CN111238294A - 一种电磁驱动式擦炮装置及擦炮方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁驱动式擦炮装置及擦炮方法，电磁驱动式擦炮装置包括定子，在定子的内腔内设置有振子，振子为永磁体，永磁体的一端为N极另一端为S极，在定子的两侧设置有电枢，通过在电枢上施加不同的电流方向产生不同的电磁极性，在定子的前端设置有炮刷，在定子的尾端设置有尾部支撑架，电枢由控制驱动器控制。电磁驱动式擦炮方法通过向电枢施加周期性变化的电流，使电枢的电磁极性周期性变化，控制驱动器持续输出周期性的控制电流，就可以实现连续前进擦拭或后退擦拭功能。本发明通过炮刷的连续前进和后退对炮管内膛进行擦拭，能够有效的将炮管内膛阴线和阳线处的附着物擦拭干净，整个擦拭过程由控制驱动器控制，实现擦拭过程的自动化。

Description

一种电磁驱动式擦炮装置及擦炮方法

技术领域

本发明涉及一种炮管内膛擦拭技术，具体地说是一种电磁驱动式擦炮装置及擦炮方法。

背景技术

火炮在射击前后都要求擦拭身管内膛，身管内膛带有沿轴线方向的阴线（槽）和阳线。传统的擦拭方法是使用电机带动毛刷在内膛内旋转，人工推拉使毛刷沿内膛移动，这种擦拭方式难以擦拭阴线槽内的附着物，虽然毛刷转动能够将内膛表面的附着物擦拭干净，但同时会将擦下的附着物堆积到阴线槽内或阳线与内膛表面的拐角处。现在也有自动步进式的擦炮装置，但这种装置还是依靠电动机或气动马达带动毛刷旋转对身管内膛进行擦拭，只是免除了人工移动擦炮装置的操作，内膛的阴线和阳线的位置还是无法清洁干净，在角落位置会有附着物残留。

发明内容

本发明的目的就是提供一种电磁驱动式擦炮装置及擦炮方法，以解决现有擦炮装置无法将内膛阴线和阳线位置清洁干净的问题。

本发明是这样实现的：一种电磁驱动式擦炮装置，包括定子，在所述定子的内腔内设置有振子，所述振子为永磁体，永磁体的一端为N极另一端为S极，在所述定子的两侧设置有电枢，通过在所述电枢上施加不同的电流方向产生不同的电磁极性，在所述定子的前端设置有炮刷，在所述定子的尾端设置有尾部支撑架，所述电枢由控制驱动器控制。

在所述定子的内腔上设置有沿轴线方向的长槽，在所述长槽内设置有一排滚珠，所述振子与所述滚珠相接触。

所述电枢为电磁铁，包括螺线管以及插入所述螺线管内部的铁芯。

所述控制驱动器由单片机和功率驱动器组成。

所述炮刷主体与炮管内膛过盈配合，所述炮刷主体的材料为猪鬃毛或擦拭布。

所述尾部支撑架包括两个伞状支撑机构；所述伞状支撑机构包括轴杆，所述轴杆的两端分别为锥杆与锥孔，所述锥杆的外轮廓尺寸与所述锥孔的内轮廓尺寸相互配合；在所述锥杆上固定有固定块与限位块，所述固定块与所述限位块之间有一定的间距，在所述锥杆上套接有移动块，所述移动块位于所述固定块与所述限位块之间，在所述移动块上轴接有若干个转轮，所述转轮绕所述轴杆的轴心均匀分布；在所述移动块与所述限位块之间设置有压缩弹簧，在所述压缩弹簧的端部设置有调整板；在所述固定块上铰接有若干个支撑板，所述支撑板的数量与所述转轮的数量相同，所述支撑板绕所述轴杆的轴心均匀分布，在所述支撑板上开有滑槽，所述转轮分别安装与相应的所述滑槽内；一个所述伞状支撑机构的锥杆插入到另一个伞状支撑机构的锥孔内。

