火炮提前关闩问题研究及改进

邵中年，郑 刚，张永波

（1.海军装备部驻西安地区军事代表局，陕西西安 710054；2.北方重工集团，内蒙古包头 014030）

火炮提前关闩问题研究及改进

邵中年1，郑 刚1，张永波2

（1.海军装备部驻西安地区军事代表局，陕西西安 710054；2.北方重工集团，内蒙古包头 014030）

对某型火炮提前关闩问题原因进行了深入的分析与研究，明确了该故障产生的机理，同时针对该型火炮开闩锁止机构设计缺陷，提出改进技术方案与措施，提高了该型火炮开关闩机构在复杂工作条件下的可靠性。通过大量模拟弹供弹试验和实弹射击试验验证后，该故障再未复现，深层次隐患彻底消除，对于该型火炮尽快形成战斗力，提高全炮性能具有重要意义。

机械设计；闩体；抽筒子；自锁角；摩擦阻力；越程量

某型火炮在连续射击试验的过程中，发现炮身在复进到位后出现提前关闩现象。在此后的武器系统对海打靶精度射击试验过程中，前后共发生6次炮身在复进到位后出现提前关闩现象。由于闩体关闭，炮弹停在了输弹线上，系统进行电气安全保护未进行输弹，抽壳正常，以上7次故障监控台都报告“闩体关闭故障”。

1 故障原因分析

1.1 现场分析

由于试验现场设备、工具和仪器等各方面条件的限制，现场对故障现象进行了初步分析：

1）电气系统通信丢帧，产生关闩指令使关闩油缸误动作导致。

2）复进速度快导致。由于改进后复进速度较之前复进速度加快，故怀疑在复进到位时，撞击产生加速度使抽筒子脱出。

3）抽筒子磨损造成的故障。认为已达到寿命极限，原外形尺寸已不能满足要求。

1.2 故障原因排查

该型炮返回工厂整修时，又对该型火炮此问题进行了深入分析和研究，查清机理。

1.2.1 对故障原因的进一步分析

针对以上三种可能原因进行逐一分析。

1）排除了电气故障引起的可能。关闩是机械动作，与电气有关的只有关闩油缸。当关闩油缸误接到电信号时，就会产生误动作，把闩体关闭。利用在关闩油缸电磁阀接出电信号，并通过示波器的监视，经过半个月长时间运行，在数次发生提前关闩故障时，并未发现致使油缸误动作的电信号，证实了关闩油缸没有误动作，故可排除此原因。

2）排除了复进速度快导致在复进时撞击产生的加速度使抽筒子脱出产生故障。在调取大量监控台记录的信号记录可以发现，从复进到位和关闩到位两个信号看，正常工作时，只有复进到位信号，没有关闩信号，当出现故障时复进到位和关闩到位两信号同时出现。如果是复进过快撞击产生的加速度使抽筒子滑脱，那么就会复进到位信号在先，关闩信号在后，而现在从记录来看确是两个信号几乎同时出现。这说明不是复进到位的振动引起的关闩，而是在挂闩时没有挂住而出现故障。这时闩体没有被挂住开始往上运动，同时火炮往前复进，当复进到位时，关闩也到位，所以两个信号几乎是同时出现的。

3）排除了是抽筒子磨损造成的故障。在现场更换抽筒子备件后故障复现，更换抽筒子模板后故障仍然复现。因为该故障在经过设计定型1 500发弹射击试验中仅出现过一次且更换该零件后故障消除，故现场从来没有怀疑过抽筒子卡板角度不对，其实抽筒子卡板比抽筒子硬度低得多，要磨损也是先磨损卡板。

1.2.2 产生故障的真正原因

在查阅大量资料的基础上［1］，经过反复试验，问题产生的真正原因逐步浮现，闭锁角过小才是产生故障的真正原因。具体分析如下：

1）抽筒子卡板角度不对。如图1所示，单纯从卡板角度看有57°的角度。看上去挂角很大，但是如果从抽筒子轴心向卡板平面引垂线（如图2所示），同时从抽筒子与卡板受力方向引垂线，可以看出两线基本重合，说明自锁角很小。也就是自锁力矩较小。另外从测得的数据可以看出抽筒子轴心到工作面高处直线的长度为177.20mm，到工作面低处直线长度为177.13mm，根据在另一门炮上发现的抽筒子外跳现象可以分析如下：当闩体结束越程后，向上与抽筒子相挂时，抽筒子向解脱方向滑跳8mm左右，这是因为抽筒子并不是全面与卡板接触而是尖部接触，当闩体向上运行时，接触点就会在闩体力的作用下，由高处（177.20mm）滑向低处（177.13mm）。在滑至垂线处时，再继续滑脱，才出现闭锁。这时抽筒子仅挂住0.3～0.4cm。如果再加上其他振动因素，就很容易滑脱。

2）抽筒子卡板选材太软［2］。抽筒子卡板本来闭锁角就很小，几乎达到临界值。由于卡板太软，射击十几发弹以后就被压溃，从而出现了向解脱方向滑脱的现象。随着压溃的逐渐严重，就会导致故障越来越频繁。

