CN106871713A - 火炮旋转型磁流变反后坐装置 - Google Patents

火炮旋转型磁流变反后坐装置 Download PDF

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张红辉
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杨涛
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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Abstract

本发明公开了一种火炮旋转型磁流变反后坐装置，包括用于将火炮炮身的后坐运动转化为单向旋转运动的后坐运动转化机构和用于对转化形成的单向旋转运动施加阻尼作用以抑制火炮后坐运动的旋转式阻尼装置，本反后坐装置将直线往复运动的火炮后坐运动转化为旋转运动，并使用旋转式阻尼装置对旋转运动施加阻尼作用，进而对火炮的后坐运动进行有效控制。

Description

火炮旋转型磁流变反后坐装置
技术领域
本发明涉及后坐控制领域，具体是一种火炮旋转型磁流变反后坐装置。
背景技术
无论口径大小，提高火炮射程、射速、威力、精度、快速反应能力和生存能力是永恒主题。为了提高火炮射程射速，必须使炮弹在炮口具有足够的初速度，根据动量守恒，必然伴随剧烈的炮身后坐运动。其中后坐力对火炮的结构强度及射击精度有着较大的影响，低后坐力技术是火炮火力系统研究与改进设计的关键技术，也是协调火炮威力、机动性及射击精度三者之间矛盾的关键措施。虽然形式多种多样，传统火炮大致结构如附图1所示。其中反后坐装置3一端与炮身相连，一端固定在炮架上，当炮身发生后坐运动时，通过直线型的后坐阻尼装置达到控制后坐力的目的，这种后坐阻尼装置一般成为制退机。反后坐装置的应用是火炮现代化的标志之一，而反后坐装置的技术进步也是现代火炮技术发展的重要方面。现有的节制杆式制退机技术，基于工作介质在节制杆作用下导致的变截面流动原理，实现不同后坐行程条件下的后坐力控制。节制杆式制退机工作介质压力高，对密封要求高，且大口径火炮后坐行程长，对火炮的结构设计构成挑战。
因此，需要一种将直线往复运动的火炮后坐运动转化为旋转运动，并使用旋转式阻尼装置对旋转运动施加阻尼作用，进而进行后坐力控制的火炮旋转型磁流变反后坐装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种将直线往复运动的火炮后坐与复进运动转化为旋转运动，并使用旋转式阻尼装置对旋转运动施加阻尼作用，进而进行后坐力控制的火炮旋转型磁流变反后坐装置；
本发明的火炮旋转型磁流变反后坐装置，包括用于将火炮炮身的后坐运动转化为单向旋转运动的后坐运动转化机构和用于对转化形成的单向旋转运动施加阻尼作用以抑制火炮后坐力的旋转式阻尼装置；
进一步，所述后坐运动转化机构包括用于输出单向旋转运动的转轴、沿火炮炮身纵向设置并与火炮炮身相互固定的齿条以及与所述齿条啮合并转动配合于所述转轴的齿轮；所述齿轮与转轴之间设有单向传动装置，所述单向传动装置在火炮炮身复进运动时分离并在火炮炮身后坐运动时接合以带动转轴转动；
进一步，所述后坐运动转化机构包括用于输出单向旋转运动的转轴、与所述转轴转动配合的绞盘以及缠绕于所述绞盘并与火炮炮身连接的拉线；火炮炮身后坐运动时可通过拉线拉动绞盘转动；火炮炮身复进运动时，所述绞盘通过一回位弹簧带动其反转，所述绞盘与转轴之间设有单向传动装置，所述单向传动装置在火炮炮身复进运动时分离并在火炮炮身后坐运动时接合以带动转轴转动；
进一步，所述单向传动装置为棘轮装置或超越离合器；
进一步，所述旋转式阻尼装置包括与所述转轴传动连接或一体成型的中轴、可转动密封外套于所述中轴用于容纳可控磁流变介质的磁流变液壳、传动配合于所述中轴并位于所述磁流变液壳内的旋转导磁盘以及用于在磁流变液壳内产生磁场的励磁线圈；
进一步，所述中轴位于磁流变液壳内的轴段传动配合有磁屏蔽壳，所述旋转导磁盘固定于所述磁屏蔽壳外壁，所述励磁线圈缠绕于所述中轴并位于所述磁屏蔽壳内；
