CN106168454A - 剪切模式下磁流变液与压电混合式火炮后坐宽振频阻尼器 - Google Patents

剪切模式下磁流变液与压电混合式火炮后坐宽振频阻尼器 Download PDF

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    • F41A25/00—Gun mountings permitting recoil or return to battery, e.g. gun cradles; Barrel buffers or brakes
    • F41A25/16—Hybrid systems

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Abstract

本发明涉及剪切模式下磁流变液与压电混合式火炮后坐宽振频阻尼器，用于减小火炮发射时的振动，减轻火炮重量，提高机动性能，主要包括一级输出杆、一级环盖、螺栓、弹簧圈、一级活塞、二级输出杆、压电陶瓷、二级环盖、壳体、隔离圈、电磁线圈、二级活塞、磁流变液、体积补偿器、端盖。二级环盖、壳体和端盖通过螺栓连接形成一个腔室，磁流变液充满于该腔室，体积补偿器安装在该腔室并与端盖表面连接，二级活塞开有环槽，电磁线圈安装于该环槽，并通过隔离圈与磁流变液隔离；二级输出杆与二级活塞固连，二级输出杆呈圆桶形，分别将压电陶瓷、一级活塞、弹簧圈安装在二级输出杆里面，并由一级环盖通过螺栓密封，一级输出杆与一级活塞固连。

Description

剪切模式下磁流变液与压电混合式火炮后坐宽振频阻尼器
技术领域
本发明涉及火炮后坐宽振频阻尼器，尤其是涉及剪切模式下磁流变液与压电混合式火炮后坐宽振频阻尼器。
背景技术
火炮作为一类常规武器，具有经济性好、威力大、作战效能高等特点，在现代海战中担负着近程反导、打击海空目标、对岸支援、火力压制等多种作战任务。火炮发射时，由于高温、高压火药气体的作用，使得弹丸在膛内的高速运动具有瞬时冲击特性，同时在巨大冲击力作用下，火炮各运动部件必将伴随惯性力产生振动现象，因而自火炮出现之时，振动就一直是火炮研究者关心的主要问题.由于火炮振动导致弹丸出口原有的射弹初始条件遭到破坏，因而在影响火炮射击精度的诸多因素中，火炮振动始终占据着主导地位。
近年来，随着武器装备系统减振抗冲性能要求的不断提高，传统的结构设计方法与振动控制技术已难以满足现代战争对火炮技战术性能提出的要求。基于磁流变技术具有阻尼连续可调、动态范围宽、响应速度快、低功耗、具有中高频隔振性能良好等特点，而压电堆执行器具有定位精度高、输出力大、响应快、结构刚度大等优点，在结构微振动控制研究中引起了极大的关注。相比于被动控制，基于压电堆隔振系统的主动控制具有低频隔振性能良好的特点，将它们应用于火炮反后坐装置上，可以减小后坐力或行程，减轻火炮重量，提高机动性能，同时能够适应不同的工况和新的发射原理，减小火炮发射时的振动，改善对火炮平稳性的控制，提高精度和毁伤率，对武器装备的轻量化和机动性的提高以及性能改造和提高有重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供剪切模式下磁流变液与压电混合式火炮后坐宽振频阻尼器。该阻尼器集成了压电和磁流变液两种智能材料，将以压电为基础所设计的主动控制隔振系统(其对低频振动具有较好的隔振性能)与以磁流变液为基础所设计的半主动控制隔振系统(其对中高频振动具有较好的隔振性能)耦合在一起，因此该阻尼器具有宽频隔振功能。
为了有效的实现如上所述的功能与特点，本发明是按如下方式来实现的：该减振器主要是由一级输出杆，一级环盖，螺栓，弹簧圈，一级活塞，二级输出杆，压电陶瓷，二级环盖，壳体，隔离圈，电磁线圈，二级活塞，磁流变液，体积补偿器，端盖组成。二级环盖、壳体和端盖通过螺栓连接形成一个腔室，磁流变液充满于该腔室，体积补偿器安装在该腔室并与端盖表面连接，二级活塞开有环槽，电磁线圈安装于该环槽，并通过隔离圈将电磁线圈与磁流变液隔离；二级输出杆与二级活塞固连，二级输出杆呈圆桶形，分别将压电陶瓷、一级活塞、弹簧圈安装在二级输出杆里面，其顺序是压电陶瓷安装在二级输出杆的最底端，一级活塞安装在压电陶瓷上面，弹簧圈安装在一级活塞与一级环盖之间，并由一级环盖通过螺栓将二级输出杆密封，一级输出杆与一级活塞固连。
附图说明
图1为本发明剪切模式下磁流变液与压电混合式火炮后坐宽振频阻尼器的内部结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明剪切模式下磁流变液与压电混合式火炮后坐宽振频阻尼器，该阻尼器主要是由一级输出杆1、一级环盖2、螺栓3、弹簧圈4、一级活塞5、二级输出杆6、压电陶瓷7、二级环盖8、壳体9、隔离圈10、电磁线圈11、二级活塞13、磁流变液14、体积补偿器15、端盖16组成。二级环盖8、壳体9和端盖16通过螺栓3连接形成一个腔室，磁流变液14充满于该腔室，体积补偿器15安装在该腔室并与端盖16表面连接，二级活塞13开有环槽，电磁线圈11安装于该环槽，并通过隔离圈10将电磁线圈11与磁流变液14隔离；二级输出杆6与二级活塞13固连，二级输出杆6呈圆桶形，分别将压电陶瓷7、一级活塞5、弹簧圈4安装在二级输出杆6里面，其顺序是压电陶瓷7安装在二级输出杆6的最底端，一级活塞5安装在压电陶瓷7上面，弹簧圈4安装在一级活塞5与一级环盖2之间，并由一级环盖2通过螺栓3将二级输出杆6密封，一级输出杆1与一级活塞5固连。
当火炮发射时，由于高温、高压火药气体的作用，使得弹丸在膛内的高速运动具有瞬时冲击特性，巨大的冲击作用在火炮后坐上面，首先经过一级输出杆1将振动传递给一级活塞5作用在压电陶瓷7上面，压电陶瓷7发生压电逆效应：在压电陶瓷7极化方向施加电场，使其发生形变，产生与振动方向相反的力或力矩，从而吸收大部分低频振动；剩下的中高频振动则通过一级活塞5作用在二级活塞13上面。在电磁线圈11中通有一定大小的电流，并且对电流大小进行实时控制，从而在磁流变液14所在空间产生一定强度的磁场12，磁流变液14发生流变现象，使得磁流变液14具有实时变化的剪切屈服应力，从而吸收大部分的中高频振动，由二级输出杆6输出微小部分(可以忽略)的中高频振动，最终在一级输出杆1输出剩余的微小部分(可以忽略)的振动，实现了宽频(低中高频)减振作用。

