CN110487111B - 一种冲击式速射武器身管性能测试实验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冲击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，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）启动气动冲击装置，气动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冲击力，气动冲击装置撞击武器身管至少一次；5）按照工艺要求，当撞击次数达到预设值，气动冲击装置停止工作。

Description

一种冲击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，具体涉及一种冲击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冲击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：

一种冲击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；在试样台上固定有武器身管；在试样台上方，设置有通过调节供气压力控制撞击武器身管力度的气动冲击装置，还包括加热装置和对气动冲击装置冲击次数计数的电子计数器；

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）启动气动冲击装置，气动冲击装置对武器身管施加冲击力，气动冲击装置撞击武器身管至少一次；

5）按照工艺要求，当撞击次数达到预设值，气动冲击装置停止工作。

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，气动冲击装置包括时间继电器、与时间继电器电连接的气动锤以及与气动锤相连的冲击棒，通过时间继电器控制气动锤上的电磁阀的启闭，在电磁阀开启状态下，气动锤内磁性活塞在压缩空气冲击下脱离气动锤内腔，使得冲击棒随着磁性活塞在压缩空气冲击下撞击武器身管；撞击之后，关闭电磁阀的同时压缩空气从气动锤内排出，使得磁性活塞复位，冲击棒离开武器身管表面；电子计数器对轴向冲击次数计数为一次，一个冲击周期完成。

一种冲击式速射武器身管性能测试实验装置，包括壳体，所述壳体顶部设置有一通孔，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，所述试样台正上表面设置有气动冲击装置，所述气动冲击装置包括时间继电器和与时间继电器电连接的气动锤，所述气动锤内腔设置有沿内腔往复运动的磁性活塞，所述气动锤上设置有用于控制压缩空气冲击磁性活塞的电磁阀，所述磁性活塞上设置有可穿过所述通孔的冲击棒，通过所述时间继电器控制气动锤上的电磁阀启闭，使得磁性活塞在气动锤内腔往复运动，并带着冲击棒间隔撞击武器身管。本方案中的电磁阀通过与时间继电器的配合，达到控制撞击间隔和撞击频率的作用。

进一步，所述气动冲击装置包括无油空气压缩机、油水分离器以及连通无油空气压缩机和油水分离器的空压机气管，所述油水分离器通过空气机气管与所述电磁阀连通。本方案采用无油空气压缩机实现提供充足稳定的压力气源给气动锤；另外，由于现在污染的空气会加速活塞密封的磨损，造成密封失效，因此，本方案采用油水分离器实现了去掉空气中的杂质，为气动锤提供洁净的空气。

进一步，所述气动锤上设置有进气口，所述气动锤内腔设置有与磁性活塞相吸的基板，所述基板中部设置有槽口，所述槽口经所述进气口通过空气机气管与所述电磁阀连通，所述槽口正对所述磁性活塞。

电磁阀开启时，通过空气机气管将压缩空气经进气口和槽口引入至基板处，压缩空气对准磁性活塞施加供气压力，使得供气压力大于磁性相吸力时，磁性活塞脱离，随着压缩空气的冲击力以及冲击棒自身重力向下撞击武器身管。

进一步，气动锤下部设置有与试样台上表面相接触的底座，所述底座呈中空结构，且所述底座内供所述冲击棒穿过，所述底座上设置有排气口。当电磁阀关闭时，气动锤内的压缩空气会经排气口排出，使得冲击棒不再受到压缩空气的冲击力，并逐渐复位。

进一步，所述磁性活塞顶部设置有活塞环，所述活塞环与所述底座之间设置有复位弹簧，所述复位弹簧套在所述冲击棒上。通过复位弹簧控制冲击棒复位，即也实现磁性活塞复位。

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为本发明冲击式速射武器身管性能测试实验装置的结构示意图。

图2为冲击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3为冲击式速射武器身管性能测试实验方法的流程图。

