CN113175493A - 一种基于stf的协作互动式火炮平衡机及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于STF的协作互动式火炮平衡机及使用方法,涉及平衡机技术领域和阻尼器领域,包括外筒和活塞筒;所述外筒两端分别安装有第一端盖和第二端盖,所述活塞筒置于外筒内,活塞筒的一端连接有弹簧的一端,弹簧的另一端连接在外筒的第一端盖上;所述活塞筒内设置有副活塞,副活塞连接在副活塞杆上,副活塞杆穿过弹簧中心并安装在第一端盖上,副活塞把活塞筒分成工作腔和非工作腔;副活塞一侧的剪切增稠液在外力的作用下可流到另一侧,主活塞杆一端安装在活塞筒端盖上,另一端延伸出第二端盖。本发明增加了平衡机在竖直方向减振功能,从而达到减轻炮筒振动。
Description
技术领域
本发明涉及平衡机技术领域和阻尼器领域,具体涉及一种基于STF的协作互动式火炮平衡机及使用方法。
背景技术
火炮是陆军的重要组成部分和主要火力突击力量,是战场上的火力主干,因此就要求火炮具有较高的射击精准度和平稳性。一般火炮起落部分质心不在耳轴轴线上,而是离耳轴有一段距离,这就导致火炮起落部分对耳轴产生一个很大的重力矩。打高时,由于重力矩很大,这就需要很大的手轮力来抬高射角,甚至无法进行高低瞄准;打低时,瞄准不平稳,甚至产生冲击。火炮平衡机是用来平衡火炮起落部分重力矩的装置,这对于延长火炮使用寿命具有重要的意义。
对于传统火炮平衡机,平衡机的功能相对单一,只能用来平衡重力矩,当遇到竖直方向的振动时,平衡机的损耗是非常大的,这在一定程度上大大降低了平衡机和火炮的使用寿命。
剪切增稠流体(STFs)是一类功能流体,其粘度会随着剪切速率和冲击强度的变化而变化,在防弹衣和阻尼器方面已经发挥了很好的作用,目前科学研究致力于把STF运用在更多的需要抗冲击和减振方面。
目前国内的专利中,平衡机只用来平衡重力矩,没有在平衡机中加入减振装置。中国专利申请号CN201711303868.9公开的“一种气液式平衡机”能够平衡任意射角的起落部分重力矩,但是作用较为单一,没有设置可以减轻炮筒在竖直方向的振动的装置。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提出了一种基于STF的协作互动式火炮平衡机,克服了传统火炮平衡机不能完全平衡重力矩,存在不完全重力矩的缺陷,同时在此基础上加入了STF,增加了平衡机在竖直方向减振功能。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种基于STF的协作互动式火炮平衡机,包括外筒和活塞筒;所述外筒两端分别安装有第一端盖和第二端盖,所述活塞筒置于外筒内,活塞筒的一端连接有弹簧的一端,弹簧的另一端连接在外筒的第一端盖上;所述活塞筒内设置有副活塞,副活塞连接在副活塞杆上,副活塞杆穿过弹簧中心并安装在第一端盖上,副活塞把活塞筒分成工作腔和非工作腔;副活塞一侧的剪切增稠液在外力的作用下可流到另一侧,主活塞杆一端安装在活塞筒端盖上,另一端延伸出第二端盖。
进一步的,所述副活塞外圆周上开设有数个齿形凹槽,齿形凹槽用来实现剪切增稠液在副活塞两端的流动。
进一步的,所述副活塞上开设有数个流液孔,流液孔用来实现剪切增稠液在副活塞两端的流动。
进一步的,所述副活塞上套装有副活塞套。
进一步的,所述外筒通过滚轮安装在炮筒上,主活塞杆与炮筒支架底座固连;炮筒通过转轴安装在炮筒支架上。
进一步的,所述第一端盖和第二端盖通过螺栓连接在外筒上。
进一步的,所述弹簧始终处于受压状态。
基于STF的协作互动式火炮平衡机的使用方法,炮筒射角抬高时,主活塞杆向下拉动活塞筒,从而使得外筒和副活塞杆相对主活塞杆向上运动,弹簧此时受拉,压缩量减小,但弹簧始终处于受压状态,火炮起落部分重力矩也减小,弹簧所产生的张力可在任一仰角平衡重力矩;当火炮产生竖直方向的强烈振动时,副活塞通过挤压剪切增稠液使剪切增稠液从工作腔流入非工作腔所产生的剪切增稠效应来消耗竖直方向的冲击荷载,从而提高火炮的射击精度与射击稳定性。