Claims (1)

1.剪切模式下磁流变液与压电混合式火炮后坐宽振频阻尼器，该减振器主要是由一级输出杆、一级环盖、螺栓、弹簧圈、一级活塞、二级输出杆、压电陶瓷、二级环盖、壳体、隔离圈、电磁线圈、二级活塞、磁流变液、体积补偿器、端盖组成；其特征在于：所述二级环盖(8)、壳体(9)和端盖(16)通过螺栓(3)连接形成一个腔室，所述磁流变液(14)充满于该腔室，所述体积补偿器(15)安装在该腔室并与端盖(16)表面连接，所述二级活塞(13)开有环槽，电磁线圈(11)安装于该环槽，并通过隔离圈(10)将电磁线圈(11)与磁流变液(14)隔离；所述二级输出杆(6)与二级活塞(13)固连，二级输出杆(6)呈圆桶形，分别将压电陶瓷(7)、一级活塞(5)、弹簧圈(4)安装在二级输出杆(6)里面，其顺序是压电陶瓷(7)安装在二级输出杆(6)的最底端，一级活塞(5)安装在压电陶瓷(7)上面，弹簧圈(4)安装在一级活塞(5)与一级环盖(2)之间，并由一级环盖(2)通过螺栓(3)将二级输出杆(6)密封，所述一级输出杆(1)与一级活塞(5)固连。
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