Dakle, radi se o skupini dijelova oružja koja nakon opaljenja dobije dinamičko kretanje pod djelovanjem impulsa sile barutnih plinova jednake onoj koja djeluje u drugu stranu na projektil. Iz ovoga se može zaključiti da je potrebno imati odgovarajuće elemente ili sklopove oružja koji će pouzdano zaustaviti (zakočiti) trzajuću masu i vratiti je u osnovni položaj za paljbu, a da pritom ne dođe do pomicanja oružja, tj. do narušavanja njegove stabilnosti. U ovom nastavku bit će opisani upravo ti elementi topničkih oružja koji im omogućuju stabilnost pri paljbi.

Takvi uređaji imaju zajednički naziv protutrzajući uređaji. Kako je u sklopu tih uređaja hidraulična kočnica trzanja i pneumatski povratnik, taj sklop se još naziva i hidropneumatski sustav, HPS. Postoje i drugi nazivi kao što je hidroelastični sustav, HES, koji u svom značenju ujedinjuje hidraulične uređaje i elastičnu vezu s lafetom oružja. Hidroelastična veza se ostvaruje preko hidraulične kočnice trzanja, povratnika i hidraulične kočnice vraćanja koja može imati ugrađen i posebni sklop za mirno vraćanje tj. moderator. Obično se za zadnjak oružja vezuju klipnjače kočnice i povratnika, a na lafet njihovi cilindri (može biti i obrnuto ili mješovito). Na taj način se na lafet, odnosno nepokretni dio oružja prenosi samo ona reducirana sila kojom ga elementi trzajuće mase povlače za sobom. Ovisno o veličini kalibra i konstrukciji hidroelastičnog sustava, ova sila otpora je 20 do 50 puta manja od sile kojom djeluje tlak barutnih plinova na dno cijevi, ali njezino djelovanje toliko puta duže traje. Ukopavanjem krakova lafeta u tlo ili u samovoznoj inačici oslanjanjem podvoza oružja o tlo, oružje zapravo ostaje u svom osnovnom položaju pa ga nakon paljbe nije potrebno ponovno namještati ili mu podešavati ciljničke naprave. Iz ovoga proizlazi kako je dimenzioniranje protutrzajućeg sustava, te ostalih elemenata lafeta zaključno s osloncima krakova lafeta izravno povezano s maksimalnim tlakom barutnog punjenja te najvećom masom projektila namijenjenog određenom oružju.

Prirodni otpor je otpor trenja T na klizačima, odnosno vodilicama cijevi koji je izravno povezan s masom trzajućih dijelova i koeficijentom trenja, dakle ovisi o masi trzajućeg sklopa te izvedbi i podmazivanju vodilica.

Na spojevima s hidrauličnom kočnicom javlja se sila otpora K (glavna sila kočenja), a na vezi s povratnikom sila otpora P koja je zapravo kolateralno pomoćna sila kočenja. Umanjenje sile kočenja (ili povećanje sile trzanja) čini sama težina trzajućeg sklopa, tj. njegova komponenta u smjeru osi cijevi, a ovisi o kutu elevacije (kod depresije cijevi ta sila djeluje u suprotnom smjeru). Tako se sili trzanja odupire rezultanta svih otpora R (slika 1).

Odnosno:

, gdje je: R - ukupna sila otpora, K - sila otpora kočnice trzanja, P - sila otpora povratnika, T - sila otpora trenja, - sila otpora težine trzajuće mase, i E - kut elevacije

Ako analiziramo sile otpora trzajućoj masi, vidimo da je masa trzajućih dijelova u osi cijevi za određenu elevaciju konstantna. Masa projektila i barutnog punjenja u samom početku trzanja djeluje na tu silu s 2-3 %, što je u ukupnom dijelu trzanja zanemarivo.

Otpor trenja je u početku trzanja promjenjive veličine ali kad se promatra cjelokupni put trzanja onda se koeficijent trenja može uzeti konstantnom veličinom.

