Мобільний мінометний комплекс з автоматичною системою керування та наведенням вогню

Реферат: Мобільний мінометний комплекс (ММК) містить броньований транспортний засіб, розміщену на ньому мінометну установку, боєукладання та автоматичну систему керування та наведення вогню ММК. Мінометна установка містить мінометний ствол у вигляді труби з казенником, вкладний ствол у вигляді труби з казенником, опорну плиту, що містить опорний лист, на верхній поверхні якого радіально розміщені ребра жорсткості з закріпленими на них накладками, та опорну чашу для встановлення казенника, систему розгортання у бойове положення мінометної установки, що містить щонайменше два гідроциліндри й обертову ланку, шарнірно закріплених на кронштейнах транспортного засобу, систему наведення мінометної установки, що включає лафет з підйомним механізмом, з’єднаним зі мінометним стволом мінометної установки та закріплених на опорній плиті з опорною чашею, механізм ручного дублювання системи наведення мінометної установки, що містить корпус, вал ведучої шестірні, який жорстко з’єднаний з виконавчим двигуном за допомогою основної муфти і кінематично зв’язаний з маховиком, оснащеним рукояткою, та пристрій для вивірки прицілу мінометної установки, що містить засіб кріплення до мінометного ствола мінометної установки та корпус з двома взаємно перпендикулярними площинами, на яких розташовано рідинні рівні та засоби кріплення додаткових пристроїв, при цьому на одній з площин розміщено два взаємно перпендикулярних рівня; причому боєукладання містить герметичний броньований корпус, виконаний щонайменше з двох листів броньованої сталі, щонайменше два відокремлені гнізда для боєприпасів, виконані циліндричними, та кришку для закривання броньованого корпусу, причому автоматична система керування та наведення вогню мобільного мінометного комплексу включає пульт керування, систему керування розвантаженням/завантаженням мінометної установки, систему керування наведенням мінометного ствола мінометної установки, систему позиціонування та орієнтування мобільного мінометного комплексу, систему зв’язку та обміну даними мобільного мінометного комплексу, систему контролю за боєукладанням та засіб живлення. На вкладному стволі мінометної установки виконані цанговий механізм та розтискаюча гайка, крім того вкладний ствол містить засіб компенсації теплового розширення, що складається з обойми, гайки, напівкілець, циліндричних фіксаторів та набору тарілчастих пружин; причому труби мінометного та вкладного ствола з казенниками UA 122599 U (21) Номер заявки: (22) Дата подання заявки: (24) Дата, з якої є чинними права на корисну модель: (46) Публікація відомостей про видачу патенту: UA 122599 U виконані з легованої сталі, та мають захисне покриття, розміщене на внутрішній та зовнішній поверхнях труб мінометного та вкладного ствола з казенниками, і являє собою карбонітрований шар. UA 122599 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі озброєння, зокрема до бойової броньованої техніки, а саме мобільного мінометного комплексу з автоматичною системою керування та наведення вогню, та може бути використана для виконання бойових завдань з придушенням та знищенням живої сили, вогневих засобів та бойової техніки в місцях їх зосередження і в опорних пунктах, з враженням артилерійських і мінометних батарей, броньованих цілей, ракетних установок і пунктів управління супротивника. Відомо багато аналогів мобільних мінометних комплексів, серед яких за сукупністю суттєвих ознак найближчими є наступні. Відомо мобільний мінометний комплекс за (Патент US7140290, опублікований 28.11.2006р.), що містить транспортний засіб, розміщену на ньому мінометну установку, та боєукладання. У зазначеному аналогу описана система транспортування, система розгортання у бойове положення мінометної установки калібром 120 мм. Прийнятим рішенням є перевезення мінометної установки на транспортному засобі типу пікап. Розвантаження мінометної установки відбувається напівавтоматичним способом, де мінометна установка з кузова пікапа розвантажується мотор-редуктором, і після спускання мінометної установки на землю, його відкріплення від маніпулятора та налаштування відбувається за допомогою бойового розрахунку. Завантаження відбувається після того, як розрахунок складає мінометної установки, приводить його у таке відповідне положення, щоб маніпулятор зачепив мінометну установку та затягнув її назад у транспортний засіб. Характерною ознакою є використання спеціальної рами, яка швидко монтується солдатами на плиту, і через яку маніпулятор завантажує мінометну установку. Недоліками даного аналога є використання бойового розрахунку у 4 чоловіки, при цьому швидкість розгортання та наведення значною мірою залежить від людського