CN113267088B

CN113267088B - 一种基于stf的外循环变截面活塞火炮制退机及使用方法

Info

Publication number: CN113267088B
Application number: CN202110419674.5A
Authority: CN
Inventors: 于国军; 郭世购; 吴卫国; 于雪茹; 周杰
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2021-04-19
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2041-04-19
Also published as: CN113267088A

Abstract

本发明公开了一种基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机及使用方法，涉及火炮制退和阻尼力领域，制退机筒内设置有内腔；所述内腔内设置有所述带变截面杆活塞A、带变截面孔活塞B和剪切增稠液腔室Ⅰ；所述内腔两端分别开设有第一流液孔和第二流液孔；所述带变截面杆活塞A包括活塞部分和制退杆；所述制退杆延伸出内腔和制退机筒；在制退杆带动下，活塞部分与带变截面孔活塞B配合挤压剪切增稠液腔室Ⅰ内的剪切增稠液体，剪切增稠液体从第二流液孔流出。本发明克服了零部件容易被能量巨大的制退液冲击带来的损伤。

Description

一种基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机及使用方法

技术领域

本发明涉及火炮制退和阻尼力领域，涉及一种基于剪切增稠的复合材料用于抵抗火炮后座力的一种基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机及使用方法。

背景技术

对于传统制退机技术，制退装置的形式相对单一，特别是遇到不同的冲击荷载时，制退装置的损耗是非常大的，这在一定程度上大大降低了制退装置的使用寿命。

剪切增稠流体(STF)是一类功能流体，其流变特性可由剪切速率或速度控制。当施加的剪切速率或剪切应力超过一临界值时，STF会发生剪切增稠，特别地，其粘度迅速增长，甚至会发生从连续性的剪切增稠(CST)到非连续性的剪切增稠(DST)甚至剪切堵塞(SJ)的转变。由于具有这种特殊的剪切增稠性质，STF在减震隔振和人体防护等领域有着很大的应用潜力。

制退机是火炮的重要组成部分，功能主要是对火炮射击时火药气体产生的后坐力起缓冲作用，以保证火炮的射击稳定性提高射击精度。主要类型包括：转阀型、沟槽型、节制杆型和多孔衬筒型。现代火炮上普遍应用的是节制杆型制退机，它的特点是不仅结构简单而且该型制退机的缓冲性能比较容易控制。目前，制退机的故障主要体现在制退机液量偏少、制退杆活塞套和节制环磨损等，以上这些问题都与制退机内部流体与结构相互作用有关。

目前国内的专利中，很少把STF复合材料运用到火炮制退装置中。中国专利申请号201910862652.9公开的“基于恒力控制原理的反后坐机构”可以实现不同冲击下可以保持恒力来抵抗冲击的目的，减少冲击力对后座的损害。但是结构整体比较复杂，不容易安装，操作不便。中国专利申请号201920999944.2公开的“固定制退机和复进机”具有提高火炮射击精度，消除炮架扭转的问题，但是制退机本身结构没有改变，容易受到制退液磨损而破坏。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提出了一种基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机，克服了原本制退机制退机活塞因受到巨大冲击而容易磨损的缺点。与现有制退机相比，本发明制退筒内填充STF材料具有剪切增稠效应，具有较强的抗冲耗能减振的效果；带变截面杆活塞、带变截面孔活塞和变截面流液通道的存在可以有效的抵抗后坐力带来的冲击荷载，使得火炮发射时所产生的后坐力转化为更高的动能从而抵消后坐力。

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的外循环变截面活塞火炮制退机，包括带变截面杆活塞A、带变截面孔活塞B、内腔和制退机筒；所述制退机筒内设置有内腔；所述内腔内设置有所述带变截面杆活塞A、带变截面孔活塞B和剪切增稠液腔室Ⅰ；所述内腔两端分别开设有第一流液孔和第二流液孔；所述带变截面杆活塞A包括活塞部分和制退杆；所述制退杆延伸出内腔和制退机筒；在制退杆带动下，活塞部分与带变截面孔活塞B配合挤压剪切增稠液腔室Ⅰ内的剪切增稠液体，剪切增稠液体从第二流液孔流出。

进一步的，所述活塞部分包括圆柱形底座和设置在圆柱形底座上的数个变截面圆柱形；所述带变截面孔活塞B为开设有与变截面圆柱形配合的变截面孔。

进一步的，所述制退机筒内还设置有流道通道筒，且内腔设置在流道通道筒设置内；当制退杆带动活塞部分与带变截面孔活塞B完成配合后，制退杆会带动内腔，使得内腔带动流道通道筒运动，从而挤压制退机筒内的补偿腔。