本发明还公布了一种电磁式驱动擦炮方法，包括以下步骤：

a.准备如上述的电磁驱动式擦炮装置，选用合适直径的毛刷安装在定子的前端，使毛刷与炮管内膛过盈配合，并调节尾部支撑架，使尾部支撑架支撑在炮管内膛表面。

b.将电磁驱动式擦炮装置放入炮管内膛中，将控制驱动器与电源连接并启动控制驱动器。

c.由控制驱动器向两个电枢施加同步循环的交流电控制电流，时间电流曲线上一个周期内正电流部分的面积与负电流部分的面积不相等，使振子在一个周期内受到的向前的力大于向后的力，在振子往复振动作用下，电磁驱动式擦炮装置连续向前移动。

d.电磁驱动式擦炮装置前进至炮管内膛端部后，对调时间电流曲线上一个周期内正电流部分的面积与负电流部分的面积的大小关系，使振子在一个周期内受到的向后的力大于向前的力，在振子往复振动作用下，电磁驱动式擦炮装置连续向后移动。

e.重复步骤c和步骤d，直至将炮管内膛清理干净。

所述电枢为电磁铁，包括螺线管以及插入所述螺线管内部的铁芯。

所述尾部支撑架包括两个伞状支撑机构；所述伞状支撑机构包括轴杆，所述轴杆的两端分别为锥杆与锥孔，所述锥杆的外轮廓尺寸与所述锥孔的内轮廓尺寸相互配合；在所述锥杆上固定有固定块与限位块，所述固定块与所述限位块之间有一定的间距，在所述锥杆上套接有移动块，所述移动块位于所述固定块与所述限位块之间，在所述移动块上轴接有若干个转轮，所述转轮绕所述轴杆的轴心均匀分布；在所述移动块与所述限位块之间设置有压缩弹簧，在所述压缩弹簧的端部设置有调整板；在所述固定块上铰接有若干个支撑板，所述支撑板的数量与所述转轮的数量相同，所述支撑板绕所述轴杆的轴心均匀分布，在所述支撑板上开有滑槽，所述转轮分别安装与相应的所述滑槽内；一个所述伞状支撑机构的锥杆插入到另一个伞状支撑机构的锥孔内。

本发明通过振子的振动来实现擦拭功能和装置的移动，振子为永磁体，永磁体通过两端的电枢驱动其振动，通过向电枢施加周期性变化的电流，使电枢的电磁极性周期性变化，由于正负电流的大小不同，使振子受到的向一个方向的力大于向另一个方向的力。当前进方向的力较大时，振子前进的动能大，从而带动定子快速前进，定子带动炮刷前进，实现前进擦拭，由于后退方向的力较小，振子后退的动能较小，仅是将振子回位，不足以带动定子后退，控制驱动器向两个电枢持续输出周期性的控制电流，就可以实现连续前进擦拭功能。当后退方向的力较大时，振子后退的动能大，从而带动定子快速后退，定子带动炮刷后退，实现后退擦拭，由于前进方向的力较小，振子前进的动能较小，仅是将振子回位，不足以带动定子前进，控制驱动器向两个电枢持续输出周期性的控制电流，就可以实现连续后退擦拭功能。

本发明通过炮刷的连续前进和后退对炮管内膛进行擦拭，能够有效的将炮管内膛阴线和阳线处的附着物擦拭干净，整个擦拭过程由控制驱动器控制电流方向与周期，实现擦拭过程的自动化。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明尾部支撑架的示意图。

图3是本发明的前进擦拭控制电流示意图。

图4是本发明的后退擦拭控制电流示意图。

1、定子；2、振子；3、炮刷；4、支撑架；5、长槽；6、滚珠；7、螺线管；8、铁芯；9、炮管；4-1、轴杆；4-2、锥杆；4-3、锥孔；4-4、固定块；4-5、限位块；4-6、移动块；4-7、支撑板；4-8、压缩弹簧；4-9、调整板；4-10、滑槽；4-11、转轮。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种电磁驱动式擦炮装置，包括定子1，在定子1的内腔内设置有振子2，振子2为永磁体，永磁体的一端为N极另一端为S极，在定子1的两侧设置有电枢，通过在电枢上施加不同的电流方向产生不同的电磁极性，在定子1的前端设置有炮刷3，在定子1的尾端设置有尾部支撑架4，电枢由控制驱动器控制。

其中，定子1为管状，振子2通过滚珠6安装在定子1的内部，在定子1的内腔上设置有沿轴线方向的长槽5，在长槽5内设置有一排滚珠6，振子2与滚珠6相接触。其中长槽5至少有三个，且长槽5绕定子1的轴心均匀分布，使振子2稳定的位于定子1的内腔中心，且沿其轴心稳定的来回移动。