进一步，所述旋转导磁盘沿中轴中向分布有多个，相邻两旋转导磁盘之间通过非导磁材料制作的垫圈分隔；
进一步，所述磁流变液壳内设有用于包容旋转导磁盘的磁屏蔽壳，所述励磁线圈位于所述磁流变液壳内圆与磁屏蔽壳外圆之间。
本发明的有益效果是：本发明的火炮旋转型磁流变反后坐装置，火炮炮身的后坐运动通过后坐运动转化机构转化为单向旋转运动，在通过旋转式阻尼装置对转化出的单向旋转运动施加阻尼作用，进而实现对火炮炮身的后坐运动进行阻尼，最终达到对火炮的后坐力进行控制的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为传统火炮的结构示意图；
图2为本发明第一种形式的后坐运动转化机构的结构示意图；
图3为本发明第二种形式的后坐运动转化机构的结构示意图；
图4为本发明第一种形式的旋转式阻尼装置的结构示意图；
图5为本发明第二种形式的旋转式阻尼装置的结构示意图。
具体实施方式
图1为传统火炮的结构示意图；图2为本发明第一种形式的后坐运动转化机构的结构示意图；图3为本发明第二种形式的后坐运动转化机构的结构示意图；如图2和3所示，本实施例的火炮旋转型磁流变反后坐装置，包括用于将火炮炮身2的后坐运动转化为单向旋转运动的后坐运动转化机构和用于对转化形成的单向旋转运动施加阻尼作用以抑制火炮后坐力的旋转式阻尼装置；本实施例中的后坐运动转化机构可采用现有一切能够实现将直线运动转化为旋转运动的装置实现，火炮炮身2的后坐运动通过后坐运动转化机构转化为单向旋转运动，在通过旋转式阻尼装置对转化出的单向旋转运动施加阻尼作用，进而实现对火炮炮身2的后坐运动施加阻尼，最终达到对火炮的后坐力进行控制的目的。
如图2所示为本发明第一种形式的后坐运动转化机构的结构示意图，所述后坐运动转化机构包括用于输出单向旋转运动的转轴4、沿火炮炮身2纵向设置并与火炮炮身2相互固定的齿条3以及与所述齿条3啮合并转动配合于所述转轴4的齿轮5；所述齿轮5与转轴4之间设有单向传动装置，所述单向传动装置在火炮炮身2复进运动时分离并在火炮炮身2后坐运动时接合以带动转轴4转动，炮身2后坐运动时，与其固定的齿条3也将与其同步移动，齿条3将带动齿轮5转动，而齿轮5通过单向传动装置带动转轴4转动，此时，旋转式阻尼装置将对转轴4的转动施加阻尼作用，当炮身2复进运动时，单向转动装置分离，齿轮5的转动将不会带动转轴4转动，因此，炮身2的复进运动不会受到阻尼作用的影响。
如图3所示为本发明第二种形式的后坐运动转化机构的结构示意图，，所述后坐运动转化机构包括用于输出单向旋转运动的转轴4、与所述转轴4转动配合的绞盘7以及缠绕于所述绞盘7并与火炮炮身2连接的拉线9；火炮炮身2后坐运动时可通过拉线9拉动绞盘7转动；火炮炮身2复进运动时，所述绞盘7通过一回位弹簧8带动其反转，所述绞盘7与转轴4之间设有单向传动装置，所述单向传动装置在火炮炮身2复进运动时分离并在火炮炮身2后坐运动时接合以带动转轴4转动，绞盘7的外圆形成环槽，拉线9可缠绕在环槽内，避免拉线9脱出，炮身2后坐运动时，将通过拉线9带通绞盘7转动，而绞盘7通过单向传动装置带动转轴4转动，此时，旋转式阻尼装置将对转轴4的转动施加阻尼作用，当炮身2复进运动时，绞盘7在复位弹簧的带动下反转，单向转动装置分离，因此，绞盘7的反转将不会带动转轴4转动，因此，炮身2的复进运动不会受到阻尼作用的影响。
本实施例中，所述单向传动装置为棘轮装置6或超越离合器；采用棘轮装置6时，棘轮可与齿轮5或绞盘7固定，棘爪应设置在转轴4上，当炮身2后坐运动时，棘轮和棘爪相互接合，使齿轮5或绞盘7能够带动转轴4转动，当炮身2复进运动时，棘轮与棘爪分离，当采用超越离合器作为单向传动装置时，超越离合器设置在齿轮5与转轴4之间，炮身2复进运动时，超越离合器超越。