фактору. Крім цього транспортний засіб не є броньованим та не може захистити екіпаж і загалом все обладнання, особливо боєукладання, від пострілів. Найближчим аналогом є самохідна установка (Патент US6457396, опублікований 01.10.2002 р.). Самохідна установка містить транспортний засіб, розміщену на ньому гарматну установку, та боєукладання. Особливою перевагою прототипу такого типу, згідно з даною розробкою, є те, що основа (опорна плита) під час стрільби знаходиться весь час у контакті з ґрунтом, в результаті мінімізується ефективна висота опори, на якій встановлено лафет та ствол, тобто висота над землею, що в свою чергу зменшує ефект перекидаючих сил, що робить гармату більш стабільною в роботі. У відмінності від деяких відомих самохідних установок транспортний засіб, згідно з даною розробкою, не несе повне ударне навантаження під час стрільби, що дозволяє використовувати транспортний засіб порівняно легкої ваги зі стандартною компоновкою підвіски. Недоліком є те, що за рахунок використання в самохідній установці гарматної установки значних розмірів, а також відсутності автоматичного керування та наведенням вогнем, вона не дозволяє досягнути необхідної мобільності та автоматизованості. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення далекобійності, влучності, швидкострільності та живучості мобільної мінометної установки з одночасним забезпеченням мобільності та модульності комплексу за рахунок зміни окремих елементів конструкції мобільного мінометного комплексу, покращення їх конструктивних та експлуатаційних характеристик та додаткового використання автоматичної системи керування та наведення вогню. Поставлена задача вирішується таким чином, що у мобільному мінометному комплексі (ММК), що містить броньований транспортний засіб, розміщену на ньому мінометну установку, боєукладання та автоматичну систему керування та наведення вогню ММК, причому мінометна установка містить мінометний ствол у вигляді труби з казенником, вкладний ствол у вигляді труби з казенником, опорну плиту, що містить опорний лист, на верхній поверхні якого радіально розміщені ребра жорсткості з закріпленими на них накладками, та опорну чашу для встановлення казенника, систему розгортання у бойове положення мінометної установки, що включає щонайменше два гідроциліндри й обертову ланку, шарнірно закріплені на кронштейнах транспортного засобу, систему наведення мінометної установки, що включає лафет з підйомним механізмом, з’єднаним зі мінометним стволом мінометної установки та закріплені на опорній плиті з опорною чашею, механізм ручного дублювання системи наведення мінометної установки, що містить корпус, вал ведучої шестірні, який жорстко з’єднаний з виконавчим двигуном за допомогою основної муфти і кінематично зв’язаний з маховиком, оснащеним рукояткою, та пристрій для вивірки прицілу мінометної установки, що містить засіб кріплення до мінометного ствола мінометної установки та корпус з двома взаємно перпендикулярними площинами, на яких розташовано рідинні рівні та засоби кріплення додаткових пристроїв, при 1 UA 122599 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 цьому на одній з площин розміщено два взаємно перпендикулярних рівня; причому боєукладання містить герметичний броньований корпус, виконаний щонайменше з двох листів броньованої сталі, щонайменше два відокремлені гнізда для боєприпасів, виконані циліндричними, та кришку для закривання броньованого корпусу, причому автоматична система керування та наведення вогню мобільного мінометного комплексу включає пульт керування, систему керування розвантаженням/завантаженням мінометної установки, систему керування наведенням ствола мінометної установки, систему позиціонування та орієнтування мобільного мінометного комплексу, систему зв’язку та обміну даними мобільного мінометного комплексу, систему контролю за боєукладанням та засіб живлення, відповідно до корисної моделі, на вкладному стволі мінометної установки виконані цанговий механізм та розтискаюча гайка, крім того вкладний ствол містить засіб компенсації теплового розширення, що складається з обойми, гайки, напівкілець, циліндричних фіксаторів та набору тарілчастих пружин; причому труби мінометного та вкладного ствола з казенниками виконані з легованої сталі, та мають захисне покриття, розміщене на внутрішній та зовнішній поверхнях труб мінометного та вкладного ствола з казенниками, і являє собою карбонітрований шар товщиною у межах 0,3…0,6 мм та твердістю HRC 56-62; причому мінімально допустима площа нижньої опорної поверхні (НОП) 2 листа опорної плити складає у межах 1,1…1,3 м , а ребра жорсткості опорної плити розміщені симетрично по площі опорного листа з відстанню між крайніми точками кріплення ребер жорсткості по