其中，电枢为电磁铁，包括螺线管7以及插入螺线管7内部的铁芯8。螺线管7和铁芯8固定在定子1的端部，且铁芯8端部与振子2的端部具有一定的间距，铁芯8产生的磁性能够作用于振子2的磁极。定子1两侧的电枢上的螺线管7的旋向相同或不同，通过输入的电流来控制铁芯8两端的磁性。

当两个螺线管7的旋向不同时，当通入相同的电流，两个铁芯8的磁场方向相反，振子2的两端会受到相同极性的作用，而振子2本身两端分别为N极和S极，根据“同性相斥，异性相吸”可知，两个电磁铁会同时作用于振子2相同方向的力，两个力同时推动振子2沿力的方向移动。

当两个螺线管7的旋向相同时，向两个螺线管7分别输入完全相反的电流，根据“右手螺旋定则”以及“同性相斥，异性相吸”，两个电磁铁会同时作用于振子2相同方向的力，两个力同时推动振子2沿力的方向移动。

控制驱动器由单片机和功率驱动器组成，单片机采用PWM技术，通过控制功率驱动器的电流大小、方向以及周期，实现对电枢的磁极强弱、磁场方向以及频率控制，从而控制振子2的往复振动，最终实现炮刷3的振动前进与振动后退。

为了保证能够将炮管9内部擦拭干净，炮刷3主体与炮管9内膛过盈配合，炮刷3主体的材料为猪鬃毛或擦拭布，且炮刷3使可拆卸安装在定子1上的，方便炮刷3的更换。

如图2所示，尾部支撑架4包括两个伞状支撑机构。伞状支撑机构包括轴杆4-1，轴杆4-1的两端分别为锥杆4-2与锥孔4-3，锥杆4-2的外轮廓尺寸与锥孔4-3的内轮廓尺寸相互配合。在锥杆4-2上固定有固定块4-4与限位块4-5，固定块4-4与限位块4-5之间有一定的间距，在锥杆4-2上套接有移动块4-6，移动块4-6位于固定块4-4与限位块4-5之间，在移动块4-6上轴接有若干个转轮4-11，转轮4-11绕轴杆4-1的轴心均匀分布。在移动块4-6与限位块4-5之间设置有压缩弹簧4-8，在压缩弹簧4-8的端部设置有调整板4-9。在固定块4-4上铰接有若干个支撑板4-7，支撑板4-7的数量与转轮4-11的数量相同，支撑板4-7绕轴杆4-1的轴心均匀分布，在支撑板4-7上开有滑槽4-10，转轮4-11分别安装与相应的滑槽4-10内。一个伞状支撑机构的锥杆4-2插入到另一个伞状支撑机构的锥孔4-3内，从而形成一个尾部支撑架4。通过调节调整板4-9的位置来调节弹簧的弹力，从而调节支撑板4-7与炮管9内膛的接触力，使电磁驱动式擦炮装置与炮管9内膛之间的摩擦力大小合适。

本发明的一种电磁式驱动擦炮方法，包括以下步骤：

a.准备如上述的电磁驱动式擦炮装置，选用合适直径的毛刷安装在定子1的前端，使毛刷与炮管9内膛过盈配合，并调节尾部支撑架4，使尾部支撑架4支撑在炮管9内膛表面。

b.将电磁驱动式擦炮装置放入炮管9内膛中，将控制驱动器与电源连接并启动控制驱动器。

c.由控制驱动器向两个电枢施加同步循环的交流电控制电流，时间电流曲线上一个周期内正电流部分的面积与负电流部分的面积不相等，使振子2在一个周期内受到的向前的力大于向后的力，在振子2往复振动作用下，电磁驱动式擦炮装置连续向前移动。

d.电磁驱动式擦炮装置前进至炮管9内膛端部后，对调时间电流曲线上一个周期内正电流部分的面积与负电流部分的面积的大小关系，使振子2在一个周期内受到的向后的力大于向前的力，在振子2往复振动作用下，电磁驱动式擦炮装置连续向后移动。

e.重复步骤c和步骤d，直至将炮管9内膛清理干净。

定子1两侧的电枢上的螺线管7的旋向相同或不同，通过输入的电流来控制铁芯8两端的磁性。当两个螺线管7的旋向不同时，当通入相同的电流，两个铁芯8的磁场方向相反，振子2的两端会受到相同极性的作用，而振子2本身两端分别为N极和S极，根据“同性相斥，异性相吸”可知，两个电磁铁会同时作用于振子2相同方向的力，两个力同时推动振子2沿力的方向移动。当两个螺线管7的旋向相同时，向两个螺线管7分别输入完全相反的电流，根据“右手螺旋定则”以及“同性相斥，异性相吸”，两个电磁铁会同时作用于振子2相同方向的力，两个力同时推动振子2沿力的方向移动。

