火炮设计理论(炮身设计)

1 30～60
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§2.1 概述
2.1.3 导向部（膛线部） 导向部 膛线 右旋膛线 左旋膛线 膛线的作用
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§2.1 概述
膛线的结构：
阳线 阳线宽
阴线 阴线宽 根部园角 膛线深 深膛线 浅膛线 渐紧膛
线 膛线条数 导转侧
d t
ab
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§2.1 概述
缠角 等齐膛线 渐速膛线 混合膛线
缠度
πd
α
(1)身管内膛结构设计 (2)身管外部结构设计 (3)炮尾炮闩结构设计 2）强度设计
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§2.1 概述
2 炮身的结构设计 2.1 内膛结构
药室部
导向部
坡膛
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§2.1 概述
2 炮身的结构设计 2.1 内膛结构
2.2.1 药室： 发射前容纳/承装发射药(及药筒)；击发后提供火药正
常燃烧空间的炮膛部分。 药室容积由内弹道设计确定，药室结构形状取决于炮弹
对药室具有严格的尺寸和形状以及公差、表面加工质 量要求，加工过程中要严格控制和检查。
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§2.1 概述
药筒分装式药室： 适用于药筒分装式炮弹的药室，先装弹丸，再装药筒及
发射药。 药室结构形状由药筒的外形结构形状确定。
药筒分装式药筒有两种结构形式： 一种与定装式药筒相同，仅药筒口部较短； 另一种药筒仅有药筒主体。 对应第一种药筒，药室也与定装式药室相同，仅园柱部
L=ηd
tg
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§2.1 概述
2.2 身管的外部结构设计 首先满足强度要求 在此基础上满足其他要求： 身管与其他零部件可靠，拆装方便； 身管外形要满足炮身后坐复进导向要求； 满足总体对重量和质心的要求； 身管要有足够的刚度； 身管更换要方便； 外形工艺性要好。
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§2.1 概述
2.3 炮尾炮闩的结构设计
FRFf FFT
惯性力 炮身后坐加速度
a 1 M0
Fpt FR
惯性力
FJx MxaM M0x FptFR
mx 24
§2.1 概述
扭矩 切向分力
F t N c o fs s in
扭矩
M h zntd F 2 t 1 2 nc N o fs sid n t
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§2.1 概述
3.2 设计压力曲线
火炮设计理论
主讲：张相炎 教授
南京理工大学火炮教研室
联系电话：84315581
第二章 炮身设计
§2.1 概述
1 炮身 1.1 炮身
完成炮弹的装填和发射，并赋予弹丸 初速和方向的火炮主要部件。
1.2 炮身的作用 1.3 炮身的组成
承受火药气体压力，引导 弹丸运动。
炮尾
身管
炮闩
炮口装置 2
§2.1 概述
结构及装填方式等。 药室分为药筒定装式药室、药筒分装式药室、药包分装
式药室。
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§2.1 概述
药筒定装式药室： 适用于定装式或半定装式炮弹的药室。 药室结构形状与药筒的外形结构形状基本一致。
药筒定装式药室组成： 药室主体（1/40～1/120） 连接锥体（1/5～1/10） 园柱部（锥度很小）
药室与药筒之间存在一定间隙 间隙的大小取决于药筒的强度 一般药室底部径向间隙为0.35mm～0.37mm 连接锥体径向间隙为0.2mm～0.8mm 园柱部径向间隙为0.2mm～0.5mm
§2.1 概述
炮膛合力 膛内时期
Ft St pt
dt
pt
d
F kSt Spt
F z ns N i n fc o s
FptFt Fk Fz
Fpt 1112m mdySp
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§2.1 概述
后效期
FRT1Sgp
后效期的炮膛合力
FptFt FkFRT
t
Fpt Spge b
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§2.1 概述
后坐阻力
设计压力曲线：又称作用压力曲线，是指在发射条 件下，身管各截面所承受的最大压力沿炮膛轴线方向所 构成的曲线。它是身管强度设计的基本依据。
px pd12m 1m y d1xl22
pt
pd
1
my
21md
p1l l0
pxdxpd131q
pt ppd
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§2.1 概述
平均压力曲线
L m L m 2 ～ 3 d
较短； 对应第二种药筒，药室仅由药室主体（基本锥体）和园
柱部组成。
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§2.1 概述
药包分装式药室： 药包分装式:先装弹丸，再装发射药包。 药包分装式药室:
紧塞园锥
园柱本体 前园锥
紧塞园锥与专用紧塞具想配合，以密闭火药气体； 紧塞园锥的锥角一般为28º～30º；
园柱本体取决于药包的结构、尺寸和装药量； 当药室扩大系数较小时，可以省去前园锥。
1.4 身管的分类 （1）按内膛结构分
线膛
滑膛
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§2.1 概述
（2）按身管结构分
单筒身管 活动身管
紧固身管（筒紧、丝紧、自紧、复合材料身管）
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§2.1 概述
1.5 对炮身的战术技术要求 足够的强度； 足够的刚度； 足够的寿命； 满足总体要求； 满足材料要求。
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§2.1 概述
1.6 炮身设计的主要内容 1）结构设计：
2.3.2 炮闩 炮闩 非自动炮闩； 半自动炮闩； 自动炮闩。
纵动式炮闩； 横动式炮闩； 起落式炮闩； 摆式炮闩等。
楔式（横楔式、立楔式）炮闩； 螺式炮闩（连续螺纹、断隔螺纹、阶梯断隔螺纹）等。
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§2.1 概述
3 炮身的强度设计
p,F
3.1 发射时炮身受力
（1）径向作用力
（2）轴向作用力
o
l百度文库
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2.3.1 炮尾 炮尾 炮尾与身管的连接关系： 炮尾与身管制成一体； 炮尾与身管被筒制成一体； 炮尾与身管由螺纹连接； 炮尾与身管通过连接筒连接。
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§2.1 概述
炮尾结构外形 圆形结构； 方形结构。
炮尾与炮闩结合情况 楔式（横楔式、立楔式等） 螺式（连续螺纹、断隔螺纹、阶梯断隔螺纹）等。
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§2.1 概述
pm
o
Lys Lm Lm'
平均压力曲线的特点
pg
Lg L
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§2.1 概述
高低温压力曲线： 1）考虑膛内压力分布；
Lm Lm1.5d
ptm
pdm
pdk
o
Lys Lm Lm' Lk
pdg Lg L 28
§2.1 概述
2）考虑环境温度影响： 标准温度（常温）：+15℃ 高温：+50℃ 低温：-40℃ 温差：Δt=t-15℃ 压力全冲量修正：I’k=Ik(1-mIkΔt) 火药的燃烧速度修正：u’1=u1/I’k 根据修正后的火药的燃烧速度，可以分别计算出常温
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§2.1 概述
药室设计时应注意如下几点： 弹丸装填到位后，必须保证内弹道设计 所确定的药室容积； 弹丸装填到位后，尽可能保证内弹道设 计所确定的药室长； 保证便于装填和容易抽筒； 工艺性要好。
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§2.1 概述
2.1.2 坡膛 坡膛
坡膛的作用 坡膛的锥度 两段园锥组成的坡膛
1 5～10
1 10