периметру опорного листа не менше ніж радіальна довжина ребра жорсткості, крім того співвідношення максимальної висоти ребра жорсткості до його радіальної довжини складає 0,32; причому загальна товщина листів броньованої сталі корпусу боєукладання складає у межах 9,3…9,6 мм, при цьому гнізда для боєприпасів виконані з скловолокна, на зовнішній поверхні яких розміщений теплоізоляційний матеріал, та які містять кришку з механізмом запирання. При цьому опорна плита може бути з'єднана з обертовою ланкою рухомим шарніром, встановленим з можливістю обертання опорної плити навколо осі. При цьому обертова ланка може бути обладнана амортизуючим засобом, з’єднаним з рухомим шарніром. При цьому лафет з підйомним механізмом може бути з’єднаний з опорною плитою за допомогою опорно-поворотного пристрою, на якому розташовано опори. При цьому кульова опора казенника мінометного ствола мінометної установки муже бути встановлена у опорній чаші опорної плити, а вісь обертання опорно-поворотного пристрою може проходити через центр обертання кульової опори казенника мінометного ствола мінометної установки. При цьому вал ведучої шестірні може бути сполучений з додатковою муфтою, пружинним елементом та тягою. При цьому рукоятка маховика може бути сполучена з тягою за допомогою важеля та виконана з можливістю зміни положення та одночасним виведенням із зачеплення однієї із муфт. При цьому засіб кріплення вивірочного пристрою до мінометного ствола мінометної установки може бути виконаний у вигляді установочного кільця з ламелями роз’ємного сполучення із мінометним стволом мінометної установки та з можливістю встановлення корпусу в отвір установочного кільця. При цьому ламелі роз’ємного сполучення із мінометним стволом мінометної установки можуть містити конічні скоси, а засоби кріплення додаткових пристроїв можуть бути виконані у вигляді рейки Вівера зі встановленим щонайменше одним оптичним прицілом. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом існує наступний. Найбільш розповсюдженими варіантами зміни калібру мінометної установки мобільного мінометного комплексу є фізична заміна ствола одного калібру на інший та система вкладного ствола. В процесі досліджень винахідником були встановлені переваги та недоліки обох варіантів зміни. Для досліджень використовувались стволи калібрів 120 мм та 82 мм. Результати показані в Таблиці 1. 55 2 UA 122599 U Таблиця 1 Переваги та недоліки різних варіантів зміни калібру мінометної установки Варіанти зміни калібру мінометної установки Переваги Недоліки 1. Необхідність заміни обойм системи наведення, що призводить до додаткової витрати часу. 2. Необхідність заміни кріплення лафету. 3. Необхідність заміни системи кріплення ствола при транспортуванні. 4. Наявність та необхідність інструменту і майстерень. Фізична заміна Вкладний ствол 5 10 15 20 25 30 35 1. Швидкострільність ствола 82 мм до 195 пострілів за годину (відповідно до керівництва експлуатації). 2. Використання стандартизованих стволів. 1. Використання однієї обойми лафету з розміром 120 мм. 2. Можливість транспортування зі 1. Вимагає зміни режиму вогню. стандартними опорами. 2. Необхідність у системі 3. Швидкодія підстроювання охолодження. (налаштування) системи наведення. 4. Відсутність необхідності заміни місця кріплення оптичного прицілу. Проаналізувавши два варіанти, було надано перевагу варіанту заміни калібру за допомогою системи вкладний ствол. Відповідно до однієї з ознак корисної моделі, вкладний ствол встановлений в мінометний ствол, причому на вкладному стволі виконані цанговий механізм та розтискаюча гайка. Виконання на вкладному стволі, що встановлений в мінометний ствол, цангового механізму та розтискаючої гайки дозволяє здійснити центрування ствола меншого калібру, наприклад 82 мм, у стволі більшого калібру, наприклад 120 мм. Відповідно до ще однієї з ознак корисної моделі, вкладний ствол містить засіб компенсації теплового розширення, що виконаний з обойми, гайки, напівкілець, циліндричних фіксаторів та набору тарілчастих пружин. Обойма засобу компенсації теплового розширення встановлена на конусній частині вкладного ствола (ствол меншого калібру), центрується за допомогою напівкілець, що опираються на конусну поверхню мінометного ствола (ствол більшого калібру), та фіксується гайкою. Тарілчасті пружини набору забезпечують можливість розширення вкладного ствола вздовж осі, при цьому не утворюючи невідворотних деформацій у суміжних деталях. Для запобігання повного стискання набору тарілчастих пружин під час закручування гайки та обойми у гайці встановлені циліндричні фіксатори. Таким чином виконання засобу компенсації теплового розширення на вкладному стволі в такий спосіб дозволяє не лише забезпечити компенсування дії теплового