3）挂闩时机与抽壳时机调试不准确［3］。当闩体完成开闩越程后，向上运动进行挂闩时，抽筒摇臂不应该脱离抽筒卡板的平台。这样由于抽筒摇臂被抽筒卡板限制住。从而抽筒子也被限制住，不至于在挂闩时产生侧向力把抽筒子推脱。

2 解决措施

2.1 改变抽筒子卡板角度

在查阅大量资料后［4］，借鉴国内外大口径舰炮该机构设计原理，抽筒子挂角应该在7°左右，图2中的半径R中心就是抽筒子旋转中心，R是抽筒子挂钩右侧尖点绕抽筒子轴心的旋转半径。图2放大图中的两平行线间的平面即为卡板工作面。

如图3所示，修改抽筒子挂角前零件角度为71°，改后为65°。抽筒子卡板修改角度前是57°，改后为51°。当抽筒子和抽筒子卡板的接触面与竖直方向的夹角越小说明自锁角越大，挂卡越牢靠。抽筒子在顺时针旋转14°后，其中65°角的下边转到与竖直方向成51°时正好与卡板挂卡。从抽筒子轴心向卡板工作面引垂线，再连接工作面的两个端部，这两条线之间应有7°左右的夹角，或让闩体解锁至少有1～1.5cm的越程量。按照越程量为1cm计算，角度是5.74°，取整为6°。按照越程量为1.5cm计算，角度为8.24°取整数为8°。考虑到该炮抽筒子有弹簧的推力，所以取得保守角度为6°。这样可靠地保证了闭锁越程量大于1cm，如图4所示。其中图4中的越程量分别为0.1mm和1mm。

2.2 提高抽筒子卡板的强度和硬度

由于目前卡板的材料太软，很容易被压溃，不能保证抽筒子挂角的设计角度，所以采用炮钢来代替原先的45CrNiMoVA，以便增加强度和硬度，提高零件的使用寿命。

2.3 调整抽筒卡板的位置

调整抽筒子卡板的位置［5］或将抽筒卡板的长度增加到10mm，确保挂闩时，抽筒挂臂能卡在抽筒卡板的平台上。

2.4 试验验证

在实施了以上几项改进措施后，该炮又进行总计24发弹的射击试验，试验中均未出现提前关闩故障现象。同型号其他几门炮经过类似改进后，又进行了共计150发弹的射击试验，再未出现该故障。

3 结 论

对某型火炮在复杂条件下发生的提前关闩问题，进行了详细分析与认真研究，并在排除各种原因的基础上，发现了问题产生的根源，有针对性的逐项提出技术改进措施与方案。通过试验验证，最终解决了该隐患，极大地提高了该部件和全炮的整体性能，取得了较好的使用效果。

（References）

［1］闻邦椿.机械设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2010：23-35.WEN Bangchun.Mechanical design manual［M］.Bei

jing：China Machine Press，2010：23-35.（in Chinese）［2］单祖辉.材料力学［M］.北京：高等教育出版社，2002.

SAN Zuhui.Mechanics of materials［M］.Beijing：Higher Education Press，2002.（in Chinese）

［3］戴成勋，朵英贤，靳天佑.自动武器设计新编［M］.北京：国防工业出版社，1990：81-108.

DAI Chengxun，DUO Yingxian，JIN Tianyou.New edition of automatic weapon design［M］.Beijing：National defense Industry Press，1990：81-108.（in Chinese）

［4］侯保林，樵军谋，刘琮敏.火炮自动装填［M］.北京：兵器工业出版社，2010.

HOU Baolin，QIAO Junmou，LIU Congmin.Automatic loading of artillery［M］.Beijing：The Publishing House of Ordnance Industry，2010.（in Chinese）

［5］康新中，吴三灵，马春茂.火炮系统动力学［M］.北京：国防工业出版社，1999：61-72.

KANG Xinzhong，WU Sanling，MA Chunmao，Dynamics of gun system［M］.Beijing：National defense Industry Press，1999：61-72.（in Chinese）

Research and Improvement on Early Closing Breechblock Problem of the Gun

SHAO Zhongnian1，ZHENG Gang1，ZHANG Yongbo2

（1.Equipment Department of the Navy Military Representative Office in Xi’an，Xi’an 710054，Shaanxi，China；2.Northern Heavy Industry Group，Baotou 014030，Inner Mongolia，China）

The deepgoing analysis and study of a certain type of gun for the breechblock early closing problem reason were carried out，and the generated mechanism of the failure was defined，at the same time，aimed at the design flaws of this type of gun breechblock opening and lock-up mechanisms，the improved technical solutions and measures were presented to improve the reliability of the gun breechblock opening and closing mechanisms under the complex operating conditions.After the verification，through a large number of simulation tests and the live-fire tests，the fault did not repeat，and the deeper trouble problem was thoroughly eliminated.The study results have the important significance for this type of gun to form the combat effectiveness as soon as possible and improve the whole gun performances.

machine design；breechblock body；extractor；self-locking angle；frictional resistance；overtravel amount

TJ391

A

1673-6524（2014）02-0070-03

2013-10-11；

2014-03-07

邵中年（1963-），男，高级工程师，主要从事舰炮武器系统研究。E-mail：175974681＠qq.com