CN110360876B

CN110360876B - 一种往复式速射武器身管性能测试实验方法及装置

Info

Publication number: CN110360876B
Application number: CN201910824694.3A
Authority: CN
Inventors: 甘贵生; 夏大权; 刘歆; 杨栋华; 孙智富; 梁仕发; 杨明波
Original assignee: Chongqing University of Technology
Current assignee: Chongqing University of Technology
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-08-06
Anticipated expiration: 2039-09-02
Also published as: CN110360876A

Abstract

本发明公开了一种往复式速射武器身管性能测试实验方法，包括以下步骤：1）按照工艺要求制作实验装置；2）将待实验的武器身管放置在试样台上，试样台与加热装置配合安装；或武器身管与加热装置配合安装，加热装置对待实验的武器身管进行加热，加热到实验所需温度；3）按照工艺要求，通过爆炸冲击药物盒向试样台投放爆炸冲击药物；4）启动轴向冲击装置，轴向冲击装置对被爆炸冲击药物燃烧后的化合物包裹的武器身管施加轴向冲击力，轴向冲击装置轴向冲击武器身管至少一次；5）按照工艺要求，当轴向冲击次数达到预设值，轴向冲击装置停止工作。

Description

一种往复式速射武器身管性能测试实验方法及装置

技术领域

本发明涉及射击武器身管材料性能测试的技术领域，具体涉及一种往复式速射武器身管性能测试实验方法及装置。

背景技术

在提高武器寿命的研究中，有关身管寿命的研究一直占有重要的地位，尤其是有关大口径机枪身管和炮弹身管的寿命问题的研究更为重要。在射击过程中，身管内膛在短时间内承受火药燃气的高温、高压、冲刷和化学腐蚀作用，同时还要抵御弹丸导转侧的挤压和磨损作用，工作环境十分恶劣。

在如此复杂的工况条件下，经过一定数量的射击循环后，身管内膛逐渐产生损伤，随着身管内膛表面损伤程度的逐渐加剧，其射击精度、弹头初速和横弹率等弹道性能将受到严重影响，严重时甚至能直接导致身管破裂，直接威胁到战士的安全。

研究表明，热烧蚀磨损是决定速射火炮身管寿命的关键因素。烧蚀现象是指炮管内部由于高温和高压产生的材料耗损。在火炮发射时，火药燃气对炮管内壁薄层的瞬时加热速率高达6.5*10⁵～8*10⁵℃/s，炮管受到温度高达2500～3200℃的火药燃气强瞬态周期性热冲击。火炮在连续发射时，炮管温度大幅度上升，当炮管温度过高时，其内部会出现烧蚀现象。炮管出现严重烧蚀之后，直接导致炮管膛内压力减小，炮弹初速度降低和射击精度下降，最终对炮管进行报废处理。子弹在高温、高压的枪管内螺旋式飞行，必将对枪管内部产生强烈的冲击磨损作用，加速了枪管的损伤。

目前，工作人员对于炮管及枪管寿命的评估和检测变得异常困难，国内外还没有该方面的检测检验设备，工程上也只能依靠打靶来检验枪炮的寿命情况，实验研究中也主要通过烧蚀和磨损两套实验方法来评价身管的寿命，不仅造成子弹炮弹的大量浪费，也难以保证得到同等条件下实验结果的准确性。

为了解决以上技术问题，中国专利（申请号为201610029981.1）公开了一种枪支寿命试验机，属于试验机领域，包括机体，以及位于所述机体内的PLC控制模块，和位于所述机体外的工作面板，其中在所述工作面板上分别设有显示屏和控制模块，以及用于夹持枪支的夹具，在所述工作面板的后端设有用于扣动扳机的击发机构，在所述工作面板的中部设有用于带动拉柄左右移动的推拉装置，所述PLC控制模块的输入端与所述控制模块连接，输出端分别与所述击发机构、推拉装置和显示屏连接。但是，这种试验方法不仅浪费了大量的子弹，还难以保证得到同等条件下实验结果的准确性和一致性。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种延长武器身管寿命的往复式速射武器身管性能测试实验方法及装置，从温度、烧蚀、磨损三个角度对身管材料进行测试，以使检测结果准确性得到很大提升。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种往复式速射武器身管性能测试实验方法，包括以下步骤：