розширення ствола, яке виникає під час стрільби внаслідок нагрівання стінок ствола продуктами порохового заряду боєприпасу, а й забезпечити центрування та утримання вкладного ствола у каналі мінометного ствола (ствола меншого калібру у каналі ствола більшого калібру) під час виконання пострілів з мінометної установки. Відповідно до однієї з ознак корисної моделі, труби мінометного та вкладного ствола з казенниками мінометної установки мобільного мінометного комплексу виконані з легованої сталі. Виконання зазначених деталей мінометної установки з легованої сталі дозволяє забезпечити оптимальну твердість сталі, підвищити опір зносу та корозії, а також надає ряд фізичних та хімічних властивостей, необхідних для роботи мінометної установки, а саме властивість працювати в умовах високих та низьких температур, високого та низького тиску, різноманітних агресивних середовищ. Відповідно до ще однієї ознаки корисної моделі, труби мінометного та вкладного ствола з казенниками мінометної установки мають захисне покриття, розміщене на внутрішній та зовнішній поверхнях труби ствола та казенника. Виконання захисного покриття на внутрішній та зовнішній поверхнях зазначених деталей дозволяє досягти тришарової структури, а отже покращити зносостійкість та цілісність труби ствола та казенника. 3 UA 122599 U 5 10 15 20 25 Відповідно до однієї з ознак корисної моделі, захисне покриття являє собою карбонітрований шар товщиною у межах 0,3…0,6 мм та твердістю HRC 56-62. Карбонітрований шар може бути нанесений в процесі виробництва деталей мінометної установки за допомогою технологічної операції хіміко-термічної обробки - карбонітрації. Винахідником в процесі досліджень було встановлено, що саме товщина та твердість зазначеного карбонітрованого шару впливають на знос каналу стволів мінометної установки. Значення нижчі за вказаний вище діапазон не дозволяють забезпечити оптимальний знос, оскільки характеризуються невеликою товщиною і не достатньою твердістю. Значення вищі за вказаний діапазон дозволяють покращити знос каналу ствола, проте є недоцільними з точку зору використання матеріалу для нанесення карбонітрованого шару, а також збільшується крихкість ствола. Таким чином, діапазон 0,3…0,6 мм товщини та твердістю HRC 56-62 карбонітрованого шару є оптимальним, оскільки дозволяє знизити дію агресивного хімікотермічного середовища від згоряння порохового заряду, зменшити зношування від тертя конструктивних частини міни з поверхнею каналу ствола мінометної установки. Вказані ознаки корисної моделі в сукупності дозволяють підвищити точність ведення вогню з мінометної установки та збільшити ресурс роботи мінометного ствола. Відомо, що основний показник, який впливає на нерухомість та стійкість мінометної установки під час стрільби, є величиною занурення опорної плити в ґрунт, яка визначається різницею між тиском, який створює плита на землю, та реакцією опору, яка змінюється залежно від типу ґрунту. Тиск, з яким опорна плита тисне на ґрунт, визначається за формулою: , (1.1) де F - сила віддачі від ствола в момент пострілу, S – площа НОП опорної плити. Наприклад, для мінометних установок калібром 120-мм сила віддачі F від ствола в момент пострілу становить 1,2 МН (120 т). Винахідником здійснені дослідження стосовно площі НОП існуючих опорних плит. Відповідно до цих досліджень, в Таблиці 2 представлені значення площі НОП існуючих опорних плит, що використовуються на мінометних установках та самохідних артилерійських установках. Таблиця 2 Визначені площі НОП існуючих опорних плит Назва мінометних установок Площа нижньої 2 опорної поверхні, м Опорна плита ковшевого типу Самохідна артилерійська установка 2С5 «Гіацинт» Самохідна артилерійська установка 2С7 «Піон» Опорна плита з нижньою опорною поверхнею у формі конусу Возимний міномет М120-15 «Молот» Возимний, напівавтоматичний, нарізний міномет 2Б23 «Нона-М1» Опорна плита з плоскою нижньою опорною поверхнею Самохідна артилерійська установка 2С4 «Тюльпан» 30 35 1,7 1,8 0,75 0,75 3,24 Підставивши значення сили віддачі F та площі опорної плити для мінометних установок калібром 120-мм у вищезазначену формулу (1.1), отримано: . Порівнявши отримане значення з реакціями опору різних типів ґрунтів (див. Таблиця 3), 2 спостерігаємо, що опорна плита з площею НОП 0,75м може використовуватись не на всіх типах ґрунтів. 4 UA 122599 U Таблиця 3 Значення реакції опору різних типів ґрунтів для опорної плити з площею НОП 0,75м Тип ґрунтів Щебінь або будівельні уламки Чорнозем Пісок Глина високої вологості 5 Реакція опору ґрунтів Роп, МПа Порівняння з тиском плити на ґрунт 2 Доцільність використання опорної плити з площею НОП 2 0,75м від 4,0 до 6,0 Роп>Р доцільно від 2,0 до 5,0 від 1,5 до 4,5 від 1,0 до 6,0 Роп>Р Роп≥Р Роп≥Р, Роп