如图1所示，假设振子2的前端为N极、后端为S极，两个螺线管7的旋向相反，位于定子1前端的螺线管7为右旋，位于定子1后端的螺线管7为左旋，向两个螺线管7输入相同的电流。

如图3所示，为输入的前进擦拭控制电流，在时间电流曲线中，一个周期内，正电流部分的面积大于负电流部分的面积，正电流的最大值大于负电流的最小值的绝对值，同时正电流的作用时间大于负电流的作用时间。当输入的电流为正电流时，位于定子1后端的螺线管7前端为S极、后端为N极，位于定子1前端的螺线管7前端为N极、后端为S极，振子2前端为N极，受到S极的吸引作用，振子2后端为S极，受到S极的排斥作用，振子2受到向前的作用力。当输入的电流为负电流时，位于定子1后端的螺线管7前端为N极、后端为S极，位于定子1前端的螺线管7前端为S极、后端为N极，振子2前端为N极，受到N极的排斥作用，振子2后端为S极，受到N极的吸引作用，振子2受到向后的作用力。一个周期内振子2受到的向前的作用力大于向后的作用力，向前的作用力驱动振子2向前移动并带动定子1向前移动，向后的作用力驱动振子2后退复位，在持续的控制电流作用下，电磁驱动式擦炮装置连续向前移动并擦拭炮管9内膛。

如图4所示，为输入的后退擦拭控制电流，在时间电流曲线中，一个周期内，负电流部分的面积大于正电流部分的面积，负电流的最大值大于正电流的最小值的绝对值，同时负电流的作用时间大于正电流的作用时间。当输入的电流为负电流时，位于定子1后端的螺线管7前端为N极、后端为S极，位于定子1前端的螺线管7前端为S极、后端为N极，振子2前端为N极，受到N极的排斥作用，振子2后端为S极，受到N极的吸引作用，振子2受到向后的作用力。当输入的电流为负电流时，位于定子1后端的螺线管7前端为N极、后端为S极，位于定子1前端的螺线管7前端为S极、后端为N极，振子2前端为N极，受到S极的吸引作用，振子2后端为S极，受到S极的排斥作用，振子2受到向前的作用力。一个周期内振子2受到的向后的作用力大于向前的作用力，向后的作用力驱动振子2向后移动并带动定子1向后移动，向前的作用力驱动振子2前进复位，在持续的控制电流作用下，电磁驱动式擦炮装置连续向后移动并擦拭炮管9内膛。

其中时间电流曲线可以为光滑曲线，也可以为锯齿形曲线或矩形曲线等，但需满足正电流部分面积与负电流部分面积之间的大小关系。两个螺线管7的旋向可以相同或不同，螺线管7上电流的输入端位置也可以不同，但应满足螺线管7上电流方向的要求。

本发明通过振子2的振动来实现擦拭功能和装置的移动，振子2为永磁体，永磁体通过两端的电枢驱动其振动，通过向电枢施加周期性变化的电流，使电枢的电磁极性周期性变化，由于正负电流的大小不同，使振子2受到的向一个方向的力大于向另一个方向的力。当前进方向的力较大时，振子2前进的动能大，从而带动定子1快速前进，定子1带动炮刷3前进，实现前进擦拭，由于后退方向的力较小，振子2后退的动能较小，仅是将振子2回位，不足以带动定子1后退，控制驱动器向两个电枢持续输出周期性的控制电流，就可以实现连续前进擦拭功能。当后退方向的力较大时，振子2后退的动能大，从而带动定子1快速后退，定子1带动炮刷3后退，实现后退擦拭，由于前进方向的力较小，振子2前进的动能较小，仅是将振子2回位，不足以带动定子1前进，控制驱动器向两个电枢持续输出周期性的控制电流，就可以实现连续后退擦拭功能。

本发明通过炮刷3的连续前进和后退对炮管9内膛进行擦拭，能够有效的将炮管9内膛阴线和阳线处的附着物擦拭干净，整个擦拭过程由控制驱动器控制电流方向与周期，实现擦拭过程的自动化。

Claims (9)

