CN105783585A - 一种火炮发射后坐力效应模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火炮发射后坐力效应模拟装置，属于火炮发射后坐力效应模拟领域。其包括安装支架、等效冲击质量体、高压气缸、双出杆伸缩液压缸、扳机单元、旋转单元，安装支架包括两条相互平行的框和同时与该两条相互平行框垂直的横框，在该两条相互平行的框上分别设置有运动导轨，等效冲击质量体横跨设置在运动导轨上，高压气缸缸体设置在安装支架上，高压气缸中设置有高压气缸活塞杆，双出杆伸缩液压缸具有对称设置的两个，两个双出杆伸缩液压缸均设置在安装支架的横框上，扳机单元整体设置在安装支架的横框和高压气缸的活塞杆尾部之间，旋转单元设置在双出杆伸缩液压缸上。本发明装置可重复进行试验，结构紧凑简单、能耗低。

Description

一种火炮发射后坐力效应模拟装置

技术领域

本发明属于火炮发射后坐力效应的模拟领域，更具体地，涉及一种火炮发射后坐力效应的模拟装置，尤其是能模拟多型火炮发射时所产生的后坐力效应，用于检验火炮身管和炮架的性能。

背景技术

火炮发射的过程中，火炮系统要承受各种恶劣的发射冲击工况，因而对火炮身管的底部结构和炮架，如反后坐装置、大架和运动体等部件，会产生各种影响。火炮系统总装完成后，要在靶场进行实弹射击实验，测试火炮系统的振动响应特性、结构件的刚度和强度、火炮部件的抗冲击性能和反后坐装置性能等。

如果能够在实施实弹射击试验之前，对火炮系统遇到的多种工况进行模拟试验，可以显著降低研制风险、节约研发成本。靶场定型试验的实践证明，由于设计不合理、强度不够、原材料选择不合适、工艺条件不好等原因造成的火炮零部件的损坏现象中，80％是可以通过火炮模拟试验装置来考核的。

美国曾开发了一种基于液压驱动的炮口强冲击技术的火炮射击模拟试验装置，具有模拟精度高、功能齐全、试验成本低、安全性能好的特点，已广泛用于火炮装备的试验与验收中。该装置采用的是将液压能转换为机械动能的工作原理，因而试验装置中的液压系统庞大，单次试验的能耗高。

因此，需要开发一种结构简单、能耗低、易于实现自动化操作的火炮系统发射时后坐力效应的模拟试验装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种火炮发射后坐力效应模拟装置，其目的在于，将等效质量冲击体和内部预充有高压氮气的高压气缸相连，再设置双出杆伸缩液压缸，双出杆伸缩液压缸与等效冲击质量体通过T型钩头和旋转单元实现连接或者脱离，由此实现了等效冲击质量体在高压氮气的作用下可反复冲击被测试火炮管身，本发明装置结构紧凑简单、能耗低、易于实现自动化操作。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种火炮发射后坐力效应模拟装置，其特征在于，其包括安装支架、等效冲击质量体、高压气缸、双出杆伸缩液压缸、扳机单元、旋转单元，

所述安装支架包括两条相互平行的框和同时与该两条相互平行框垂直的横框，在该两条相互平行的框上分别设置有运动导轨，所述等效冲击质量体横跨设置在所述运动导轨上以能沿所述运动导轨往复运动，

高压气缸缸体设置在安装支架上且与所示等效冲击质量体相连接，等效冲击质量体的尾部具有T型沟槽，所述高压气缸中设置有高压气缸活塞杆，该高压气缸活塞杆的一个端部呈球体，该端部伸入安装支架的横框上设置的球形凹槽中，

双出杆伸缩液压缸具有对称设置的两个，两个双出杆伸缩液压缸均设置在安装支架的横框上，双出杆伸缩液压缸的活塞杆端部同时设置有接近开关和T型钩头，

扳机单元整体设置在安装支架的横框和高压气缸的活塞杆尾部之间，用于发射等效冲击质量体，

旋转单元设置在双出杆伸缩液压缸上，用于控制双出杆伸缩液压缸的活塞杆旋转，以实现T型钩头对等效冲击质量体的钩挂或者脱钩。

以上结构中，双出杆伸缩液压缸的活塞杆为中空结构，T型钩头固定于钩取等效冲击质量体的活塞杆一端，接近开关埋放于T型钩头端面之下，接近开关的检测电缆通过活塞杆的中空结构引出。

进一步的，所述扳机单元包括安装支座、扳机液压缸、接近开关以及扳机，

所述扳机单元整体通过左右对称设置安装支座设置在支撑架上，其初始位置处于高压气缸的活塞杆尾部，扳机液压缸设置在左右对称的安装支座之间，扳机亦位于左右对称的安装支座之间且处于扳机液压缸下方，接近开关设置在安装支座的侧壁处且与所述扳机相邻。