1）按照工艺要求制作实验装置；

所述实验装置，包括壳体，壳体内腔设置有试样台，在试样台一侧，设置有爆炸冲击药物盒；在试样台上方，设置有对试样台加载预设的轴向压力的轴向冲击装置，还包括加热装置；

2）将待实验的武器身管放置在试样台上，试样台与加热装置配合安装；或武器身管与加热装置配合安装，加热装置对待实验的武器身管进行加热，加热到实验所需温度；

3）按照工艺要求，通过爆炸冲击药物盒向试样台投放爆炸冲击药物，使爆炸冲击药物在试样台周围燃烧并爆炸，使武器身管被爆炸冲击药物燃烧后的化合物包裹；

4）启动轴向冲击装置，轴向冲击装置对被爆炸冲击药物燃烧后的化合物包裹的武器身管施加轴向冲击力，轴向冲击装置轴向冲击武器身管至少一次；

5）按照工艺要求，当轴向冲击次数达到预设值，轴向冲击装置停止工作。

进一步，加热装置包括电磁感应线圈和与电磁感应线圈电连接的加热控制装置，将武器身管置于电磁感应线圈内，再启动加热控制装置对电磁感应线圈通电，使得电磁感应线圈对武器身管局部加热。

进一步，加热装置包括电磁感应线圈和与电磁感应线圈电连接的加热控制装置，将待实验的武器身管放置在试样台，试样台置于电磁感应线圈内，再启动加热控制装置对电磁感应线圈通电，先对试样台进行加热升温，进而对试样台上的武器身管进行加热升温。

进一步，轴向冲击装置包括时间继电器、与时间继电器电连接的吸盘式电磁铁以及与吸盘式电磁铁相吸的冲击棒，通过时间继电器关闭吸盘式电磁铁的电流，冲击棒随自身重力撞击武器身管；撞击之后，移动吸盘式电磁铁至冲击棒位置处，启动时间继电器开启电流，吸盘式电磁铁产生吸力将冲击棒吸住，冲击棒离开武器身管表面，周期计数装置对轴向冲击计数为一次，一个冲击周期完成。

进一步，轴向冲击装置包括时间继电器、与时间继电器电连接的吸盘式电磁铁以及与吸盘式电磁铁相吸的冲击棒，将吸盘式电磁铁带着冲击棒朝武器身管移动，当冲击棒接触到武器身管表面，时间继电器断开电流，冲击棒压在武器身管上；当达到实验设定时间后，移动吸盘式电磁铁与冲击棒上表面接触时，时间继电器开启电流，使得吸盘式电磁铁吸住冲击棒，冲击棒离开武器身管表面，周期计数装置对轴向冲击计数为一次，一个冲击周期完成。

一种往复式速射武器身管性能测试实验装置，包括壳体，所述壳体一侧设置有加热控制装置，所述壳体内设置有试样台，所述试样台周侧套有电磁感应线圈，所述电磁感应线圈电连接所述加热控制装置，所述试样台正上方设置有轴向冲击装置，所述轴向冲击装置包括时间继电器、与时间继电器电连接的吸盘式电磁铁以及与吸盘式电磁铁相吸的冲击棒，所述冲击棒正对所述试样台，通过所述时间继电器控制吸盘式电磁铁与冲击棒分离及吸合。

进一步，所述壳体上方设置有位移装置，所述位移装置包括直线导轨滑台，所述直线导轨滑台上设置有转速控制器以及与转速控制器电连接的步进电机，所述步进电机连接有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠通过配合的螺母形成传动结构带动移动滑块上下移动，所述移动滑块与所述吸盘式电磁铁固定连接，所述冲击棒穿过壳体上设置的孔。

进一步，还包括对轴向冲击装置冲击次数计数的周期计数装置，所述周期计数装置包括电子报警计数器以及与电子报警计数器电连接的行程开关，行程开关置于移动滑块的正下方，移动滑块可与行程开关相抵，当移动滑块与行程开关相抵时，电子报警计数器计数一次。

