微后坐力自动炮供弹机结构设计

微后坐力自动炮供弹机结构设计

1. 任务要求

微后坐力自动炮技术研究是研究一种新型火炮自动发射技术。利用后喷火药燃气抵消发射时后坐冲量实现微后坐力，利用转膛原理实现自动发射，以减轻自动炮重量，提高自动炮机动性，对自动炮技术发展具有积极意义。供弹机结构设计，是在分析微后坐力自动炮原理的基础上，构建微后坐力自动炮供弹机结构方案，设计供弹机结构，分析其可行性。

主要研究内容包括：

1）微后坐力自动炮原理分析；

2）微后坐力自动炮供弹机结构方案构建；

3）微后坐力自动炮供弹机结构工程设计与可行性分析计算。

原始数据：

口径35mm，其他参数另附。

2. 设计过程

（1）微后坐力炮工作原理

微后坐炮是利用无后坐原理而进行设想的。把炮、弹、药和火药气体当作一个质点系。当火炮发射弹丸时，弹丸和加速弹丸运动的火药气体一起向前运动，产生一个向前的动量，若要火炮系统保持动量守恒，就必须设法使火炮系统产生一个相等的向后的动量来平衡。在微后坐炮上是使一部分火药气体向后喷出产生向后的动量，从而使火炮基本保持平衡。

图1 微后坐力火炮发射示意图

（2）供弹机结构设计

自动炮要实现自动连发射击，必要条件之一就是自动实现炮弹的自动装填，及自动实现将炮弹依次从弹箱或炮弹储存器中送到炮膛中，这必然离不开供输弹机构。供输弹机构的出现可以很好地避免由于人工装填不合理或者装填不及时造成的“卡弹”、停射等现象。自动供输弹机构的合理使用在现代作战中也可以起到很好的作用。例如像火炮这样打击精度还不是百分之百准确的情况下，利用提高射速的方式从而达到很好的打击精度的情况，缩减装填时间，提高单位时间内发射炮弹数量是很有必要的。供/输弹过程中炮弹必须经过三个严格确定的位置（简称为三大位置），即进弹口、输弹出发位置和药室。这三大位置将炮弹自动装填过程分为拨弹、压弹和输弹这三大阶段，即供/输弹阶段。有时把拨弹和压弹合称为供弹。在设计时要考虑如下要求：

1）保证装填动作可靠。

2）保证供输弹过程中炮弹的确定性

3）保证足够的强度和刚度

4）保证工作平稳性

采用多段式模块化的导引结构。由于弹箱是随高低俯仰运用一起运动的，结构紧凑。可以用下图示意其中弹箱、转弹轮、刚性导引、柔性导引以及自动机之间的关系。如图2所示，供输弹系统包括弹箱系统、刚性导引、柔性导引和输弹结构以及各部分之间的拨弹转轮、转弹轮等几部分组成，每个部分都是一个相对独立的子系统，在需要的时候可以单独动作以完成系统之间的相互位置调整。

图2 供输弹系统机构布局示意图

从图中可以看出，供输弹系统的实际动作过程为:在火炮发射过程中，炮弹从弹箱中经过转弹轮输出到刚性导引中，经过刚性导引的传送后送达柔性导引中，并最终通过转轮和炮闩输送到炮膛中，并通过炮箱曲线槽实现炮闩闭锁完成击发，表示成流程图为：

图3 供输弹系统的实际动作流程图

提出了基于同步带传动技术的分的组合式弹箱结构，结构主要包括同步带传送带、导引槽和拨弹转轮组成。实际可以通过调整弹箱的传送带的层数和单层带的携弹数来满足系统整体携弹量需还可以通过调整带和带轮的型号来满足不同的需求。其结构原理如图4所示。

1,2-带层转弹轮;3-出弹轮;4-导引槽;5-炮弹;6,7,9,10,12,13-带齿限位板;

8,11,14-同步带;A-出弹口;B-进弹口

图4 弹箱系统结构图

在弹箱系统中，每个结构都有自己的作用。炮弹的动力来源主要是靠同步带提供的；而炮弹的重力主要是靠导引槽来承受的，以此来保证炮弹的定位，为炮弹提供一个确定的运动通道；在同步带转动的时候要实现带动炮弹克服炮弹和导引槽之间的摩擦力和炮弹的重力准确的运动的动作是靠同步带上的弹槽而实现的；各个同步带层之间的炮弹的传递动作则是由拨弹转轮来实现。

图5 传动带结构示意图

（3）自动进单机构的结构设计

进弹机构主要是从炮箱进弹口到炮膛输弹起始位置的结构部分，其他结构暂且不去考虑。于是可以将此部分所需要经过的主要位置做成一个流程图，这样将会很好的展示其过程：

图6 供弹机构总体设计位置流程图

经过综合考虑全可燃药筒的特点、传统转膛或转管自动机的特点，进行原理设计，现设计供弹结构(不包括身管、炮膛、机芯部分)。如图7示，其中的前、后拨弹轮都是由电机带动；炮弹供应采用无链供弹形式，其布局大致如图示：

图7 进弹机构进弹原理

类弹链结构是由相同结构的多块单块链节连接而成的，是通过特殊螺杆螺帽连接起来而最终形成的传输链。单块链节三维图如图8所示：

图8 弹链三维设计设计图

炮弹弹链装配图如下：

图9 炮弹弹链装配图

经过对所设计实体进行组装，可以得到供弹机构三维视图

图10 供弹机构三维视图

（4）输弹机构结构设计

输弹机构的作用，是把输弹起始位置的炮弹，沿输弹线可靠地推入炮膛。在全可燃药筒转管自动机中，主要是炮闩要能够对炮弹进行准确的定位，包括纵向和横向的。三维组装图如下所示：

图11 三维实体图

（5）供输弹机构三维组装图

图12 供输弹机构三维组装图