进一步的，所述旋转单元整体安装于双出杆伸缩液压缸端部，其包括旋转液压缸安装座、旋转导向套、连杆件和旋转液压缸，

所述液压缸安装座两端分别设置有两个对称的旋转导向套，在两个对称旋转导向套的端部之间设置有连杆件，同样在两个对称旋转导向套端部间还设置了旋转液压缸，所述旋转液压缸与所述连杆件相邻。

进一步的，还包括缓冲单元安装在安装支架的一端，相对于高压气缸对称分布，其包括两个结构相同的气液缓冲标准组件，该缓冲单元用于吸收一部分等效冲击质量体打击后剩余的动能。

进一步的，所述高压气缸内部预充有高压氮气。

进一步的，本发明中模拟装置还包括液压驱动系统，液压驱动系统根据逻辑控制指令，自动完成等效冲击质量体的钩取和复位、高压气缸内部高压氮气的储能、等效冲击质量体的释放功能，结合液压驱动系统，可实现自动化操作。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：装置能够在实验室条件下，为被试火炮提供发射过程中所承受的冲击载荷，用于验证火炮系统的性能，在一次试验完成后，再次压缩高压气缸的高压气，又能再次获得冲击能，可进行重复试验，使得火炮发射后坐力效应模拟试验具有能耗低、费用小的优点。此外，本发明装置结构简单紧凑，设计巧妙，安全可靠，借助外界的液压驱动系统，还能实现自动控制。

附图说明

图1为本发明火炮发射后坐力效应模拟装置整体结构俯视图；

图2是本发明火炮发射后坐力效应模拟装置的液压驱动系统原理图；

图3是本发明火炮发射后坐力效应模拟装置的扳机单元的立体结构示意图；

图4是本发明火炮发射后坐力效应模拟装置的旋转单元的立体结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1、安装支架2、导轨3、等效冲击质量体

4、高压气缸5、接近开关6、T型钩头

7、双出杆伸缩液压缸8、扳机单元9、旋转单元

10、缓冲单元11、第一电磁换向阀12、第二电磁换向阀

13、第三电磁换向阀14、第四电磁换向阀8-1、安装支座

8-2、扳机液压缸8-3、接近开关8-4、扳机

9-1、旋转液压缸安装座9-2、旋转导向套9-3、连杆件

9-4、旋转液压缸

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明火炮发射后坐力效应模拟装置整体结构俯视图，由图可知，其包括安装支架1及导轨2、等效冲击质量体3、高压气缸4、接近开关5、T型钩头6及双出杆伸缩液压缸7，还包括扳机单元8、旋转单元9、缓冲单元10。

图2是本发明火炮发射后坐力效应模拟装置的液压驱动系统原理图，由图可知，本发明装置还包括驱动各个液压缸活塞杆运动的第一、第二、第三以及第四电磁换向阀11、12、13以及14。

图3是本发明火炮发射后坐力效应模拟装置的扳机单元的立体结构示意图，图4是本发明火炮发射后坐力效应模拟装置的旋转单元的立体结构示意图，结合图1、图3以及图4可知，等效冲击质量体3安装在安装支架1两边的导轨2上，等效冲击质量体3质量可变，可以根据被试件的质量进行匹配。等效冲击质量体3可以在导轨上前后滑动，并在高压气缸4的带动下，以合适的动能冲击被试火炮的身管。高压气缸4的缸体与等效冲击质量体3连接，高压气缸4上设置有活塞杆，活塞杆伸出高压气缸4的端部呈球面结构，呈球面结构的活塞杆端部支撑于安装支架1的球面支撑上，高压气缸4的缸体内部预充的高压气体是带动等效冲击质量体3运动的动力源。双出杆伸缩液压缸7固定在安装支架1上，其对称分布在高压气缸4的两侧，双出杆伸缩液压缸7活塞杆头部安装有T型钩头6，接近开关5埋放于T型钩头6的端面之下。双出杆伸缩液压缸7的T型钩头6用于伸进等效冲击质量体3的T型沟槽内，当双出杆伸缩液压缸7活塞杆转动后，T型钩头6可以钩住等效冲击质量体3。T型钩头6随双出杆伸缩液压缸7活塞杆的缩回运动，可以将等效冲击质量体3和高压气缸4的缸体拉回至初始状态，强迫高压气缸4的高压气体压缩，并完成等效冲击质量体3的运动储能。