进一步，所述冲击棒包括配重块和冲击头，所述冲击头与配重块通过一根耐高温的金属连接杆连接。

进一步，所述加热控制装置包括热电偶和PID温度控制器，热电偶一端连接在PID温度控制器，另一端置于试样台表面，用于实时监控其试样台的温度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明在装置方面，利用冲击棒对待测试样进行反复冲击，从温度、烧蚀、磨损三个角度对身管材料进行测试，从而检测结果准确性得到了很大提升，同时减化了检测步骤，优化了实验设备，提高了工作效率，展现了设备创新点。

2、本发明在成本方面，利用本设备对枪管或炮管进行烧蚀磨损实验，杜绝了因为打靶，而过多的消耗子弹或者火炮，减少了投入实验的工作人员和材料费，实现了降低成本提高成果的目的。

3、本发明在环保方面，由于在火炮或者子弹发射过程中会产生CO、SO₂等有害物质，不仅会对人体造成一定的伤害，还会对大气以及环境造成不同程度的污染，采用本设备则避免了以上不足之处，体现了设备的绿色环保要求。

4、本发明装置具有小型化和轻型化的特点，在运输和搬运过程中，显得十分灵活方便。

附图说明

图1为本发明往复式速射武器身管性能测试实验装置的结构示意图。

图2为往复式速射武器身管性能测试实验装置中冲击棒接触示意图。

图3为往复式速射武器身管性能测试实验装置中冲击棒冲击示意图。

图4为往复式速射武器身管性能测试实验方法的流程图。

图中：步进电机4、滚珠丝杠5、移动滑块6、吸盘式电磁铁7、直线导轨台10、配重块11、壳体12、爆炸冲击药物盒13、冲击棒14、行程开关15、冲击头18、试样台19、热电偶20、加热控制装置21、PID温度控制器22、电磁感应线圈23。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

本实施例1：参见图1，一种往复式速射武器身管性能测试实验装置，包括壳体12，壳体12一侧设置有加热控制装置21，加热控制装置21采用高频感应加热机，本实施例不限于此，壳体12内设置有试样台19，试样台19选择铁磁性的材料或者电阻率高的材料，使得感应加热时试样台19升温效果更好。试样台19周侧套有电磁感应线圈23，电磁感应线圈23电连接加热控制装置21。

加热控制装置21包括热电偶20和PID温度控制器22，热电偶20选择为S型铂铑热电偶，由于测试区域样品温度高，因此，采用S型铂铑热电偶能够得到准确的温度值。热电偶20一端连接在PID温度控制器22，另一端置于试样台19表面，用于实时监控其试样台19的温度，然后，将试样台19放入电磁感应线圈23内部，随着加热控制装置21不断的向电磁感应线圈23输出高频电流，对试样台19进行加温。另外，热电偶20可实时监控试样台19的温度，将温度信号值传入到PID温度控制器22内，PID温度控制器22运算后直接控制加热控制装置21的输出功率，从而达到控制试样台19的温度。

当通过电磁感应线圈23导体回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电流，其在闭合回路中流动时消耗一部分能量做功，使得一部分电能转化为热能，从而试样台19温度增加，再通过固体传热至试样台19上，使得的武器身管温度增加。采用的高频感应加热是利用电磁感应加热原理将电磁能转化为热能，本实施例优选中，武器身管可采用各种形状，比如圆状、块状和管状等，且武器身管可采用身管材料，但不限于此。

试样台19正上方设置有轴向冲击装置，轴向冲击装置包括时间继电器、与时间继电器电连接的吸盘式电磁铁7以及与吸盘式电磁铁7相吸的冲击棒14，冲击棒14包括配重块11和冲击头18，冲击头18与配重块11通过一根耐高温的金属连接杆连接。冲击棒14正对试样台19，通过时间继电器控制吸盘式电磁铁7与冲击棒14分离及吸合，壳体12上设有供冲击棒14穿过的通孔。

