周彥江,袁占杰,劉廣生

(軍械工程學(xué)院,河北石家莊 050003)

某型火箭炮閉鎖裝置檢測研究

周彥江,袁占杰,劉廣生

(軍械工程學(xué)院,河北石家莊 050003)

閉鎖力的大小會影響火箭炮射擊安全和射擊精度,射擊前必須檢測。通過分析某型火箭炮閉鎖裝置結(jié)構(gòu)和工作原理,應(yīng)用液壓技術(shù)、變送器和微電子技術(shù),開發(fā)了便攜式檢測設(shè)備,該檢測設(shè)備可以對閉鎖裝置實施不解體檢測,有利于提高測試的實時性、準確性及可靠性。由于設(shè)計了魚尾型模擬定向鈕,避免了檢測時模擬定向鈕通過閉鎖裝置后卡簧的猛烈回彈,減少了閉鎖裝置工作面的損傷,同時減少了噪音。

電氣工程;火箭炮;閉鎖裝置;檢測;變送器

火箭炮發(fā)射時,將火箭彈掙脫閉鎖體限制瞬間的軸向力稱為閉鎖力。閉鎖裝置安裝在定向管后部,用于將火箭彈可靠地固定在定向管的一定位置上,以防止火箭彈由于重力、燃氣流作用力和振動慣性力等作用而產(chǎn)生移動、跳動甚至脫落掉彈,且保證火箭彈與電點火裝置可靠接觸。

閉鎖體閉鎖力的確定原則有兩條:一是確保火箭炮的使用安全;二是由它引起的起始擾動最小[1]。閉鎖力太大,會加大定向器的起始擾動,影響射擊精度;閉鎖力太小,不能確保使用安全。因此,必須將閉鎖力限制在一定范圍并使各管閉鎖力基本一致。

1 影響閉鎖力變化的因素分析

該炮采用了卡簧式閉鎖裝置,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。上下兩片卡簧的幾何尺寸和材料特性完全一致,且成對稱放置,兼起閉鎖體和彈性元件的作用。其前端A點鎖住火箭彈的定向鈕,后端Bo點固定在定向器上,兩片卡簧的中部在O點用帶球型部的螺栓連接。

閉鎖體在工作之前通過旋緊中部的螺栓在兩片卡簧上預(yù)壓了一定的預(yù)緊量y0。當定向鈕在火箭彈推力Fb作用下向前端運動時,兩片卡簧的前端被迫張開,剛開鎖時,閉鎖力達到最大。

閉鎖力的大小受多種因素影響,通過對剛開鎖時閉鎖體卡簧受力分析和建模計算(如圖2),得出閉鎖力F求導(dǎo)公式[2]:

式中:y0為調(diào)整螺栓的預(yù)緊量;δ為閉鎖體厚度;H和Bo為閉鎖體結(jié)構(gòu)參數(shù);h1,r1,r2,β分別為閉鎖體形狀參數(shù);μ為定向鈕與閉鎖體的摩擦因數(shù)。

可見,當閉鎖體的各部結(jié)構(gòu)一定時,其閉鎖力的大小受到y(tǒng)0,μ和h1,r1,r2,β等參數(shù)的影響[3]。因此,在平時維護修理時,除了調(diào)整螺栓外,還應(yīng)保持火箭彈定向鈕與閉鎖體有良好的潤滑,不使定向鈕和閉鎖體前端內(nèi)鉤部的變形,以確保閉鎖力的正常。

2 閉鎖裝置檢測原理

為了滿足發(fā)射時各定向管閉鎖裝置的閉鎖力基本一致,裝彈射擊前必須對閉鎖力進行檢測。以往的閉鎖力檢測時,要從定向管上取下閉鎖裝置,送到專用設(shè)備上進行檢測。存在設(shè)備龐大、不易攜帶;檢測工作繁瑣;檢測時卡簧張開和猛烈回彈,噪音大,易損傷閉鎖體的工作面等問題。為解決上述問題,在研究了閉鎖裝置和定向管結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上,設(shè)計了較適用的閉鎖力檢測設(shè)備。

該檢測設(shè)備主要由手動液壓泵、高壓導(dǎo)管、三通接頭、帶模擬定向鈕的液壓缸、支撐器、液壓傳感器、信號處理和顯示裝置等組成(見圖3、圖4)。

其工作原理是由手動液壓泵驅(qū)動單作用液壓缸產(chǎn)生推力[4],壓力傳感器輸出信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后給單片機處理,同時液壓推動活塞向前運動,活塞的前端裝有模擬定向鈕,當推力達到一定程度時,模擬定向鈕將打開閉鎖體。閉鎖裝置打開瞬間,經(jīng)單片機處理的信號換算成推力值由顯示器實時記錄并顯示力的峰值大小[5],給出判定結(jié)果。

2.1 模擬定向鈕的設(shè)計

在模擬定向鈕設(shè)計時,為了減少或消除檢測時卡簧猛烈回彈產(chǎn)生的噪音,避免損傷閉鎖體工作面,保證檢測精度。經(jīng)過多次設(shè)計和試驗,將模擬定向鈕斷面設(shè)計成如圖5所示的魚尾形狀[6]。