其中，扳机单元8用于等效冲击质量体3的开启发射，其整体通过安装支座8-1设置在支撑架1上，其初始位置处于高压气缸4活塞杆尾部处，且位于高压气缸4正上方。扳机单元8用于等效冲击质量体3的开启发射。

旋转单元9包括旋转液压缸安装座9-1、旋转导向套组件9-2、连杆组件9-3和旋转液压缸9-4组成。旋转单元9安装于双出杆伸缩液压缸7端部，用于旋转双出杆伸缩液压缸7的活塞杆及T型钩头6。

缓冲单元10安装在安装支架1的另外一端，相对于高压气缸3对称分布，其包括两个结构相同的气液缓冲标准组件，该缓冲单元10用于吸收一部分等效冲击质量体3打击后剩余的动能。

本发明装置的工作过程包括如下步骤：

预先储能阶段：根据被试火炮需要的冲击载荷的大小，对高压气缸4的缸体内部进行预充高压氮气，并保持密闭。

调整阶段：根据被试火炮需要的冲击载荷的大小，调整被试火炮身管轴向位置(在模拟试验中，被试火炮身管设置在安装支架1前端中央的开口处，等效冲击质量体3也正对安装支架1前端中央的开口处。在实际工程实践中，还可以在等效冲击质量体3的端面安装测试冲击力冲量的部件)，使被试火炮身管的冲击端面高出缓冲装置10的缓冲活塞杆端面，建议高出值为100mm±10mm。调整被试火炮的身管轴线与等效冲击质量体3的中心轴系同轴，可以用双出杆伸缩液压缸7活塞杆钩取等效冲击质量体3(具体操作见准备阶段的步骤1～步骤4)，使等效冲击质量体3的冲击端面与被试火炮的身管冲击端面之间的距离为100mm±10mm，完成被试火炮的身管轴线与等效冲击质量体3的中心轴系的同轴度调整工作。

准备阶段：

步骤1：双出杆伸缩液压缸7活塞杆伸缩控制用第一电磁换向阀11的电磁铁2DT通电，控制两套双出杆伸缩液压缸7的活塞杆带动T型钩头6和接近开关5伸出，进入到等效冲击质量体3的T型卡孔中。

步骤2：当两套双出杆伸缩液压缸7的接近开关5均接触到等效冲击质量体3的T型卡孔底部金属面时，接近开关5发出位置到达信息，控制双出杆伸缩液压缸7活塞杆伸缩的第一电磁换向阀11的电磁铁2DT失电，两个T型钩头6停止运动。

步骤3：双出杆伸缩液压缸油路泄压控制用第二电磁换向阀12的电磁铁3DT通电，延时1秒钟，旋转液压缸活塞杆伸缩控制用的第三电磁换向阀13的电磁铁5DT通电，旋转单元9的旋转液压缸9-4的活塞杆全部伸出，带动旋转导向套组件9-2和双出杆伸缩液压缸7的活塞杆端部的T型钩头6旋转90°，T型钩头6钩住等效冲击质量体3。

步骤4：双出杆伸缩液压缸7油路泄压控制用的第二电磁换向阀12的电磁铁3DT失电，同时双出杆伸缩液压缸7活塞杆伸缩控制用的第一电磁换向阀11的电磁铁1DT通电，控制双出杆伸缩液压缸7的活塞杆带动T型钩头6缩回，从而拉回等效冲击质量体3，同时对高压气缸4内部的高压氮气进行压缩储能。

步骤5：等效冲击质量体3拉回过程中，会顶起扳机单元8的扳机8-4，当顶起的扳机8-4再次掉下来，接近开关8-3发出扳机到位信息，双出杆伸缩液压缸7的活塞杆伸缩控制用第一电磁换向阀11的电磁铁1DT失电，双出杆伸缩液压缸7活塞杆停止运动，此时扳机单元8的扳机8-4已卡住拉回的等效冲击质量体3的上沿挡板。

步骤6：双出杆伸缩液压缸7的油路泄压控制用的第二电磁换向阀12的电磁铁3DT通电，延时1秒钟，旋转液压缸活塞杆伸缩控制用第三电磁换向阀13的电磁铁6DT通电，旋转单元9的旋转液压缸9-4活塞杆全部缩回，带动旋转导向套组件9-2和双出杆伸缩液压缸7的活塞杆及其端部的T型钩头6一起反向旋转90°。

步骤7：双出杆伸缩液压缸7的油路泄压控制用的第二电磁换向阀12的电磁铁3DT失电，同时双出杆伸缩液压缸7活塞杆伸缩控制用第一电磁换向阀11的电磁铁1DT通电，控制双出杆伸缩液压缸7的活塞杆及其端部的T型钩头6继续缩回，使T型钩头6从等效冲击质量体3的T型卡孔中退出。