壳体12上方设置有位移装置，位移装置包括直线导轨滑台，直线导轨滑台上设置有转速控制器以及与转速控制器电连接的步进电机4，步进电机4连接有滚珠丝杠5，位于滚珠丝杠5的两侧均设置有导向杆，还设有移动滑块6，移动滑块6中部与滚珠丝杠5上的螺母固定连接，移动滑块6两侧均设有供导向杆滑动的通孔，使得移动滑块6沿着导向杆上下移动，滚珠丝杠5通过配合的螺母形成传动结构带动移动滑块6上下移动，同时，移动滑块6与吸盘式电磁铁7固定连接。

位移装置安装如下：首先，将1号12v直流电源、转速控制器、电机驱动器和86步进电机4用电线连接起来。然后，将86步进电机4与滚珠丝杠5相连接，移动滑块6与滚珠丝杠5通过丝杆螺母连接。所以，通过转速控制器来达到控制移动滑块6上下移动。

转速控制器是一个程序编辑器，它直接对电机驱动器发出指令，控制86步进电机4正转或反转，以及转速快退。再通过86步进电机4连接的滚珠丝杠5转换，使得移动滑块6就可以上下移动。

还包括对轴向冲击装置冲击次数计数的周期计数装置，周期计数装置包括电子报警计数器以及与电子报警计数器电连接的行程开关15，行程开关15置于移动滑块6的正下方，且行程开关15设置在壳体12上，移动滑块6可与行程开关15相抵，当移动滑块6与行程开关15相抵时，电子报警计数器计数一次。

另外，吸盘式电磁铁7在通电状态下可以产生强劲吸附力，对吸附的物体可以达到快速启停的作用。为了达到良好的吸附效果，配重块11为磁性材料，便于吸盘式电磁铁7抓取配重块11。

配重块11质量并没有固定，可以针对实验实际的需要匹配其合适的质量。冲击头18可以选择圆柱形，圆锥形和棱锥形，针对不同的材料选择不同的冲击头18。选择好匹配的配重块11和冲击头18后，通过连接杆做成一个冲击棒14，配重块11用于加载重力在冲击头18上。

冲击棒14可以从一定距离自由落体向下对试样进行冲击，也可以选择将冲击棒14静压在试样上。

参见图4，一种往复式速射武器身管性能测试实验方法，包括以下步骤：

1）按照工艺要求制作实验装置；

所述实验装置，包括壳体12，壳体12内腔设置有试样台19，在试样台19一侧，设置有爆炸冲击药物盒13；在试样台19上方，可位于试样台19的正上方，设置有对试样台19加载预设的轴向压力的轴向冲击装置，还包括加热装置和对轴向冲击装置冲击次数计数的周期计数装置；

2）将待实验的武器身管放置在试样台19上，试样台19与加热装置配合安装；或武器身管与加热装置配合安装，加热装置对待实验的武器身管进行加热，加热到实验所需温度；

3）按照工艺要求，通过爆炸冲击药物盒13向试样台19投放爆炸冲击药物，使爆炸冲击药物在试样台19周围燃烧并爆炸，使武器身管被爆炸冲击药物燃烧后的化合物包裹；

4）启动轴向冲击装置，轴向冲击装置对被爆炸冲击药物燃烧后的化合物包裹的武器身管施加轴向压力，关闭轴向冲击装置，启动周期计数装置对轴向冲击装置冲击周期计数一次；

5）按照工艺要求，周期计数装置带设定报警功能，对周期计数装置预设周期数，当轴向冲击装置冲击周期达到预设周期数，周期计数装置会产生报警。

加热装置包括电磁感应线圈23和与电磁感应线圈23电连接的加热控制装置21，将武器身管置于电磁感应线圈23内，再启动加热控制装置21对电磁感应线圈23通电，使得电磁感应线圈23对武器身管局部加热。

或者，加热装置包括电磁感应线圈23和与电磁感应线圈23电连接的加热控制装置21，将待实验的武器身管放置在试样台19，试样台19置于电磁感应线圈23内，再启动加热控制装置21对电磁感应线圈23通电，先对试样台19进行升温，然后，通过固体导热将试样台19上的武器身管进行加热。

