CN103851028A - 大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于大型爆炸波模拟装置的缓冲复进机，大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机包括有外筒（1）、油缸（2）、油腔活塞、气腔活塞、活塞杆（3）、气缸（4）和中心杆（5）；套置在油缸（2）的外部的外筒（1）与油缸（2）之间具有间隙；油缸（2）安装在驱动管的正后方；所述的气缸（4）位于所述的活塞杆（3）内，并与油缸（2）同轴设置；油缸（2）缸体上具有与外筒（4）相连通的限流缝（53）和溢流孔；活塞杆（3）的一端与油腔活塞固联，另一端伸出油缸缸体并与驱动管的封闭端接触；中心杆（5）的一端与气腔活塞连接，另一端固定在后盖（37）上。本发明能够将驱动管运动过程中的后座能量迅速转化为油气动能和热能。

Description

大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机
技术领域
本发明涉及一种缓冲装置，具体涉及一种大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机。
背景技术
爆炸波模拟装置驱动管的一端开口、一端封闭。驱动管中装有高爆炸药，起爆后产生的后座力达数千吨，钢性约束的反力墙难以满足瞬间产生的巨大撞击能量，因此必须设计出缓冲能力强、消能效果好的缓冲复进装置，以保障驱动管在运行过程中平稳可控。
现代火炮中的缓冲器多为液压式反后座装置，由驻退筒、驻退杆和带有流液孔的活塞组成，驻退杆的一端与活塞固连，另一端与火炮的后座部分（炮管和炮尾）连接，驻退筒内充满驻退液。驻退筒与火炮摇架连接。当火炮后座时驻退筒与驻退杆相对运动，活塞挤压液体，流液孔一端的液体受压从流液孔流到另一端，由于液压作用产生后座阻力。驻退液在高速流过流液孔后冲击另一端的驻退液与筒壁，将后座动能不可逆地转化成内能。要使火炮平稳后座直到停止，流液孔大小必定是可调的，因此现代火炮的反后座装置上都设计了用来调节流液孔大小的节制杆，但这种部件对材料和加工精度的要求很高，反后座能力也受到一定的限制。
发明内容
本发明的目的是提出一种大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机，使其能将驱动管运动过程中的后座能量迅速转化为油气动能和热能，并具有缓冲能力强、消能效果好、自动复位准确、结构简单、运行稳定、维护方便的特点。
为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：
一种大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机，所述的缓冲复进机包括有外筒、油缸、油腔活塞、气腔活塞、活塞杆、气缸和中心杆；所述的外筒套置在油缸的外部，且所述的外筒与油缸之间具有间隙；所述的油缸安装在驱动管的正后方，并与所述的驱动管同轴设置；所述的气缸位于所述的活塞杆内，并与油缸同轴设置；所述的油缸为油气混合缸，缸内充满油气混合体；所述的油缸缸体上具有用以使缸体内的油气混合物高速喷出的限流缝和用以使液体回流至缸体内的溢流孔；所述的限流缝与溢流孔均与外筒相连通；所述的活塞杆为空心管状结构，并做气缸的缸体；活塞杆的一端与所述的油腔活塞固联，活塞杆的另一端伸出油缸缸体并通过缓冲垫与驱动管的封闭端接触；所述的中心杆为空心管状结构，中心杆的一端与气腔活塞连接，中心杆的另一端固定在后盖上，并通过设置在后盖外的充气接头和截止阀与压缩空气管道相连通，预先向气缸内充入压缩空气；当缓冲复进机受到来自驱动管的后座冲击时，所述的油腔活塞随活塞杆在充满油气混合物的油缸缸体内相对中心杆轴向移动，挤压油气混合物从油缸缸体上的限流缝中高速喷出，将驱动管的后座动能转化为油气动能和热能，而进入外筒的液体可从油缸缸体上的溢流孔中回流至油缸缸体内；与此同时，气腔活塞在气缸腔内相对活塞杆轴向移动并压缩气缸内的高压气体，当驱动管停止后座时，活塞杆在气缸中高压气体的作用下推动驱动管复位。
所述的外筒顶部和底部分别安装有1个油塞，用于向油缸内注液和放液。
所述的活塞杆有厚壁无缝钢管制成；所述的活塞杆上装有游标，用以测量活塞杆在运行过程中的位移。
所述外筒的两端、油缸的两端、气缸的两端分别设置有密封垫，用于外筒、油缸和气缸的密封。
所述的后座与复进时间为600ms，油压峰值为2.0Mpa，气缸常压为3.0Mpa，后座行程为500mm。
由于采用以上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
