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护膛衬里残渣留膛分析和解决途径

更新时间:2009-03-28

0 引言

某型号自行加榴炮发射装药采用药筒装药结构形式,发射后个别药筒或膛内会留下一定数量的残渣,特别是强装药射击试验衬里不同程度留膛高达35%。而留膛残渣的积累影响弹药的正常装填到位,无法关栓定位,容易造成供输弹系统出现故障,残渣进入身管直接影响到射击安定性,导致护膛衬里不能正常作用还会影响身管的使用寿命。药筒装药射后的残渣留膛一直是行业内关注的问题,本文通过分析某型号自行加榴炮射后残渣留膛问题,提出了解决途径。

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1 装药留膛残渣的来源

发射装药由发射药、药包布、紧塞具、除铜剂、护膛衬里组成。通过仿真计算初温27℃、厚度为1.2mm的衬里放入2700℃内膛环境的温度变化,在不考虑对流传热的条件下,经过12ms的发射时间后,衬里中心的计算温度仅为72℃。因此,衬里仅仅通过燃烧的方式要在瞬间发射过程中消失是不可能的。

按实际装药的组份比例,将发射药、药包布、衬里等散放或粘接在不同壁温的密闭爆发器和有气流运动的烧蚀管中点火燃烧后,两种装置试验结果仅留下未发生变化的衬里残渣。

  

图1 留膛残渣

  

图2 膛内压力和气流速度分布图

通过大量的实弹射击试验后留下的残渣分析,残渣的成份为护膛衬里,这些特征充分表明衬里是装药发生留膛残渣的主要来源,见图1。

2013年,我县共落实国家级玉米高产示范区五个,选择了辽单565、良玉88、联达288、郑单958、农华101等耐密玉米新品种为主栽品种。全县五个示范区平均851 kg/667 m2,对照田平均732.5 kg/667 m2,增产16.2%。

2 残渣留膛的原因分析

2.1 衬里受力分析

在验证试验过程中发现,强装药和高温装药衬里留膛的较多,原因是强装药产生的径向压力与向前作用的火药气体压差产生的轴向力相比,前者压力增加较多起主要作用;

炎热的夏天或者连续射击后的身管温度很高,此时,如果装药药筒留膛时间过长,会使衬里软化而增加附着力,从而增加留膛的概率。

在弹丸启动的瞬间,药筒底部火药气体的压力最大,速度为零,越靠近口部速度越高,压力最小(见图2)[2],而膛内的压力波和反射以及未燃尽火药固体颗粒对衬里的冲刷,使得衬里的放置越靠近药筒口部越容易被吹出炮膛。

中药治疗组,痊愈及有效27人(90.00%),无效3人(10.00%);西药治疗组,痊愈及有效22人(73.33%),无效8人(26.67%),见表1。

2.2 与环境温度及身管温度的关系

衬里在发射的过程中,按膛压400 计算,受到的由压力P产生的径向力 为约9900t[1],另外在火药气体前后压力差及气体粘性流动产生一个向前的轴向力,并通过流动、破碎及燃烧,最终可能部分被吹出内膛。但在如此大的径向力作用于衬里上紧压药筒,增加了摩擦力,造成衬里留膛。

2.3 与装填位置的关系

此外,高温装药衬里的二氧化钛处在半熔状态,增加了衬里的粘滞性,与药筒贴合的更加紧密,更容易出现衬里留膛。

3 残渣留膛的解决途径

提高衬里用蜡的熔点,避免高温下蜡的软化;使用脆性强的蜡及采用疏松的棉布增加衬里的破碎性,这些措施效果都不明显并会带来护膛效果差、护膛剂粘接不牢等问题。

(1)通过裂口,在弹丸及所有部件还没有运动之前,火药气体迅速进入衬里与药筒之间,形成一个气垫层,减小了药筒与衬里之间的压力差和摩擦力。

通过这些裂口主要实现三方面的功能:

将新鲜的油梨剖去核取果肉称量,置于一定量的护色液中水浴恒温80 ℃浸泡10 min,然后连同护色液打浆,按配方添加白砂糖、柠檬酸、稳定剂、蒸馏水进行调配,再通过均质机均质,灌装密封,巴氏杀菌,冷却成品[7-8]。同时用蒸馏水代替护色液作空白试验。

如何在不影响身管寿命,不改变衬里的成份、重量、尺寸的情况下解决衬里残渣留膛问题,经过多种方案论证和试验,根据衬里在发射过程中的作用机理,最后确立在衬里上交错打一定数量(40个)的鱼鳞状裂口。见图3 。

③规范操作:在采血工作中,护理人员应具有娴熟的专业技能和丰富的工作经验,规范进行采血操作,避免出现疏漏和差错。护理人员需要定期接受培训,不断提高其专业技能水平。加强对采血器械和设备的检查,并做好日常的维护工作,确保其性能良好。在采血的过程中,检查穿刺部位皮肤、血管状况和肢体活动度。系止血带,并叮嘱献血者握拳,对穿刺部位皮肤进行消毒,缓慢穿刺进针,并固定针头。护理人员应主动问询献血者的感受,如存在明显不适症状,则需要停止采血。完成采血后,指导献血者压迫止血方法。

  

图3 最后确立的衬里结构

(2)增加了衬里凸起沿火药气体运动方向的受力面积,加大作用于衬里上的轴向压力,使衬里在气流的作用下易于从膛内带出炮口,40个突起部位大约增加的推力面积:,受到的推力:,因为衬里自身每处的压力以及衬里运动所处位置的压力都是变化的,根据曲线每一时刻的膛压也是变化的,因此,无法准确计算压力 的数值,只能定性分析。

(3)提高了衬里的破碎性,在火药气体流动及冲刷的作用下,衬里在运动的过程中容易沿着裂口的方向撕裂、破碎、起皱以及燃烧。

无论是增加推力、减小负压差、降低摩擦力还是衬里破碎,效果都非常明显,特别是在弹丸启动的瞬间,能够促使衬里完成最初的移动。

4 影响身管寿命分析

裂口对整个护膛衬里没有造成任何的缺损,在火药气体的冲刷作用下,衬里撕裂、破碎之前,涂在衬里表面的二氧化钛已经随火药气体进入火炮药室起到了护膛的作用,破碎的只是二氧化钛的载体衬里的基料棉布,不会降低护膛效果,通过试验证明,改进前后护膛衬里各射击50发进行火炮药室磨损量检测,改进前平均磨损量为0.0079 ,改进后平均磨损量为0.0067 。由于衬里全部正常作用,更加有利提高火炮的身管寿命。

5 试验验证结论

通过对大量的强装药和变装药射击试验,其中,强装药衬里放置药筒底部(正常装配衬里距离药筒底部300 )处在极限状态[3],试验结果没有出现衬里留筒、留膛现象,改进后的护膛衬里加工工艺简单、结构合理,满足内弹道性能要求。

参考文献(References)

[1]王益森, 王文志, 等.常规兵器试验教材[M].北京:兵器工业出版社, 1981.

[2]金志明, 翁春生.火炮装药设计安全学[M].北京:兵器工业出版社, 2001.

[3]翁春生, 王浩.计算内弹道学[M].北京:兵器工业出版社,2006.

 
王英,于鹏,杨健,梅树鹏,宋瑞华
《国防制造技术》 2018年第01期
《国防制造技术》2018年第01期文献

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