发射阶段：扳机液压缸活塞杆伸缩控制用电磁换向阀14的电磁铁7DT通电，控制扳机单元8的扳机液压缸8-2的活塞杆快速缩回，并拉起扳机8-4，等效冲击质量体3在高压气缸4内部高压氮气的作用下，高速发射出去，打击被试火炮身管的冲击端面(被试火炮身管设置在安装支架1前端)。

本发明装置能使打击试验全面考核火炮系统的性能指标，缩短试验周期。等效冲击质量体在高压气缸的作用下来回反复打击被试火炮身管，这样的重复试验具有能耗低、费用小的优点。本发明装置在借助多个电磁换向阀的作用下，可实现自动化操作。此外，通过调节高压气缸中高压氮气的压力，能达到调节冲击载荷的作用，从而可以适用多种火炮发射后坐力效应的模拟测试。

借助液压驱动系统，本发明装置可以自动化操作，其安全性好，可减少能耗消耗，连续储能后可重复试验，通过控制高压气缸内部压力，其冲击载荷可调，可适用多种火炮发射后坐力效应的模拟测试。本发明的火炮系统发射时的后坐力效应的模拟试验装置能降低研制风险、节约研发成本。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种火炮发射后坐力效应模拟装置，其特征在于，其包括安装支架(1)、等效冲击质量体(3)、高压气缸(4)、双出杆伸缩液压缸(7)、扳机单元(8)、旋转单元(9)，

所述安装支架(1)包括两条相互平行的框和同时与该两条相互平行框垂直的横框，在该两条相互平行的框上分别设置有运动导轨(2)，所述等效冲击质量体(3)横跨设置在所述运动导轨(2)上以能沿所述运动导轨(2)往复运动，

高压气缸(4)缸体设置在安装支架(1)上且与所述等效冲击质量体(3)相连接，等效冲击质量体(3)的尾部具有T型沟槽，所述高压气缸(4)中设置有高压气缸活塞杆，该高压气缸活塞杆的一个端部呈球体，该端部伸入安装支架(1)的横框上设置的球形凹槽中，

双出杆伸缩液压缸(7)具有对称设置的两个，两个双出杆伸缩液压缸(7)均设置在安装支架(1)的横框上，双出杆伸缩液压缸(7)的活塞杆端部同时设置有接近开关(5)和T型钩头(6)，

扳机单元(8)整体设置在安装支架(1)的横框和高压气缸(4)的活塞杆尾部之间，用于发射等效冲击质量体(3)，

旋转单元(9)设置在双出杆伸缩液压缸(7)上，用于控制双出杆伸缩液压缸(7)的活塞杆旋转，以实现T型钩头对等效冲击质量体(3)的钩挂或者脱钩。

2.如权利要求1所述的一种火炮发射后坐力效应模拟装置，其特征在于，所述扳机单元(8)包括安装支座(8-1)、扳机液压缸(8-2)、接近开关(8-3)以及扳机(8-4)，

所述扳机单元(8)整体通过左右对称设置安装支座(8-1)设置在支撑架(1)上，其初始位置处于高压气缸(4)的活塞杆尾部，扳机液压缸(8-2)设置在左右对称的安装支座(8-1)之间，扳机(8-4)亦位于左右对称的安装支座(8-1)之间且处于扳机液压缸(8-2)下方，接近开关(8-4)设置在安装支座(8-1)的侧壁处且与所述扳机(8-4)相邻。

3.如权利要求1或2所述的一种火炮发射后坐力效应模拟装置，其特征在于，所述旋转单元(9)整体安装于双出杆伸缩液压缸(7)端部，其包括旋转液压缸安装座(9-1)、旋转导向套(9-2)、连杆件(9-3)和旋转液压缸(9-4)，

所述液压缸安装座(9-1)两端分别设置有两个对称的旋转导向套(9-2)，在两个对称旋转导向套(9-2)的端部之间设置有连杆件(9-3)，同样在两个对称旋转导向套(9-2)端部间还设置了旋转液压缸(9-4)，所述旋转液压缸(9-4)与所述连杆件(9-3)相邻。

4.如权利要求3所述的一种火炮发射后坐力效应模拟装置，其特征在于，还包括缓冲单元(10)安装在安装支架(1)的一端，相对于高压气缸(3)对称分布，其包括两个结构相同的气液缓冲标准组件，该缓冲单元(10)用于吸收一部分等效冲击质量体(3)打击后剩余的动能。

5.如权利要求3所述的一种火炮发射后坐力效应模拟装置，其特征在于，所述高压气缸(3)内部预充有高压氮气。