参见图2，轴向冲击装置包括时间继电器、与时间继电器电连接的吸盘式电磁铁7以及与吸盘式电磁铁7相吸的冲击棒14，首先，在PID温度控制器22上设置所需要的温度，当试样台19的温度达到设定值时，通过火药盒加入爆炸冲击药物。通过时间继电器关闭吸盘式电磁铁7的电流，冲击棒14随自身重力撞击武器身管；然后，撞击之后，移动冲击棒14至吸盘式电磁铁7位置处，启动时间继电器开启电流，吸盘式电磁铁7产生吸力将冲击棒14吸住，冲击棒14离开武器身管表面，周期计数装置计数一次，从而一个冲击周期完成。

本实施例2，与本实施例1不同在于，参见图3，轴向冲击装置包括时间继电器、与时间继电器电连接的吸盘式电磁铁7以及与吸盘式电磁铁7相吸的冲击棒14，首先，在PID温度控制器22上设置所需要的温度，当试样台19的温度达到设定值时，通过火药盒加入爆炸冲击药物，转速控制器控制移动滑块6将吸盘式电磁铁7带着冲击棒14朝武器身管移动，当冲击棒14接触到武器身管表面，时间继电器断开电流，冲击棒14压在武器身管上。当达到实验设定时间后，移动吸盘式电磁铁7与冲击棒14上表面接触时，时间继电器开启电流，吸盘式电磁铁7产生吸力将冲击棒14吸住，冲击棒14离开武器身管表面，周期计数装置计数一次，从而一个冲击周期完成。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种往复式速射武器身管性能测试实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按照工艺要求制作实验装置；

所述实验装置，包括壳体，壳体内腔设置有试样台，在试样台一侧，设置有爆炸冲击药物盒；在试样台上方，设置有对试样台上的武器身管加载工艺要求的轴向压力的轴向冲击装置，还包括加热装置对轴向冲击装置冲击次数计数的周期计数装置；

2.根据权利要求1所述的往复式速射武器身管性能测试实验方法，其特征在于，加热装置包括电磁感应线圈和与电磁感应线圈电连接的加热控制装置，将武器身管置于电磁感应线圈内，再启动加热控制装置对电磁感应线圈通电，使得电磁感应线圈对武器身管局部加热。

3.根据权利要求1所述的往复式速射武器身管性能测试实验方法，其特征在于，加热装置包括电磁感应线圈和与电磁感应线圈电连接的加热控制装置，将待实验的武器身管放置在试样台，试样台置于电磁感应线圈内，再启动加热控制装置对电磁感应线圈通电，先对试样台进行加热升温，进而对试样台上的武器身管进行加热升温。

4.根据权利要求1-3任一项所述的往复式速射武器身管性能测试实验方法，其特征在于，轴向冲击装置包括时间继电器、与时间继电器电连接的吸盘式电磁铁以及与吸盘式电磁铁相吸的冲击棒，通过时间继电器关闭吸盘式电磁铁的电流，冲击棒随自身重力撞击武器身管；撞击之后，移动吸盘式电磁铁至冲击棒位置处，启动时间继电器开启电流，吸盘式电磁铁产生吸力将冲击棒吸住，冲击棒离开武器身管表面；周期计数装置对轴向冲击次数计数为一次，一个冲击周期完成。

5.根据权利要求1-3任一项所述的往复式速射武器身管性能测试实验方法，其特征在于，轴向冲击装置包括时间继电器、与时间继电器电连接的吸盘式电磁铁以及与吸盘式电磁铁相吸的冲击棒，将吸盘式电磁铁带着冲击棒朝武器身管移动，当冲击棒接触到武器身管表面，时间继电器断开电流，冲击棒压在武器身管上；当达到实验设定时间后，移动吸盘式电磁铁与冲击棒上表面接触时，时间继电器开启电流，使得吸盘式电磁铁吸住冲击棒，冲击棒离开武器身管表面，周期计数装置对轴向冲击次数计数为一次，一个冲击周期完成。