1.一种电磁驱动式擦炮装置，其特征在于，包括定子，在所述定子的内腔内设置有振子，所述振子为永磁体，永磁体的一端为N极另一端为S极，在所述定子的两侧设置有电枢，通过在所述电枢上施加不同的电流方向产生不同的电磁极性，在所述定子的前端设置有炮刷，在所述定子的尾端设置有尾部支撑架，所述电枢由控制驱动器控制。

2.根据权利要求1所述的电磁驱动式擦炮装置，其特征在于，在所述定子的内腔上设置有沿轴线方向的长槽，在所述长槽内设置有一排滚珠，所述振子与所述滚珠相接触。

3.根据权利要求1所述的电磁驱动式擦炮装置，其特征在于，所述电枢为电磁铁，包括螺线管以及插入所述螺线管内部的铁芯。

4.根据权利要求1所述的电磁驱动式擦炮装置，其特征在于，所述控制驱动器由单片机和功率驱动器组成。

5.根据权利要求1所述的电磁驱动式擦炮装置，其特征在于，所述炮刷主体与炮管内膛过盈配合，所述炮刷主体的材料为猪鬃毛或擦拭布。

6.根据权利要求1所述的电磁驱动式擦炮装置，其特征在于，所述尾部支撑架包括两个伞状支撑机构；所述伞状支撑机构包括轴杆，所述轴杆的两端分别为锥杆与锥孔，所述锥杆的外轮廓尺寸与所述锥孔的内轮廓尺寸相互配合；在所述锥杆上固定有固定块与限位块，所述固定块与所述限位块之间有一定的间距，在所述锥杆上套接有移动块，所述移动块位于所述固定块与所述限位块之间，在所述移动块上轴接有若干个转轮，所述转轮绕所述轴杆的轴心均匀分布；在所述移动块与所述限位块之间设置有压缩弹簧，在所述压缩弹簧的端部设置有调整板；在所述固定块上铰接有若干个支撑板，所述支撑板的数量与所述转轮的数量相同，所述支撑板绕所述轴杆的轴心均匀分布，在所述支撑板上开有滑槽，所述转轮分别安装与相应的所述滑槽内；一个所述伞状支撑机构的锥杆插入到另一个伞状支撑机构的锥孔内。

7.一种电磁式驱动擦炮方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.准备如权利要求1所述的电磁驱动式擦炮装置，选用合适直径的毛刷安装在定子的前端，使毛刷与炮管内膛过盈配合，并调节尾部支撑架，使尾部支撑架支撑在炮管内膛表面；

b.将电磁驱动式擦炮装置放入炮管内膛中，将控制驱动器与电源连接并启动控制驱动器；

c.由控制驱动器向两个电枢施加同步循环的交流电控制电流，时间电流曲线上一个周期内正电流部分的面积与负电流部分的面积不相等，使振子在一个周期内受到的向前的力大于向后的力，在振子往复振动作用下，电磁驱动式擦炮装置连续向前移动；

d.电磁驱动式擦炮装置前进至炮管内膛端部后，对调时间电流曲线上一个周期内正电流部分的面积与负电流部分的面积的大小关系，使振子在一个周期内受到的向后的力大于向前的力，在振子往复振动作用下，电磁驱动式擦炮装置连续向后移动；

e.重复步骤c和步骤d，直至将炮管内膛清理干净。

8.根据权利要求7所述的电磁式驱动擦炮方法，其特征在于，所述电枢为电磁铁，包括螺线管以及插入所述螺线管内部的铁芯。

9.根据权利要求7所述的电磁式驱动擦炮方法，其特征在于，所述尾部支撑架包括两个伞状支撑机构；所述伞状支撑机构包括轴杆，所述轴杆的两端分别为锥杆与锥孔，所述锥杆的外轮廓尺寸与所述锥孔的内轮廓尺寸相互配合；在所述锥杆上固定有固定块与限位块，所述固定块与所述限位块之间有一定的间距，在所述锥杆上套接有移动块，所述移动块位于所述固定块与所述限位块之间，在所述移动块上轴接有若干个转轮，所述转轮绕所述轴杆的轴心均匀分布；在所述移动块与所述限位块之间设置有压缩弹簧，在所述压缩弹簧的端部设置有调整板；在所述固定块上铰接有若干个支撑板，所述支撑板的数量与所述转轮的数量相同，所述支撑板绕所述轴杆的轴心均匀分布，在所述支撑板上开有滑槽，所述转轮分别安装与相应的所述滑槽内；一个所述伞状支撑机构的锥杆插入到另一个伞状支撑机构的锥孔内。

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