin-walled metal body 1. Coming out through the openings 6, the flow of suspension swirls counterclockwise (Fig. 2) and is distributed along the perimeter of the sleeve, forming a cooling cloud that comes out of the sleeve, under the action of centrifugal force is pressed against the walls of the gun barrel, providing its intensive cooling.

При использовании в составе устройства узла измерения температуры после выстрела, упомянутый узел предварительно монтируют на внешней поверхности артиллерийского ствола и устанавливают канал беспроводной связи с помощью радиомодуля с удаленной автоматизированной системой управления технологическим процессом проведения управляемого эксперимента по изучению эффективности охлаждения ствола с помощью устройства. При выстреле из орудия микроконтроллер узла измерения на основе управляющей программы, хранящейся в его FLASH-памяти программ, осуществляет опрос аналого-цифрового преобразователя и с помощью тензометрического датчика фиксирует это событие и запускает цикл опроса датчика температуры, который осуществляется в интервале от 1 до 3 сек. Полученную телеметрическую информацию микроконтроллер передает с помощью радиомодуля удаленной автоматизированной системой управления технологическим процессом проведения управляемого эксперимента для дальнейшего статистического анализа.When using a post-firing temperature measurement unit as part of the device, the unit is pre-mounted on the outer surface of the artillery barrel and a wireless communication channel is established via a radio module with a remote automated process control system for conducting a controlled experiment to study the effectiveness of barrel cooling using the device. Upon firing, the measurement unit's microcontroller, based on the control program stored in its FLASH memory, polls the analog-to-digital converter and, using a strain gauge, records this event and initiates a temperature sensor polling cycle, which occurs within a range of 1 to 3 seconds. The microcontroller transmits the received telemetry data via a radio module to the remote automated process control system for conducting the controlled experiment for further statistical analysis.

Таким образом, рассмотренное в настоящей заявке устройство охлаждения ствола артиллерийского орудия позволяет измерять температуру ствола до и после выстрела.Thus, the device for cooling the barrel of an artillery gun considered in this application makes it possible to measure the temperature of the barrel before and after firing.

Claims (5)

1. Устройство для изучения интенсивности охлаждения ствола артиллерийского орудия, содержащее узел измерения температуры, закрепленный на внешней поверхности корпуса ствола, отличающееся тем, что узел измерения выполнен на основе микроконтроллера, снабжен первым и вторым измерительными входами, к которым подключены тензометрический датчик для фиксации момента выстрела по вибрации корпуса ствола и резистивный датчик температуры, позволяющий измерять температуру ствола до и после выстрела; при этом измерительные входы узла подключены к линиям аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, а к выходу его универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика подключен радиомодуль, выполненный с возможностью передачи телеметрической информации удаленной автоматизированной системе управления технологическим процессом.1. A device for studying the intensity of cooling of the barrel of an artillery gun, comprising a temperature measuring unit secured to the outer surface of the barrel casing, characterized in that the measuring unit is implemented on the basis of a microcontroller, provided with first and second measuring inputs, to which are connected a strain gauge for recording the moment of firing based on the vibration of the barrel casing and a resistive temperature sensor, allowing the temperature of the barrel to be measured before and after firing; wherein the measuring inputs of the unit are connected to the lines of the analog-to-digital converter of the microcontroller, and a radio module is connected to the output of its universal synchronous-asynchronous transceiver, configured to transmit telemetry information to a remote automated process control system. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительные входы выполнены на основе операционных усилителей.2. The device according to paragraph 1, characterized in that the measuring inputs are based on operational amplifiers. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что управляющая программа микроконтроллера хранится в его FLASH-памяти программ.3. The device according to paragraph 1, characterized in that the control program of the microcontroller is stored in its FLASH program memory. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что микроконтроллер выполнен с возможностью осуществления цикла опроса датчика температуры в интервале от 1 до 3 сек.4. The device according to paragraph 1, characterized in that the microcontroller is designed with the possibility of performing a temperature sensor polling cycle in the range from 1 to 3 seconds. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел измерения выполнен с возможностью установки с удаленной автоматизированной системой управления технологическим процессом канала беспроводной связи с помощью радиомодуля.5. The device according to claim 1, characterized in that the measuring unit is designed with the possibility of installing a wireless communication channel with a remote automated process control system using a radio module.
RU2024137181A 2024-12-11 Device for studying the cooling intensity of the barrel of an artillery gun RU2848868C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2848868C1 true RU2848868C1 (en) 2025-10-21

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU547743B2 (en) * 1981-08-18 1985-10-31 Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland, The Wear reducing projectile
US7793577B2 (en) * 2007-07-03 2010-09-14 Garwood Tracy W Retrofit cooling system for gatling machine gun
RU2531664C2 (en) * 2013-01-17 2014-10-27 Алексей Иванович Симоненко Gun barrel cooling system
RU2533637C2 (en) * 2010-07-22 2014-11-20 Сааб Аб Cooling device for cooling gaseous combustion products from recoilless anti-tank weapon

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU547743B2 (en) * 1981-08-18 1985-10-31 Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland, The Wear reducing projectile
EP0072651B1 (en) * 1981-08-18 1988-01-13 The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Wear reducing projectile
US7793577B2 (en) * 2007-07-03 2010-09-14 Garwood Tracy W Retrofit cooling system for gatling machine gun
RU2533637C2 (en) * 2010-07-22 2014-11-20 Сааб Аб Cooling device for cooling gaseous combustion products from recoilless anti-tank weapon
RU2531664C2 (en) * 2013-01-17 2014-10-27 Алексей Иванович Симоненко Gun barrel cooling system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8020491B2 (en) Method and apparatus for defending against airborne ammunition
US4762068A (en) Cartridge-type ammunition
US4957027A (en) Versatile nonelectric dearmer
KR101296941B1 (en) Cartridged blank ammunition
US7121210B2 (en) Accuracy fuze for airburst cargo delivery projectiles
US7503260B2 (en) Non-lethal ammunition
US8707764B1 (en) Assembly and method for standardized insensitive munitions testing
CN113011011A (en) Shell track correction method and device, storage medium and electronic device
CN110095034B (en) A calibration experiment device that simulates the application environment
US20220373285A1 (en) Smart Ammunition
RU2848868C1 (en) Device for studying the cooling intensity of the barrel of an artillery gun
EP2942597A1 (en) An active protection system
US34268A (en) Improvement in shells for rifled ordnance
RU2235301C1 (en) Device for testing articles
RU2494337C2 (en) Mortar silent shell
RU2206053C1 (en) Artillery cartridge
RU2217688C1 (en) Charge to artillery gun
US2212547A (en) Device for determining pressure in gun bores
RU2287770C1 (en) One-time bomb cluster and cluster war component
US3338133A (en) Launching system
SE546480C2 (en) A fragmentation warhead and a method of manufacturing of a fragmentation warhead
CN221198161U (en) Novel embedded pressure measurement bullet
RU2844589C1 (en) Ammunition for striking unmanned aerial vehicles
RU2440549C1 (en) Artillery module
RU2439470C1 (en) Cartridge