图中：时间继电器1、电子计数器2、油水分离器3、电磁阀4、空压机气管5、进气口6、铁螺栓7、螺丝8、基板9、活塞环10、磁性活塞11、无油空气压缩机12、冲击棒13、返回弹簧14、壳体15、排气口16、爆炸冲击药物盒17、加热控制装置18、冲击头19、试样台20、电磁感应线圈21、热电偶22、PID温度控制器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：参见图1和图2，一种冲击式速射武器身管性能测试实验装置，包括壳体15，壳体15一侧设置有加热控制装置18，加热控制装置18采用高频感应加热机，本实施例不限于此，壳体15内设置有试样台20，试样台20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20升温效果更好。试样台20周侧套有电磁感应线圈21，电磁感应线圈21电连接加热控制装置18。

加热控制装置18包括热电偶22和PID温度控制器23，热电偶22选择为S型铂铑热电偶22，由于测试区域样品温度高，因此，采用S型铂铑热电偶22能够得到准确的温度值。热电偶22一端连接在PID温度控制器23，另一端置于试样台20表面，用于实时监控其试样台20的温度，然后，将试样台20放入电磁感应线圈21内部，随着加热控制装置18不断的向电磁感应线圈21输出高频电流，对试样台20进行加温。另外，热电偶22可实时监控试样台20的温度，将温度信号值传入到PID温度控制器23内，PID温度控制器23运算后直接控制加热控制装置18的输出功率，从而达到控制试样台20的温度。

当通过电磁感应线圈21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20温度增加，再通过固体传热至试样台20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20上表面设置有气动冲击装置，气动冲击装置包括从左至右依次排列的无油空气压缩机12、油水分离器3、时间继电器1以及与时间继电器1电连接的气动锤，还包括连通无油空气压缩机12和油水分离器3的空压机气管5。采用无油空气压缩机12实现提供充足稳定的压力气源给气动锤；另外，由于现在污染的空气会加速活塞密封的磨损，造成密封失效，因此，本方案采用油水分离器3实现了去掉空气中的杂质，为气动锤提供洁净的空气。

气动锤内腔设置有沿内腔往复运动的磁性活塞11，本实施例中，磁性活塞11和冲击棒13为一体，气动锤上设置有用于控制压缩空气冲击磁性活塞11的电磁阀4，电磁阀4通过空气机气管与油水分离器3连通，电磁阀4通过与时间继电器1的配合，达到控制撞击间隔和撞击频率的作用。

另外，电子计数器2是与时间继电器1配合，用于记录冲击周期，通断电一次计数一次，断电保持计数值。带设定报警功能，当达到了预设的周期数时会产生报警；还设置有12v直流电源，12v直流电源给电磁阀4和时间继电器1提供电源。

壳体15上设置有一通孔，磁性活塞11上设置有可穿过通孔的冲击棒13，冲击棒13的冲击部位可以选择圆柱形，圆锥形和棱锥形，针对不同的材料选择不同的冲击部位，通过所述时间继电器1控制气动锤内电磁阀4启闭，使得磁性活塞11在气动锤内腔往复运动，并带着冲击棒13间隔冲击武器身管，本实施例中，磁性活塞11和冲击棒13为一体撞击身管材料。

气动锤上设置有进气口6，气动锤内腔设置有与磁性活塞11相吸的基板9，基板9中部设置有槽口，槽口经进气口6通过空气机气管与电磁阀4连通，槽口正对磁性活塞11。

气动冲击装置的制作：通过空压机气管5将无油空气压缩机12、油水分离器3、电磁阀4和气动锤的进气口6连接起来。使用电线将时间继电器1、电子计数器2、12v直流电源和电磁阀4串联起来。通过时间继电器1来调控气动锤的撞击间隔和撞击频率。

电子计数器2与时间继电器1连接后，电磁阀4的每一次启停电子计数器2会自动计数一次，达到设定周期数后停止实验并报警提示。

气动锤下部设置有与试样台20上表面相接触的底座，底座呈中空结构，且底座内供冲击棒13穿过，底座上设置有排气口16，当电磁阀4关闭时，气动锤内的压缩空气会经排气口16排出，使得冲击棒13不再受到压缩空气的冲击力，并逐渐复位；磁性活塞11顶部设置有活塞环10，活塞环10与底座之间设置有复位弹簧，复位弹簧套在冲击棒13上，通过复位弹簧控制冲击棒13复位，即也实现磁性活塞11复位。