有益效果:
1.与传统火炮平衡机相比,在火炮行驶和发射过程中,炮筒产生竖直方向的振动,弹簧通过压缩量的改变来平衡炮筒起落部分变化的重力矩,副活塞通过挤压STF来消耗炮筒竖直方向振动,从而达到减轻炮筒振动的作用。
2.与传统火炮平衡机相比,克服了以往平衡机由于不能抵抗炮筒竖直方向的振动,从而大大缩短了平衡机的使用寿命,本发明通过平衡竖直方向的冲击带来的变化的火炮重力矩和消耗振动带来的冲击力,从而延长平衡机的使用寿命。
3.本发明具有消耗竖直方向冲击荷载的作用,火炮射击时,副活塞挤压STF使液体从副活塞凹槽高速流出,从而消耗竖直方向的冲击,显著提高火炮射击的稳定性和精准度。
4.本发明采用了与传统液压油不同的剪切增稠液(简称STF),通常状态下是以液体形式存在,当受到外力的高速撞击或挤压,会变成类固体从而吸收外力,当撤销外力之后,又能恢复原来的状态,是一种极强的抗冲击材料,与传统液压油相比,具有响应速度快、耗能效率高、抗泡性好等优点。
5.与现有火炮平衡机相比,本发明活塞筒内填充STF,活塞筒一端连接弹簧,具有平衡重力矩和减振的双重功能,通过平衡竖直方向冲击引起的变化的火炮重力矩和消耗振动带来的冲击力,从而延长平衡机的使用寿命,进而延长火炮的使用寿命;具有较强的抗冲击减振的效果,一方面,在遇到炮筒竖直方向的强烈振动时,平衡机里的弹簧可以平衡瞬变的重力矩;另一方面,平衡机里的STF受到副活塞的冲击产生液压阻力,可以消耗引发振动的冲击荷载,提高火炮射击的平稳性。
6.在副活塞上增加了副活塞套,可以减少对副活塞的磨损,提高副活塞的寿命。
附图说明
图1为本发明实施例的基于STF的协作互动式火炮平衡机的内部结构示意图;
图2为本发明实施例的基于STF的协作互动式火炮平衡机的安装位置示意图;
图3为本发明图2涉及到的副活塞示意图;
附图标记如下:
1-外筒;2-活塞筒;3-主活塞杆;4-副活塞杆;5-副活塞;6-弹簧;7-工作腔;8-非工作腔;9-外腔;10-副活塞套;11-螺栓;12-炮筒;13-炮筒支架;14-炮筒支架底座;15-第一端盖;16-第二端盖。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种基于STF的协作互动式火炮平衡机,包括外筒1和活塞筒2;所述外筒1两端分别安装有第一端盖15和第二端盖16,所述活塞筒2置于外筒1内,活塞筒2的一端连接有弹簧6的一端,弹簧6的另一端连接在外筒1的第一端盖15上;所述活塞筒2内设置有副活塞5,副活塞5连接在副活塞杆4上,副活塞杆4穿过弹簧6中心并安装在第一端盖15上,副活塞5把活塞筒2分成工作腔7和非工作腔8;副活塞5一侧的剪切增稠液在外力的作用下可流到另一侧,主活塞杆3一端安装在活塞筒2端盖上,另一端延伸出第二端盖16。
其中,所述副活塞5外圆周上开设有数个齿形凹槽,齿形凹槽用来实现剪切增稠液在副活塞5两端的流动。所述副活塞5上开设有数个流液孔,流液孔用来实现剪切增稠液在副活塞5两端的流动。所述副活塞5上套装有副活塞套10。所述外筒1通过滚轮安装在炮筒12上,主活塞杆3与炮筒支架底座14固连;炮筒12通过转轴安装在炮筒支架13上。所述第一端盖15和第二端盖16通过螺栓11连接在外筒1上。所述弹簧6始终处于受压状态。
基于STF的协作互动式火炮平衡机的使用方法,炮筒12射角抬高时,主活塞杆3向下拉动活塞筒2,从而使得外筒1和副活塞杆4相对主活塞杆3向上运动,弹簧6此时受拉,压缩量减小,但弹簧6始终处于受压状态,火炮起落部分重力矩也减小,弹簧6所产生的张力可在任一仰角平衡重力矩;当火炮产生竖直方向的强烈振动时,副活塞5通过挤压剪切增稠液使剪切增稠液从工作腔7流入非工作腔8所产生的剪切增稠效应来消耗竖直方向的冲击荷载,从而提高火炮的射击精度与射击稳定性。