Sila otpora povratnika je promjenjive veličine na cijelom putu trzanja bez obzira kakav je tip povratnika u pitanju. Kod opružnih povratnika sila se mijenja po zakonu pravca, dok se kod plinskih povratnika sila mijenja po nekoj krivulji što ovisi od njegove konstrukcije.

Hidraulična kočnica ostvaruje promjenu sile kočenja koja će ostale sile nadopuniti do sumarne vrijednosti otpora R (vidi dijagram sl. 2.). Zbog promjenjive veličine sile kočenja u svim uvjetima uporabe, proračun i konstrukcijska izvedba kočnice trzanja jedan je od najzahtjevnijih dijelova proračuna topničkog oružja.

Ovisno o načinu rada i konstruktivnim oblicima razlikujemo samostalne ili neovisne uređaje pri čemu su kočnica trzanja i povratnik potpuno samostalni sklopovi, a takva se rješenja najviše susreću na ruskim i njima sličnim konstrukcijama. Za razliku od njih postoje ovisni ili cjeloviti hidroelastični sustavi kakvi su najčešće na američkim konstrukcijama i predstavljaju jedinstvenu konstrukcijsku cjelinu integriranu u kolijevku oružja zbog čega su i skuplji i zahtjevniji za proizvodnju, održavanje i remont. Povratnik i kočnica trzanja u odnosu na cijev mogu biti postavljeni na različite načine, ali uvijek simetrično u odnosu na okomitu ili vodoravnu ravninu u kojoj leži os cijevi.

Pri konstrukciji hidroelastičnog sustava mora se voditi računa o sljedećim zahtjevima: mora osigurati potpuno i mirno kočenje trzajućih dijelova oružja na određenoj (definiranoj) dužini, nakon opaljenja mora vratiti trzajuće dijelove oružja u početni položaj i to bez udara, tijekom trzanja i vraćanja mora osigurati stabilnost i nepokretnost oružja, brzina vraćanja trzajuće mase mora biti dovoljna za osiguranje sigurnog i pouzdanog rada poluautomata i drugih mehanizama punjenja oružja koji su pokretani energijom trzanja, mora raditi automatski, pouzdano, sigurno i stabilno, neovisno o temperaturnim i drugim uvjetima uporabe, priprema za paljbu, provjera i podešavanja moraju biti što jednostavniji s priručnim alatima i opremom, osigurati promjenljivu dužinu trzanja ovisno o položaju cijevi oružja s aspekta elevacije i smjera, mora imati pouzdan sustav brtvljenja sa što više standardnih dijelova, omogućiti izvođenje tzv. "simuliranog trzanja" s odgovarajućim priborom radi provjere njegove ispravnosti i određenih podešavanja.

Povratnik

Zbog navedenih nedostataka opružnih povratnika, u novim konstrukcijama oružja se najviše rabe hidropneumatski povratnici čija se funkcija može automatski regulirati s obzirom na temperaturne i druge uvjete uporabe podešavanjem odgovarajućeg tlaka radnog medija. Hidropneumatski povratnici su zbog pouzdanog brtvljenja konstruirani tako da su klipnjače uvijek potopljene hidrauličnim uljem. Pri tome su konstruktori pribjegavali različitim rješenjima. Kod jednih je komprimirani plin u izravnom dodiru s hidrauličnim uljem, dok su kod drugih razdvojeni tzv. slobodnim klipom ili dijafragmom. U svakom slučaju takvi povratnici moraju imati najmanje dva cilindra od kojih je jedan radni cilindar u kojemu se kreće klipnjača s klipom i dijelom hidrauličnog ulja, dok je drugi, obično vanjski plašt zapravo spremnik u kojemu je ostatak hidrauličnog ulja i cjelokupna količina stlačenog plina. Neka konstrukcijska