气动锤在没有通入压缩空气的状态下，磁性活塞11借助强磁力贴紧固定在基板9上。当电磁阀4通电时，压缩空气流入气动锤内，使得气动锤上的磁性活塞11受到供气压力逐渐增大，当压力大于磁力时，磁性活塞11高速脱离基板9，由于磁性活塞11在那一瞬间高速脱离基板9，使得磁性活塞11受到很强的供气冲击力；进而高速落下的磁性活塞11带动冲击棒13一并向撞击武器身管。当电磁阀4停止通电时，气动锤内腔的压缩空气通过排气口16排出，于是，借助复位弹簧将磁性活塞11缓慢上升再靠近基板9，通过磁力吸接在基板9上，复位到初始状态。这样，一个冲击行程就完成。

冲击棒13的冲击部位可以选择圆柱形，圆锥形和棱锥形，针对不同的材料选择不同的冲击部位。

参见图3，一种冲击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15，壳体15内腔设置有试样台20，在试样台20一侧，设置有爆炸冲击药物盒17；在试样台20上固定有武器身管；在试样台20上方，设置有通过调节供气压力控制撞击武器身管力度的气动冲击装置，还包括加热装置和对气动冲击装置撞击次数计数的电子计数器2；

2）将待实验的武器身管放置在试样台20上，试样台20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17向试样台20投放爆炸冲击药物，使爆炸冲击药物在试样台20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）启动气动冲击装置，气动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冲击力，气动冲击装置撞击武器身管至少一次；

5）按照工艺要求，当冲击次数达到预设值，气动冲击装置停止工作。

加热装置包括电磁感应线圈21和与电磁感应线圈21电连接的加热控制装置18，将武器身管置于电磁感应线圈21内，再启动加热控制装置18对电磁感应线圈21通电，使得电磁感应线圈21对武器身管局部加热。

或者，加热装置包括电磁感应线圈21和与电磁感应线圈21电连接的加热控制装置18，将待实验的武器身管放置在试样台20，试样台20置于电磁感应线圈21内，再启动加热控制装置18对电磁感应线圈21通电，先对试样台20进行升温，然后，通过固体导热将试样台20上的武器身管进行加热。

气动冲击装置包括时间继电器1、与时间继电器1电连接的气动锤以及与气动锤相连的冲击棒13，通过时间继电器1控制气动锤上的电磁阀4的启闭，在电磁阀4开启状态下，气动锤内磁性活塞11在压缩空气冲击下脱离气动锤内腔，使得冲击棒13随着磁性活塞11在压缩空气冲击下撞击武器身管；撞击之后，关闭电磁阀4的同时压缩空气从气动锤内排出，使得磁性活塞11复位至气动锤内腔，冲击棒13离开武器身管表面；电子计数器2对轴向冲击次数计数为一次，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 (4)

1.一种冲击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；在试样台上固定有武器身管；在试样台上方，设置有通过调节供气压力控制撞击武器身管力度的气动冲击装置，还包括加热装置和对气动冲击装置撞击次数计数的电子计数器；

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）启动气动冲击装置，气动冲击装置对武器身管施加冲击力，气动冲击装置撞击武器身管至少一次；

5）按照工艺要求，当撞击次数达到预设值，气动冲击装置停止工作。

2.根据权利要求1所述的冲击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所述的冲击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任一项所述的冲击式速射武器身管性能测试实验方法，其特征在于，气动冲击装置包括时间继电器、与时间继电器电连接的气动锤以及与气动锤相连的冲击棒，通过时间继电器控制气动锤上的电磁阀的启闭，在电磁阀开启状态下，气动锤内磁性活塞在压缩空气冲击下向下运动，使得冲击棒随着磁性活塞在压缩空气冲击下撞击武器身管；撞击之后，关闭电磁阀的同时压缩空气从气动锤内排出，使得磁性活塞复位，冲击棒离开武器身管表面；电子计数器对轴向冲击次数计数为一次，一个冲击周期完成。

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