本实施例中，所述旋转式阻尼装置包括与所述转轴4传动连接或一体成型的中轴14、可转动密封外套于所述中轴14用于容纳可控磁流变介质10的磁流变液壳17、传动配合于所述中轴14并位于所述磁流变液壳17内的旋转导磁盘11以及用于在磁流变液壳17内产生磁场的励磁线圈13；图4为第一种旋转阻尼装置的示意图，图5为第二种旋转阻尼装置的示意图。图4中，将电磁线圈13置于阻尼器中心，图5将电磁线圈13置于阻尼器周向外缘。两种旋转阻尼装置中轴14，图4所示的第一种旋转阻尼装置中，中轴14松套于磁流变液壳17体两端的端盖16上，其接触面可以用过毛毡密封等方式进行密封，防止工作介质10外溢。转轴4、导磁盘11、磁屏蔽壳12、导磁盘11垫圈15通过键实现传动连接，转轴4通过磁屏蔽壳12带动导磁盘11做旋转运动，与工作介质10之间由于剪切作用而产生旋转阻尼。图5所示的第二种旋转阻尼装置中，中轴14松套于磁流变液壳17两端的端盖16上，其接触面可以用过毛毡密封等方式进行密封，防止工作介质10外溢，中轴14、导磁盘11、导磁盘11垫圈15之间通过键传动，中轴14带动导磁盘11和导磁盘11垫圈15做旋转运动，与工作介质10之间由于剪切作用而产生旋转阻尼。图4和图5中，箭头闭合环线所示为磁力线，其通过导磁盘11与工作介质10的方向与剪切运动方向垂直，利于发挥剪切阻尼作用。为了使闭合磁力线通过导磁盘11和工作介质10，避免磁场旁通，在第一种旋转阻尼装置中设置磁屏蔽壳12、磁流变液壳17体和导磁盘11垫圈15也由非导磁材料制作，转轴4和导磁盘11垫圈15也同样必须由非导磁材料制作。导磁盘11的片数可以根据火炮后坐动力学进行计算确定，片数越多，可能产生的旋转阻尼越大。但由于第一种旋转阻尼装置中，导磁盘11都随转轴4做整体运动，因此除两端的导磁盘11外，中间导磁盘11和工作介质10可能产生整体运动而削弱剪切作用，在需要提供更大旋转阻尼时，可以通过结构设计，在每两片相邻导磁盘11间增加不随转轴4转动的定片，从而增大旋转阻尼。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种火炮旋转型磁流变反后坐装置，其特征在于：包括用于将火炮炮身的后坐运动转化为单向旋转运动的后坐运动转化机构和用于对转化形成的单向旋转运动施加阻尼作用以抑制火炮后坐力的旋转式阻尼装置。
2.根据权利要求1所述的火炮旋转型磁流变反后坐装置，其特征在于：所述后坐运动转化机构包括用于输出单向旋转运动的转轴、沿火炮炮身纵向设置并与火炮炮身相互固定的齿条以及与所述齿条啮合并转动配合于所述转轴的齿轮；所述齿轮与转轴之间设有单向传动装置，所述单向传动装置在火炮炮身复进运动时分离并在火炮炮身后坐运动时接合以带动转轴转动。
3.根据权利要求1所述的火炮旋转型磁流变反后坐装置，其特征在于：所述后坐运动转化机构包括用于输出单向旋转运动的转轴、与所述转轴转动配合的绞盘以及缠绕于所述绞盘并与火炮炮身连接的拉线；火炮炮身后坐运动时可通过拉线拉动绞盘转动；火炮炮身复进运动时，所述绞盘通过一回位弹簧带动其反转，所述绞盘与转轴之间设有单向传动装置，所述单向传动装置在火炮炮身复进运动时分离并在火炮炮身后坐运动时接合以带动转轴转动。
4.根据权利要求1所述的火炮旋转型磁流变反后坐装置，其特征在于：所述单向传动装置为棘轮装置或超越离合器。
5.根据权利要求2所述的火炮旋转型磁流变反后坐装置，其特征在于：所述旋转式阻尼装置包括与所述转轴传动连接或一体成型的中轴、可转动密封外套于所述中轴用于容纳可控磁流变介质的磁流变液壳、传动配合于所述中轴并位于所述磁流变液壳内的旋转导磁盘以及用于在磁流变液壳内产生磁场的励磁线圈。
6.根据权利要求2所述的火炮旋转型磁流变反后坐装置，其特征在于：所述中轴位于磁流变液壳内的轴段传动配合有磁屏蔽壳，所述旋转导磁盘固定于所述磁屏蔽壳外壁，所述励磁线圈缠绕于所述中轴并位于所述磁屏蔽壳内。
7.根据权利要求3所述的火炮旋转型磁流变反后坐装置，其特征在于：所述旋转导磁盘沿中轴轴向分布有多个，相邻两旋转导磁盘之间通过非导磁材料制作的垫圈分隔。
8.根据权利要求7所述的火炮旋转型磁流变反后坐装置，其特征在于：所述磁流变液壳内设有用于包容旋转导磁盘的磁屏蔽壳，所述励磁线圈位于所述磁流变液壳内圆与磁屏蔽壳外圆之间。
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