进一步的，所述补偿腔内充有氮气。

进一步的，所述制退机筒内设置有滑道，流道通道筒可沿滑道滑动。

进一步的，所述内腔和流道通道筒有变截面流液通道。

进一步的，所述制退机筒两端通过活塞筒盖密封，活塞筒盖通过紧固螺栓连接到制退机筒上。

进一步的，所述带变截面杆活塞A与内腔之间有剪切增稠液腔室Ⅱ。

基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机的使用方法，当火炮发射时，制退杆受到冲击力时会向右移动，带动带变截面杆活塞A向右移动，此时剪切增稠液腔室Ⅰ内的剪切增稠液体在带变截面杆活塞A和带变截面孔活塞B的挤压下受到剪切力和剪切速度，剪切增稠液体会发生剪切增稠，粘度迅速增长，可以消减火炮后座一定的冲击力；当变截面杆活塞A和带变截面孔活塞B完全配合后，制退杆带动内腔推动流道通道筒，流道通道筒挤压补偿腔内的氮气从而进一步的消减火炮后座的冲击力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明制退筒内填充STF材料，具有受剪而增稠的特性，通过变截面的外循环通道，阻力变大，使得剪切增稠液减弱对零部件冲击损害，可以起到抗冲耗能减振和阻尼耗能减振的作用。

2.本发明将原有的单个活塞变成两个变截面的活塞相互挤压，可以更大程度的抵抗后坐力到来的冲击，变截面带杆活塞和变截面带孔活塞增加了与液体作用的面积，削减了冲击力对筒壁的损伤。

3.本发明利用外循环通道，增长了液体流动的路径，增加了制退机的摩擦阻力，有效的抵抗了火炮产生的后坐力，也有效的防止液体流速过快冲击零件对零件造成损伤。

4.本发明增加了气体补偿装置，在出现制退力抵抗不了后退阻力时，补偿装置即补偿腔和内部的氮气会起到作用，补偿装置内的可压缩气体可以抵抗一部分后坐力，使得结构更加的稳固。

5.本发明克服了零部件容易被能量巨大的制退液冲击带来的损伤。本发明在制退筒内填充具有剪切增稠效应的STF材料，具有比原本制退液更强的高耗能减振抗冲击的效果。一方面，在火炮发射时，会产生巨大的后坐力时，火炮内带杆变截面带杆活塞和带变截面孔的活塞可以抵抗冲击荷载；另一方面，增加了液体流动路径的长度和受到液体冲击活塞面积，远远削弱了剪切增稠液对制退机中部件的冲击损伤。

6.本发明结构连接紧密，整体性很强，不会出现零件松动，脱落现象。

附图说明

图1为根据本发明实施例的火炮制退机整体的示意图；

图2本发明图1涉及到的带变截面杆活塞A示意图；

图3为本发明图2涉及到的带变截面孔塞B示意图。

附图标记：

1-第一流液孔；2-带变截面杆活塞A；2-1-活塞部分；2-11-圆柱形底座；2-12-变截面圆柱形；3-变截面流液通道；4-剪切增稠液腔室Ⅰ；5-带变截面孔活塞B；5-1-变截面孔；6-补偿腔；7-制退杆；8-第二流液孔；9-制退机外筒；10-流液通道筒；11-内腔；12-活塞筒盖；13-密封装置；14-制退杆与带变截面孔活塞B之间缝隙；15-紧固螺栓；16-剪切增稠液腔室Ⅱ。

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的外循环变截面活塞火炮制退机，包括带变截面杆活塞A2、带变截面孔活塞B5、内腔11和制退机筒9；所述制退机筒9内设置有内腔11；所述内腔11内设置有所述带变截面杆活塞A2、带变截面孔活塞B5和剪切增稠液腔室Ⅰ4；所述内腔11两端分别开设有第一流液孔1和第二流液孔8；所述带变截面杆活塞A2包括活塞部分2-1和制退杆7；所述制退杆7延伸出内腔11和制退机筒9；在制退杆7带动下，活塞部分与带变截面孔活塞B5配合挤压剪切增稠液腔室Ⅰ4内的剪切增稠液体，剪切增稠液体从第二流液孔8流出。

其中，所述活塞部分2-1包括圆柱形底座2-11和设置在圆柱形底座2-11上的数个变截面圆柱形2-12；所述带变截面孔活塞B5为开设有与变截面圆柱形2-12配合的变截面孔5-1。所述制退机筒9内还设置有流道通道筒10，且内腔11设置在流道通道筒10内；当制退杆7带动活塞部分2-1与带变截面孔活塞B5完成配合后，制退杆7会带动内腔11，使得内腔11带动流道通道筒10运动，从而挤压制退机筒9内的补偿腔6；所述补偿腔6内充有氮气。所述制退机筒9内设置有滑道，流道通道筒10可沿滑道滑动。所述内腔11和流道通道筒10有变截面流液通道3。所述制退机筒9两端通过活塞筒盖12密封，活塞筒盖12通过紧固螺栓15连接到制退机筒9上。所述带变截面杆活塞A2与内腔11之间有剪切增稠液腔室Ⅱ16。