结合附图1为本发明的一种基于STF的协作互动式火炮平衡机,包括外筒1、活塞筒2、主活塞杆3、副活塞5、副活塞杆4、弹簧6、工作腔7、非工作腔8、外腔9、副活塞套筒10和螺栓11;外筒1内设置有活塞筒2,活塞筒2内设置有副活塞5;副活塞5上的齿形凹槽同副活塞套10内部的凸槽相嵌合;活塞筒2内充满STF;副活塞5将活塞筒2分隔为工作腔7和非工作腔8;副活塞杆4一端连接在副活塞5上,一端贯穿非工作腔8与外腔9固定在外筒1上;主活塞杆3一端固定在活塞筒2上,一端贯穿工作腔7与外腔9向下延伸出外筒1并固定在支座上;弹簧6一端固定在活塞筒2上方,一端固定在外筒1上。
工作原理:本发明通过将平衡重力矩的弹簧部分和活塞筒内的阻尼部分采用并联的方式,形成的一种基于STF的协作互动式火炮平衡机。平衡机上端通过滚轮与炮筒下端导轨相连接,能够相对滚动,平衡机下端主活塞杆3固定在炮筒支座13上;本发明在火炮射角抬高时,炮筒12带动外筒1以及副活塞杆5向上,弹簧6受拉,压缩量减小,但始终处于受压状态,此时火炮起落部分重力矩也减小,弹簧6所产生的张力也能在任一仰角平衡重力矩;当火炮产生竖直方向的强烈振动时,副活塞5通过挤压STF使液体从工作腔通过流液孔流入非工作腔所产生的剪切增稠效应来消耗竖直方向的冲击荷载,从而提高火炮的射击精度与射击稳定性。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种基于STF的协作互动式火炮平衡机,其特征在于,包括外筒(1)和活塞筒(2);所述外筒(1)两端分别安装有第一端盖(15)和第二端盖(16),所述活塞筒(2)置于外筒(1)内,活塞筒(2)的一端连接有弹簧(6)的一端,弹簧(6)的另一端连接在外筒(1)的第一端盖(15)上;
所述活塞筒(2)内设置有副活塞(5),副活塞(5)连接在副活塞杆(4)上,副活塞杆(4)穿过弹簧(6)中心并安装在第一端盖(15)上,副活塞(5)把活塞筒(2)分成工作腔(7)和非工作腔(8);副活塞(5)一侧的剪切增稠液在外力的作用下可流到另一侧,主活塞杆(3)一端安装在活塞筒(2)端盖上,另一端延伸出第二端盖(16)。
2.根据权利要求1所述的基于STF的协作互动式火炮平衡机,其特征在于,所述副活塞(5)外圆周上开设有数个齿形凹槽,齿形凹槽用来实现剪切增稠液在副活塞(5)两端的流动。
3.根据权利要求1所述的基于STF的协作互动式火炮平衡机,其特征在于,所述副活塞(5)上开设有数个流液孔,流液孔用来实现剪切增稠液在副活塞(5)两端的流动。
4.根据权利要求1所述的基于STF的协作互动式火炮平衡机,其特征在于,所述副活塞(5)上套装有副活塞套(10)。
5.根据权利要求1所述的基于STF的协作互动式火炮平衡机,其特征在于,所述外筒(1)通过滚轮安装在炮筒(12)上,主活塞杆(3)与炮筒支架底座(14)固连;炮筒(12)通过转轴安装在炮筒支架(13)上。
6.根据权利要求1所述的基于STF的协作互动式火炮平衡机,其特征在于,所述第一端盖(15)和第二端盖(16)通过螺栓(11)连接在外筒(1)上。
7.根据权利要求1所述的基于STF的协作互动式火炮平衡机,其特征在于,所述弹簧(6)始终处于受压状态。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于STF的协作互动式火炮平衡机的使用方法,其特征在于,炮筒(12)射角抬高时,主活塞杆(3)向下拉动活塞筒(2),从而使得外筒(1)和副活塞杆(4)相对主活塞杆(3)向上运动,弹簧(6)此时受拉,压缩量减小,但弹簧(6)始终处于受压状态,火炮起落部分重力矩也减小,弹簧(6)所产生的张力可在任一仰角平衡重力矩;当火炮产生竖直方向的强烈振动时,副活塞(5)通过挤压剪切增稠液使剪切增稠液从工作腔(7)流入非工作腔(8)所产生的剪切增稠效应来消耗竖直方向的冲击荷载,从而提高火炮的射击精度与射击稳定性。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210727 |
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