Hidraulična kočnica trzanja

Danas gotovo sva topnička oružja imaju ugrađene hidraulične kočnice trzanja koje služe za apsorbiranje kinetičke energije trzajuće mase oružja kako pri trzanju tako i pri vraćanju. Glavni dijelovi kočnice trzanja su cilindar, klipnjača s klipom, kontraklipnjača, moderator i kompenzator (hidraulični akumulator) za višak hidrauličnog ulja. Kočnica djeluje na načelu hidrauličnog amortizera pri čemu se hidraulično ulje prelijeva velikom brzinom kroz profilirane otvore i kanale klipa pretvarajući kinetičku energiju u toplinu koja se predaje okolini. Unutar kočnice trzanja obično je integrirana i kočnica vraćanja kojoj je cilj osigurati mirno vraćanje trzajuće mase u početni položaj. U različita topnička oružja ugrađena su različita konstrukcijska i funkcionalna rješenja kočnica trzanja, poglavito u pogledu regulacije dužine trzanja i mjesta učvršćenja u odnosu na cijev. Tako ih možemo podijeliti na: kočnice trzanja s protočnim kanalima promjenjive dubine urezanih na unutarnje površine cilindra kočnice, kočnice trzanja s klinovima različitih profila postavljenih na unutarnjoj površini cilindra kočnice, kočnice trzanja s kontraklipnjačom kod kojih se promjena površine protočnih otvora ostvaruje pomoću promjenjivog poprečnog presjeka kontraklipnjače i regulacijskog prstena, kočnice trzanja s kontraklipnjačom čiji su protočni kanali promjenjive dubine i može se zakretati, zbog omogućavanja promjenjive dužine trzanja ovisno o elevaciji oružja, kočnice trzanja s okretnim klipom i diskovima kod kojih se površina otvora mijenja pri trzanju zakretanjem klipa, što omogućuje različite dužine trzanja po jednom režimu kočenja, a vraćanje po drugom, ovisno o elevaciji oružja.

Kada kod opaljenja dođe do trzanja, pomakom klipnjače potiskuje se hidraulično ulje iz cilindra kroz kose otvore u klipnjaču i dalje preko ventila moderatora popunjava prostor u klipnjači. Drugi veći dio hidrauličnog ulja prolazi kroz prstenasti zazor između regulacijskog prstena (kontraklipa) i kontraklipnjače koje je u početnom dijelu trzanja većeg presjeka, a onda se produžavajući do kraja trzanja postupno smanjuje da bi na kraju bio ravan nuli. Hidraulično ulje popunjava prostor ispred čela klipa koji je na kraju trzanja najvećeg volumena. Sila kočenja je razmjerna otporu prigušenja hidrauličnog ulja kroz promjenjivi presjek zazora između regulirajućeg prstena i kontraklipnjače.

Prilikom vraćanja trzajuće mase pod utjecajem sile povratnika klipnjača se vraća u cilindar, a tlačeno hidraulično ulje zatvori ventil klipa kontraklipnjače pa se hidraulično ulje prisiljeno prelijeva kroz urezane kanale promjenjive dubine

Kod topničkih oružja koja mogu ispaljivati projektile pod velikim kutovima elevacije, većim od 70 stupnjeva, mora se skratiti dužina trzanja kako zadnjak pri trzanju ne bi udarao u tlo. Topničko oružje u kalibru 155 mm ima dužinu trzanja veću od 1600 mm. Veće sile otpora hidraulične kočnice zbog kraćeg trzanja pri visokim elevacijama ne djeluju na smanjenje stabilnosti oružja jer glavna komponenta sile trzanja djeluje na podlogu, a manja na krakove lafeta. U takvim slučajevima se obično na kontraklipnjači izrađuju kanali promjenljive dužine, a sama kontraklipnjača se regulatorom dužine trzanja zakreće u položaj kojim se propušta manje ili više ulja ovisno o elevaciji cijevi. Na taj način se može regulirati i dužina trzanja. Postoji vrlo velik broj različitih rješenja jednostavnijih i složenijih kojima se vrlo uspješno regulira različita dužina trzanja za svaku promjenu elevacije cijevi oružja.