1)通過控制H′尺寸的公差范圍和弧形面A′的粗糙度,保證了檢測精度。

2)延長了平面C的作用時間,使檢測時峰值信號延長,有利推力值的處理和顯示。

3)斜面B′設(shè)計成魚尾形狀,避免了模擬定向鈕通過閉鎖體時卡簧猛烈回彈,減少了閉鎖體工作面的損傷,同時減少了噪音。

2.2 信號處理系統(tǒng)的設(shè)計

1)檢測系統(tǒng)采用濺射薄膜壓力變送器[7]。該變送器采用了真空濺射等先進工藝,以陶瓷介質(zhì)取代了一般應(yīng)變式傳感器的膠層,克服了由膠層引起蠕變帶來的不利影響,因而精度高、耐高溫、體積小并能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。它的非線性誤差≤0.2%F·S,時間漂移≤0.1%H,靈敏度溫漂≤0.05%℃F·S,比較適應(yīng)本系統(tǒng)。

2)液晶顯示由89C51的P0口驅(qū)動[8],它是由89C51定時器設(shè)定定時中斷,然后輸出。ICL7135的時鐘輸入是由89C51定時器提供,頻率125 kHz,所以沒有再單獨設(shè)計脈沖生成電路。

3)電源系統(tǒng)穩(wěn)定,確保了采樣精度。采用低功耗CMOS器件,使用干電池供電,電源非常穩(wěn)定。

4)采用高精度ICL7135 4位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器[8]。量化精度為1/20 000,它采用了自校零技術(shù),可保證零點在常溫下的長期穩(wěn)定性,零點的溫度系數(shù)＜2 μ V/℃,輸入阻抗極高,輸入端零點漏電流＜10 pA。

5)采用高精度基準源AD680。產(chǎn)生一個精度很高的2.5 V基準源[8],初始精度0.2%～0.4%滿度,溫度穩(wěn)定性20～30ppm/℃。供ICL7135做轉(zhuǎn)換基準使用,保證了采樣精度。

3 試驗及結(jié)果

該火箭炮的閉鎖力值為12.05～18.55 kN。

應(yīng)用該檢測設(shè)備對兩門火箭炮的24根定向管進行檢測,與傳統(tǒng)檢測設(shè)備比較結(jié)果見表1。

1)檢測精度分析

從表1可以看出,用傳統(tǒng)檢測設(shè)備和使用該檢測設(shè)備的檢測結(jié)果基本一致,且比較穩(wěn)定。該檢測設(shè)備檢測值偏高0.01kN,這是由于活塞缸內(nèi)有復(fù)位彈簧所致。

2)檢測時間分析

在操作人員相同的情況下,使用傳統(tǒng)檢測設(shè)備所用的時間是該檢測設(shè)備的10倍以上,且其質(zhì)量也為該檢測設(shè)備的10倍以上。

3)檢測時對閉鎖體的損傷說明

表1 傳統(tǒng)檢測設(shè)備和該檢測設(shè)備檢測結(jié)果對比Tab.1 Comparison of test results acquired from traditional test equipment and current test equipment

從圖6可以看出,模擬定向鈕斷面為圓柱形狀時的閉鎖力檢測曲線從C點斷開,是模擬定向鈕圓柱部滑過閉鎖體,卡簧猛烈回彈,閉鎖力迅速消失所致,因而閉鎖體限位面碰撞,產(chǎn)生損傷。模擬定向鈕設(shè)計成斷面為魚尾形狀,閉鎖力檢測曲線如圖7所示,卡簧收縮緩慢,閉鎖力消失延遲,避免了閉鎖體限位面碰撞產(chǎn)生的損傷。

4 結(jié) 論

便攜式閉鎖力檢測設(shè)備用于火箭炮閉鎖力的檢測,是一種采用微電子技術(shù)、傳感技術(shù)的新型檢測儀器。它結(jié)合閉鎖裝置的結(jié)構(gòu)特點,采用現(xiàn)代電子與壓力傳感技術(shù),建立數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)字濾波、計算機計算,屏幕顯示,實現(xiàn)了閉鎖裝置的不解體無損傷檢測,由費時費力轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝Ч?jié)能。

該檢測儀采用先進的ICL7135 A/D轉(zhuǎn)換器,提高了系統(tǒng)檢測精度和可靠性;選用新型89C51芯片,降低了系統(tǒng)功耗;選用濺射薄膜傳感器,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性;軟件設(shè)計采用數(shù)字濾波和硬件設(shè)計軟件化技術(shù),使檢測儀具有功耗低、精度高、速度快和穩(wěn)定性好等特點。

隨著智能測量技術(shù)的發(fā)展和成本的降低,利用基于計算機的智能化測量手段進行裝備的檢測與維護,可以提高檢測精度與效率,降低操作難度和要求,對提高設(shè)備的工作可靠性起到了積極作用。

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Study on Lock Mechanism Test in A Type of Rocket Launcher

ZHOU Yan-jiang,YUAN Zhan-jie,LIU Guang-sheng

(Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003,Hebei,China)

Value of locking force have important influence on firing safety and firing accuracy of the rocket launchers,thus they must be tested before fire.By means of study on structure and principle of a type of rocket launcher lock mechanism,using hydraulic technique,transducer and microelectronic technique,a kind of portable test equipment was developed to carry out undisassembly test of the locking force in the rocket launcher lock mechanism.The method is better than former method in the ranges of actuality,accuracy and reliability.Fishtail simulated reference toggle was designed to avoid the closing spring to strongly release after fishtail reference toggle passing through the lock mechanism,and therefore the acting face damage of the lock mechanism could be decreased,at the same time the noise could be reduced.

electrical engineering;rocket launcher;lock mechanism;test;transducer

TJ393

A

1673-6524(2010)04-0106-04

2010-02-11;

2010-06-28

周彥江(1955-),男,教授,碩士,主要從事火炮技術(shù)保障研究。E-mail:zhouyanjiang909@sina.com