Демпфирование удара. (про поршни и не только)

Что в ружье страдает от соударений? В основном это лишь 2 места:

1 - скользящая втулка бьется об утолщенный хвостовик гарпуна.

2 - поршень бьется о демпфер поршня, расположенный в передней заглушке.

Обе эти зоны страдают от сильных ударов. И поршень и скользящая втулка начинают расклепываться вплоть до заклинивания. Втулка не хочет скользить по гарпуну, а поршень своим раклепанным передком безбожно царапает поверхность ствола, над полировкой которого вы столько трудились... А то и вовсе ловит "клин".

Как и все инженерные задачи эту можно решить в лоб, а можно и по умному. В лоб - это применить твердую, закаленную сталь большого сечения (чтобы точно не сминалось). И тогда скользкая втулка перестанет плющиться... но начнет вырывать из гарпуна уже хвостовик! Ну что же, можно и хвостовик сделать из не менее прочной стали и резьбу на нем максимально большего диаметра... Авось теперь уже не вырвет!... и так по нарастающей.

Но гораздо умнее было бы понять изначально что деформирующая сила напрямую зависит от МАССЫ соударяемых деталей! (Это же просто - больший молоток сильнее бьет!). И следовательно, попытаться эту массу снизить.

Выводы простейшие, но от этого не менее актуальные. Так, на практике, дюралюминиевый поршень (не говорю уж о капролоновом) расклепывается значительно меньше чем нержавеющий именно по причине меньшей массы. Хоть нержавейка, сама по себе, намного тверже. То же самое касается и скользящей втулки - ее тоже оказывается можно делать из дюраля! Прекрасно служит. Кстати очень проблемными являются скользящие втулки со стабилизаторами, так как их масса всегда очень велика. Связываться с ними, по моему мнению, стоит только в спорте - при стрельбе по мишеням. (К тому же они сильно режут рыбу при попадании, и у нее гораздо больше шансов сойти с гарпуна.)

Кроме того не надо забывать, что деформирующая сила (да и шум от удара) зависит от плавности гашения скорости поршня.

Классический вариант демпфера пневматического ружья для подводной охотыНапример, вот классический вариант демпфирующей втулки на резиновых колечках :

Кстати, об этом принято забывать - если в этом варианте не будет отверстий для выхода воды (обозначено стрелками), или  достаточных зазоров для перепуска воды, то никакой "амортизации" не получится! Мы будем иметь жесткий гидроудар. Мелочь, но важная...

Новый вариант демпфера пневматического ружья для подводной охотыА вот немного другой вариант. В нем рабочий ход "демпфирования" значительно длиннее. Более того демпфирование тут имеет нелинейную характеристику: постепенно нарастающее сопротивление поршню. И пружина тут ни при чем - она очень слабая и выполняет лишь возвратную функцию.  Основную работу выполняет гидродемпфер. Причем самой втулки а не поршня!  Вы ведь заметили конусность отверстия? Перетекание воды через постепенно уменьшающуюся щель по ходу втулки - это и есть основное ноу-хау этого узла. Вот этот вариант:

Кстати, если масса втулки демпфера будет велика, то качественного поглощения энергии удара не получится - на скоростях по 30-40 м/с типичных для нас, даже удар по "пустой" но тяжелой втулке может привести к деформациям...>

Потому большие и длинные демпферы, выточенные из нержавейки - это далеко не лучший вариант. Демпфер лучше делать из дюраля, а еще лучше из капролона - ружье обзаведется еще и относительной бесшумностью выстрела. Но для капролона надо не забыть задать большее сечение втулки - он конечно крут, но все же - пластик. Ну а если уж из нержавейки - то хоть позаботиться о минимальной его массе, и длинном рабочем "гасящем" ходе. Титана, как материала, я стараюсь избегать по причине его крайней коррозионной агрессивности по отношению к другим металлам. Хотя и признаю, что титан - исключительный по всем статьям материал для ружья. Проблема в том что приходится делать ЦЕЛЬНОТИТАНОВОЕ ружьё. А это тяжело и дорого.

В целом же идея гидродемпфера исключительно интересна и рациональна. Ее можно использовать в самых разных соударяемых узлах, работающих в водной среде.

Схема гидродемпфирования поршняА вот с гидродемпфированием поршня все не так просто.  Вот типичная схема демпфирования поршня. Желтым цветом обозначен объем воды участвующий собственно в смягчении удара:

Схема демфирования поршня пневматического ружья для подводной охотыВот крупным планом "рабочая" зона гидродемпфера . Обратите внимание - зазоры для выхода воды должны быть обязательно! Иначе вместо смягчения удара мы получим жесткий гидроудар:

В данном варианте узел будет работать вполне успешно. Это типичный вариант для диаметра гарпуна 8 мм и диаметра ствола 12 мм. В зоне демпфирования тут вполне достаточно воды для качественного демпфирования поршня. Но в более тонких стволах мы столкнемся с тем, что туда невозможно "вписать" достаточный объем воды. Придется жертвовать или диаметром хвостовика гарпуна, или объемом воды - третьего не дано! А малый объем воды будет "вылетать" в зазоры не особенно то и тормозя наш поршень. Из моей практики более-менее приличной эффективности при стволе 10 мм (типичная зелинка) можно добиться при гарпуне 7 мм. То есть при разнице диаметров хвостовика гарпуна и ствола 2 мм. (так как хвостовик на 1 мм толще гарпуна)

В общем, рекомендации таковы: гидродемпфер поршня стоит применять в толстых стволах (11-13 мм) при гарпунах 7-8 мм. В тонких же стволах (9-10мм) воды относительно мало и гидродемпфер хорошо работает ТОЛЬКО при очень малом зазоре "носик поршня - втулка демпфера". А малые зазоры во первых не каждый токарь обеспечит. Во вторых - падает надежность конструкции в целом - каждая песчинка или царапина  может быть причиной заклинивания. Или поршень капролоновый со временем разбухнет от масла... Поэтому в условиях "водяной недостаточности" лучше применять гидродемпфирование втулки,а не поршня. Там воды конструктивно всегда вдоволь.

Схема гидродемпфера скользящей втулки гарпунаНу и пару слов про демпфирование скользкой втулки на гарпуне. Вот этот вариант:

В принципе - это вполне осуществимо, но требует очень малого зазора между гарпуном и втулкой. Или весьма толстого хвостовика... Речь, как вы уже догадались, снова о нехватке воды... Простое демпфирование скользящей втулкиКроме того этот способ неизбежно ведет к увеличению диаметра скользкой втулки, а это сильно портит аэродинамику гарпуна.  В общем - вы делайте, если хотите, а я этот узел предпочитаю классический. Тот самый, со стальной шайбой и резиновым колечком:

Вот вроде и всё.

Статьи о Ружьях для подводной охоты



Ваши комментарии