Možemo zamijetiti kako je pri radu hidrauličnog sustava nužno imati kvalitetno hidraulično ulje koje će biti što manje osjetljivo na promjenu temperature, a istodobno osigurati uvjete dobrog brtvljenja, podmazivanja i dugotrajnosti uporabe. Zahtjeve koje hidraulično ulje mora zadovoljiti kako bi našlo svoju primjenu u hidroelastičnim sustavima topničkih oružja jesu: niska točka smrzavanja, visoka točka vrenja i isparavanja, velika specifična toplina, nali temperaturni koeficijent širenja, mala promjena viskoziteta s promjenom temperature, dDa nije eksplozivno, zapaljivo i agresivno prema materijalima s kojima dolazi u dodir (brtve i dr.), da ima dobre osobine podmazivanja, da ne mijenja osobine zbog dugog čuvanja u oružju ili skladištu, da nije škodljivo po okolinu, da bude jeftino i lako nabavljivo.

Pomoćni elementi hidroelastičnog sustava

Budući da je hidraulično ulje radni medij u svim hidrauličnim kočnicama bez obzira na njegovu kvalitetu, ono se pri radu zagrijava do te mjere da mu se više ili manje povećava volumen. Zbog toga se klipnjača ne bi mogla potpuno vratiti pa se trzajuća masa ne bi vratila u osnovni položaj ili bi došlo do nekog oštećenja zbog hidroudara. Kako bi se spriječili utjecaji širenja ulja ugrađuju se tzv. kompenzatori ili hidraulični akumulatori. Konstruktori su za tu namjenu konstruirali različite vrste i oblike kompenzatora opružnog ili pneumatskog tipa. Načelno višak ulja iz cilindra kočnice se prelijeva u mali spremnik kompenzatora koji je pod odgovarajućim nadtlakom opruge ili komprimiranog plina čija je uloga vraćanje hidrauličnog ulja u kočnicu kada se ono ohladi i smanji mu se volumen.

Neki hidraulični sustavi imaju ugrađene regulatore brzine vraćanja. Režim vraćanja se regulira prema temperaturi, odnosno viskozitetu hidrauličnog ulja. Ugradnja takvih uređaja na oružje poskupljuje njegovu proizvodnju ali omogućuje podešavanje rada sustava pri promjeni temperature.

Osim ovakvih regulatora kod nekih oružja se ugrađuju i amortizeri koji mogu biti unutar hidraulične kočnice ili kao posebni elementi ugrađeni na kolijevku oružja.

U opisu hidroelastičnog sustava nije spomenut utjecaj plinske kočnice ugrađene na usta cijevi čiji je rad opisan u jednom od prošlih brojeva. Kod proračuna hidroelastičnog sustava uvijek se vodi računa o tome koliki je koeficijent učinka plinske kočnice tj. koliko ona smanjuje brzinu trzanja cijevi. Plinske kočnice povećavaju dužinu cijevi i do 5 kalibara čime se znatno povećava i masa cijevi, a njezino težište se pomiče prema ustima cijevi. Iz tih razloga se plinske kočnice u pravilu ne ugrađuju na tenkovske topove jer veća dužina i masa cijevi nepovoljno utječu na rad žiroskopskog stabilizatora elevacije te drugih elemenata upravljanja cijevi. Jednako tako bočno širenje barutnih plinova usmjerenih kroz mlaznice plinske kočnice moglo bi biti opasno za pješaštvo koje prati tenkove ili se prevozi na njima.

Umjesto zaključka

Opisom rada hidroelastičnih sustava i njihovih podsklopova prikazan je način na koji su konstruktori topničkih oružja uspjeli postići zadovoljavajuću stabilnost oružja u realnim uvjetima njihove uporabe. Zahtjevi koji vode k smanjenju ukupne mase oružja imaju utjecaja i na konstrukcijska rješenja samih hidroelastičnih sustava. Današnji hidroelastični sustavi zahvaljujući novim materijalima mogu biti manjih dimenzija, a uporabom novih vrsta brtvenih materijala daleko pouzdaniji u radu. Ugradnja različitih senzora za mjerenje temperature hidrauličnog ulja i odgovarajućih hladnjaka cijevi i hidrauličnog ulja pridonosi mogućnostima ispaljenja većeg broja projektila u