本发明提出的一种大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机，通过设置在缸体上的限流缝与溢流孔将驱动管运动过程中的后座能量迅速转化为油气动能和热能，对保障大型爆炸波模拟装置中驱动设备的安全具有重要意义，对同类缓冲复进装置的优化设计具有重要参考价值；并具有缓冲能力强、消能效果好、自动复位准确、结构简单、运行稳定、维护方便的特点。
附图说明
图1是本发明的原理简图。
图2是本发明的结构示意图。
图2a是图2中A部分的放大图。
图2b是图2中B部分的放大图。
图3是本发明中油缸的结构示意图。
图中：1、外筒，2、油缸，3、活塞杆，4、气缸，5、中心杆，10、缓冲垫，11、顶头，12、密封圈， 15、游标，16、内六角螺栓，17、C形防尘圈，18、导向环，19、前套，20、油封Ⅰ，21、六角头螺栓，22、外筒法兰，23、外筒小法兰，24、O型密封圈Ⅰ， 26、油缸导向带，27、活塞环，28、活塞座，29、密封座，30、内六角圆柱螺钉Ⅰ，31、油塞Ⅰ，33、油塞Ⅱ，34、内六角圆柱螺钉Ⅱ，35、油缸小法兰，36、O型密封圈Ⅱ，37、后盖，38、内六角圆柱螺钉Ⅲ，39、小后盖，40、O型密封圈Ⅲ，41、O型密封圈Ⅳ，43、油封Ⅱ，44、密封座内导向带，45、O形密封圈Ⅴ，46、挡圈，47、气密封U形密封圈，48、四氟缓冲垫，49、导向活塞导向带，50、导向活塞，51、充气接头，52、截止阀，53、限流缝，54、溢流孔。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
如图2所示，一种大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机，所述的缓冲复进机包括有外筒1、油腔活塞、气腔活塞、活塞杆3油缸2、气缸4和中心杆5；所述的外筒1套置在油缸2的外部，且所述的外筒1与油缸2之间具有间隙；所述的油缸2安装在驱动管的正后方，并与所述的驱动管同轴设置；所述的气缸4位于所述的活塞杆3内，并与油缸2同轴设置；所述的油缸2为油气混合缸，缸内充满油气混合体；结合图3，所述的油缸缸体上具有用以使缸体内的油气混合物高速喷出的限流缝53和用以使液体回流至缸体内的溢流孔54；所述的限流缝53与溢流孔54均与外筒1相连通；所述的限流缝53共有8段，油缸2两侧各4段；所述油缸的前端由油封Ⅰ20、前套19、导向环18和C形防尘圈17密封；导向环18通过内六角螺栓16固定在前套19上；结合图2b，所述油缸的后端由后盖37、小后盖39、油缸小法兰35、O型密封圈Ⅱ36，O型密封圈Ⅲ40和O型密封圈Ⅳ41密封，小后盖39和油缸小法兰35分别通过内六角圆柱螺钉Ⅲ38和内六角圆柱螺钉Ⅱ34固定在后盖37上；所述的油缸2上装有油塞Ⅱ33；所述的活塞杆3为采用厚壁无缝钢管制作的空心管状结构，兼做气缸4缸体，并通过中心杆5向内充添压缩空气；活塞杆3的一端与所述的油腔活塞固联，活塞杆3的另一端伸出油缸缸体并在活塞杆3的端头固定连接顶头11，顶头11的外侧为缓冲垫10，活塞杆3可以通过缓冲垫10与驱动管封闭端接触，顶头11的内侧与活塞杆3之间嵌入密封圈12；所述的活塞杆3上装有游标15，可以测量活塞杆3在运行过程中的位移；结合图2a，所述的油腔活塞由油缸导向带26、活塞环27、活塞座28、密封座29、油封Ⅱ43、密封座内导向带44、O形密封圈Ⅴ45、挡圈46和气密封U形密封圈47组成，可随活塞杆3在油缸2腔内运动，密封座29通过内六角圆柱螺钉Ⅰ30固定在活塞杆3的一端；所述的气腔活塞由四氟缓冲垫48、导向活塞导向带49、导向活塞50组成，可在气缸4腔内相对活塞杆3轴向移动；所述的中心杆5为空心管状结构，中心杆5的一端与气腔活塞连接，另一端固定在后盖37上，并通过设置在后盖37外的充气接头51和截止阀52预先向气缸内充入压缩空气；当缓冲复进机受到来自驱动管的后座冲击时，所述的油腔活塞随活塞杆在充满油气混合物的油缸内相对中心杆轴向移动，挤压油气混合物从油缸缸体上的限流缝中高速喷出，将驱动管的后座动能转化为油气动能和热能，进入外筒的液体再从溢流孔中回流至油缸缸体内；与此同时，气腔活塞在气缸腔内相对活塞杆轴向移动并压缩气缸内的高压气体，当驱动管停止后座时，活塞杆在气缸中高压气体的作用下推动驱动管复位。
所述的外筒顶部和底部分别安装有一个油塞Ⅰ31，用于向油缸内注液和放液。
所述的后座与复进时间为600ms，油压峰值为2.0Mpa，气缸常压为3.0Mpa，后座行程为500mm。