基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机的使用方法，当火炮发射时，制退杆7受到冲击力时会向右移动，带动带变截面杆活塞A2向右移动，此时剪切增稠液腔室Ⅰ4内的剪切增稠液体在带变截面杆活塞A2和带变截面孔活塞B5的挤压下受到剪切力和剪切速度，剪切增稠液体会发生剪切增稠，粘度迅速增长，可以消减火炮后座一定的冲击力；当变截面杆活塞A2和带变截面孔活塞B5完全配合后，制退杆7带动内腔11推动流道通道筒10，流道通道筒10挤压补偿腔6内的氮气从而进一步的消减火炮后座的冲击力。

实施例：

一种基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机，包括带变截面杆活塞A2、剪切增稠液腔室Ⅰ4、变截面流液通道3、制退杆7、第二流液孔8和带变截面孔活塞B5；在剪切增稠液腔室Ⅰ4内，放置两个完全可以无缝对接的变截面杆活塞A2和带变截面孔活塞B5，带变截面孔活塞B5相对变截面杆活塞A2固定，变截面杆活塞A2可移动，变截面带杆活塞2与制退杆7相连，变截面孔活塞B5右边是第二流液孔8，变截带变截面杆活塞A2左边是第一流液孔1，当制退杆7带动着带变截面杆活塞A2挤压变截面带孔活塞B5时剪切增稠液体会从右边的第二流液孔8流出来，因为孔的截面面积是变化的，液体的动能也会改变，以此来抵消巨大后坐力。剪切增稠液腔室Ⅰ4外部是一圈变截面的流液通道3，带变截面孔活塞B5里面的剪切增稠液从出液孔流出时通过外循环的变截面的流液通道3流回到剪切增稠腔室内Ⅱ16，同时变截面带孔活塞B5也会挤压带变截面杆活塞A2中的剪切增稠液通过制退杆与带变截面孔活塞B之间缝隙14流入制退筒内。

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

1.一种基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机，其特征在于，包括带变截面杆活塞A（2）、带变截面孔活塞B（5）、内腔（11）和制退机筒（9）；所述制退机筒（9）内设置有内腔（11）；所述内腔（11）内设置有所述带变截面杆活塞A（2）、带变截面孔活塞B（5）和剪切增稠液腔室Ⅰ（4）；所述内腔（11）两端分别开设有第一流液孔（1）和第二流液孔（8）；所述带变截面杆活塞A（2）包括活塞部分（2-1）和制退杆（7）；所述制退杆（7）延伸出内腔（11）和制退机筒（9）；在制退杆（7）带动下，活塞部分与带变截面孔活塞B（5）配合挤压剪切增稠液腔室Ⅰ（4）内的剪切增稠液体，剪切增稠液体从第二流液孔（8）流出；所述活塞部分（2-1）包括圆柱形底座（2-11）和设置在圆柱形底座（2-11）上的数个变截面圆柱形（2-12）；所述带变截面孔活塞B（5）为开设有与变截面圆柱形（2-12）配合的变截面孔（5-1）；所述制退机筒（9）内还设置有流道通道筒（10），且内腔（11）设置在流道通道筒（10）内；当制退杆（7）带动活塞部分（2-1）与带变截面孔活塞B（5）完成配合后，制退杆（7）会带动内腔（11），使得内腔（11）带动流道通道筒（10）运动，从而挤压制退机筒（9）内的补偿腔（6）。

2.根据权利要求1所述的基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机，其特征在于，所述补偿腔（6）内充有氮气。

3.根据权利要求1所述的基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机，其特征在于，所述制退机筒（9）内设置有滑道，流道通道筒（10）可沿滑道滑动。

4.根据权利要求1所述的基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机，其特征在于，所述内腔（11）和流道通道筒（10）有变截面流液通道（3）。

5.根据权利要求1所述的基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机，其特征在于，所述制退机筒（9）两端通过活塞筒盖（12）密封，活塞筒盖（12）通过紧固螺栓（15）连接到制退机筒（9）上。

6.根据权利要求1所述的基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机，其特征在于，所述带变截面杆活塞A（2）与内腔（11）之间有剪切增稠液腔室Ⅱ（16）。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于STF的外循环变截面活塞火炮制退机的使用方法，其特征在于，当火炮发射时，制退杆（7）受到冲击力时会向右移动，带动带变截面杆活塞A（2）向右移动，此时剪切增稠液腔室Ⅰ（4）内的剪切增稠液体在带变截面杆活塞A（2）和带变截面孔活塞B（5）的挤压下受到剪切力和产生剪切速度，剪切增稠液体会发生剪切增稠，粘度迅速增长，可以消减火炮后座一定的冲击力；当变截面杆活塞A（2）和带变截面孔活塞B（5）完全配合后，制退杆（7）带动内腔（11）推动流道通道筒（10），流道通道筒（10）挤压补偿腔（6）内的氮气从而进一步的消减火炮后座的冲击力。