如图1所示，油缸2两侧各设一条限流缝53，目的是当油气混合物高速喷出时油缸2受力平衡，在计算时可按一条缝考虑，并假设在限流缝53上所有喷出的油气混合物的流速都是一样的。
假设，                                                
Figure 706153DEST_PATH_IMAGE001
：油缸2内径；
Figure 699516DEST_PATH_IMAGE002
：油缸2内截面积；
Figure 453846DEST_PATH_IMAGE003
：限流缝53总长；
Figure 190858DEST_PATH_IMAGE004
：限流缝53宽度；
Figure 651926DEST_PATH_IMAGE005
限流缝53面积；：油缸2内液体压强；
Figure 323396DEST_PATH_IMAGE007
：外部介质压强（约为一个大气压）；
Figure 598519DEST_PATH_IMAGE008
：后座速度；
Figure 179673DEST_PATH_IMAGE009
：油缸2内液体流速；
Figure 514840DEST_PATH_IMAGE010
：限流缝53内液体流速；L：后座行程；F：后座阻力。忽略油缸2内液体的粘滞阻力、液体损失和重力作用，并假定油缸2内液体是不可压缩的。那么根据柏努利方程可得出计算式：
Figure 243761DEST_PATH_IMAGE011
式中：
Figure 322576DEST_PATH_IMAGE012
，，
Figure 529883DEST_PATH_IMAGE014
，。
后座阻力 
Figure 363027DEST_PATH_IMAGE016
；后座阻力做功 
Figure 653194DEST_PATH_IMAGE017
根据计算可知后座阻力前期随着限流缝53的变短而变大，后期又随着后座速度的变小而迅速变小，最终停止后座。后座行程在1000mm以内，满足要求。

Claims (5)

1.一种大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机，其特征在于：所述的缓冲复进机包括有外筒（1）、油缸（2）、油腔活塞、气腔活塞、活塞杆（3）、气缸（4）和中心杆（5）；所述的外筒（1）套置在油缸（2）的外部，且所述的外筒（1）与油缸（2）之间具有间隙；所述的油缸（2）安装在驱动管的正后方，并与所述的驱动管同轴设置；所述的气缸（4）位于所述的活塞杆（3）内，并与油缸（2）同轴设置；所述的油缸（2）为油气混合缸，缸内充满油气混合体；所述的油缸缸体上具有用以使缸体内的油气混合物高速喷出的限流缝和用以使液体回流至缸体内的溢流孔（54）；所述的限流缝（53）与溢流孔（54）均与外筒（4）相连通；所述的活塞杆（3）为空心管状结构，并做气缸（4）的缸体；活塞杆（3）的一端与所述的油腔活塞固联，活塞杆（3）的另一端伸出油缸缸体并通过缓冲垫（10）与驱动管的封闭端接触；所述的中心杆（5）为空心管状结构，中心杆（5）的一端与气腔活塞连接，另一端固定在后盖上，并通过设置在后盖外的充气接头和截止阀与压缩空气管道相连通，预先向气缸内充入压缩空气；当缓冲复进机受到来自驱动管的后座冲击时，所述的油腔活塞随活塞杆在充满油气混合物的油缸内相对中心杆轴向移动，挤压油气混合物从油缸缸体上的限流缝中高速喷出，将驱动管的后座动能转化为油气动能和热能，而进入外筒的液体可从油缸缸体上的溢流孔中回流至油缸缸体内，与此同时，气腔活塞在气缸腔内相对活塞杆轴向移动并压缩气缸内的高压气体，当驱动管停止后座时，活塞杆在气缸中高压气体的作用下推动驱动管复位。
2.根据权利要求1所述的大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机，其特征在于：所述的外筒上具有用于向油缸内注液的油塞和用于油缸放液的油塞。
3.根据权利要求1所述的大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机，其特征在于：所述的活塞杆有厚壁无缝钢管制成；所述的活塞杆上装有游标，用以测量活塞杆在运行过程中的位移。
4.根据权利要求1所述的用于大型爆炸波模拟装置的缓冲复进机，其特征在于：所述外筒的两端、油缸的两端、气缸的两端分别设置有密封垫，用于外筒、油缸和气缸的密封。
5.根据权利要求1所述的大型爆炸波模拟装置用缓冲复进机，其特征在于：所述的后座与复进时间为600ms，油压峰值为2.0Mpa，气缸常压为3.0Mpa，后座行程为500mm。
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