中国赌城然后计算炮管压应力分布和弹性强度压力,并增添G-5炮所没有的清膛器与炮口制退器

来源:未知作者:装备动态 日期:2019/12/31 06:09 浏览:

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  尽管俄欧斡旋下的新停火协议已经生效,但乌克兰内战双方仍然千方百计地充实战力,提防对手“施放冷箭”。据俄罗斯《军工综合体》报道,乌克兰国防部已向位于基辅的光线设计局订购名为“战斗”的新式炮射导弹,它能用乌军T-64、T-72坦克的主炮发射,且射程远超普通炮弹,堪称攻坚作战的“撒手锏”。

三、发明详述一种采用特制自紧芯轴的用于炮管制造的方法可充分满足上述需求。具体是先根据炮管几何形状和热流输入创制一个温度分布,然后选择适当的炮管锻件材料,再根据温度分布计算锻造炮管热应力并计算自紧工艺的残余应力分布,按照设计压力的可接受强度范围检查最终应力分布,根据各个炮管的特性选择特制的芯轴,提供最佳的残余应力分布,然后将芯轴压入并通过炮管。将芯轴压入并通过炮管的工艺即自紧。自紧使炮管内膛扩张,至少使炮管材料内层发生塑性变形,超过材料的弹性极限或屈服强度,因此在炮管内膛产生残余切向压应力。这些残余应力抵消了炮管发射时内部循环或间歇高压的破坏作用。炮管内膛的塑性变形,超过了材料的弹性极限,增加了服役寿命,其作用相当于增加了炮管材料的强度。可是,来自自紧工艺的残余应力往往导致屈服变形朝着与使用温度下产生的应力相同的方向进行。因此必须限制自紧残余应力,防止炮管内膛在使用温度下产生屈服变形。采用本发明特定自紧方法的一种武器系统类型是安装在由United Defense L. P研制的美国海军先进火炮系统滑动结构内的液体冷却整体炮管,炮管口径155mm,长度为62倍口径,炮管膛压为53,000psi。这种武器系统750发弹持续射速是每分钟12发,需要有外部冷却系统对后座组件和炮管进行散热。冷却液进入系统并流过4个后座组件,流入传热管,然后进入炮管座。冷却液从炮管座流向炮口集合管时直接与炮管接触。炮管承受着很宽的温度分布,因此被迫采用两个独立的冷却控制。液体控制器控制炮管衬套内液体流动速度,独立的冷却水套保证炮管远端部分的流动速度,液体在炮口集合管处集中并从返回管返回到集合管和转移管。根据炮管几何形状和热流量,通过确定最差情况下温度的分布即可实施本发明的制造方法。由现代火炮系统的高发射速度引发的热应力明显使设计过程复杂化,必须要对自紧残余应力进行限制,以便使炮管内膛在使用温度下不会产生变形。发明给出了AGS武器系统炮管后膛的温度和相对位置之间的关系。距离后膛50英寸范围内,因发射药点火,使在下一发弹丸装载时的内膛温度达到780度华氏温度,而在炮口处几乎降低到它的一半。在炮管后膛50英寸范围内的炮管壁厚截面温度对应着内膛温度。下一步需要评估预期温度下炮管的材料性能。本发明描绘了温度梯度对炮管屈服强度的影响。根据ASTM A723(用于高强度压力部件合金钢锻件的技术标准),当炮管后膛温度接近800华氏温度的时候,炮管屈服强度下降了30,000psi。然后计算炮管设计热应力分布。有了几何形状,确定了材料和热载荷,就能计算出自紧残余应力分布。本发明图5描绘了AGS炮管开始60英寸处的最佳自紧变形,这时,弹性/塑性变形与热应力的结合,要求自紧变形的深度是可变的,使过度应变在炮管后膛处应约25%,在膛线起始处仅仅约10%。中心线代表了弹性/塑性界面,是自紧的深度。根据自紧变形分布,计算炮管的压应力分布和弹性强度压力。考虑内膛开裂、强度边界、弹性强度压力和疲劳寿命,要检查最终应力分布。本发明图6根据温度分布,参照由热应力与自紧残余应力相结合产生的Von Mises应力分布,说明了炮管的屈服强度。该锻件的室温屈服强度是165,000psi,图6说明了炮膛开裂的最坏情况。此外,疲劳寿命测定应该超过目前的预期值,炮管最大使用压力可以增加。当炮管设计受热应力分布驱动时,在自紧工艺过程中就很少有误差富余。以前的工艺总是假定内膛直径和屈服强度是均匀的一致的或者自紧膨胀是足够大到超过炮管任何结构上的差别,在这种情况下,只需要一个芯轴。可是,炮管材料性能和内膛直径的变化会使由自紧工艺产生的实际残余应力产生复杂变化。当采用一种较浅的自紧工艺时,这些问题都会被放大。例如,在AGS中,内膛直径变化0.0076mm会导致Von Mises残余应力减少12,000psi。同样,炮管屈服强度减少10,000psi会导致残余应力增加9,000psi。因此,在每个炮管的制造过程中,要集中信息,精确确定哪一个芯轴将会在炮管内产生理想的残余应力分布。这种信息将包括测量材料实际屈服强度的锻件试验记录以及实际测量内膛直径的检测记录。这样,最终炮管的性能变化就能够被更严格的控制。发明原文中图7和图8说明了一个特制芯轴如何能够明显改善炮管性能,这些芯轴是根据具体炮管特性而选择的。在防止内膛开裂的同时,图7的特制芯轴提高了疲劳寿命,而图8特制芯轴增加了弹性强度。一旦计算出自紧变形,就将试验每根炮管检测试样的屈服强度,绘制每根炮管未完成内径的几何形状,根据这些结果,选择适当的芯轴,使炮管得到最佳的自紧变形。对每根炮管来说,芯轴直径、锥度数和恒定直径段的长度都将得到最佳化。AGS炮管的芯轴将由碳化钨制造,芯轴直径变化0.001英寸,恒定直径段的长度在0.25和0.75英寸之间,将芯轴压入炮管所需的压力范围在400到700kip。当自紧完成时,对炮管外部进行切削加工达到其最终直径,然后去除炮管内剩余材料,分别施加校验射击压力和服役温度,最后同时施加校验压力和服役温度。本发明以流程图形式描绘了该工艺的一个具体实例。计算出最差情况下炮管热分布后(最差情况根据炮管几何形状和炮管材料的热流量特性确定),计算炮管屈服强度,采用标准程序,如采用ASTM A723作为一个模式,计算最大残余应力分布。然后计算炮管压应力分布和弹性强度压力,锻造炮管到规定尺寸。收集制造芯轴所必须的信息,绘制炮管内膛直径,试验炮管屈服强度。将上述步骤所获得的信息用于制造芯轴,然后将芯轴压入炮管,切削加工炮管到规定外部直径和内径,完成炮管加工。

G-5炮管为45倍径,1970年代台湾不具备5米长无缝钢管制造技术,202厂将两根无缝钢管以热套接合的方式接成7米粗胚,又重新设计了炮闩与半自动装填器,并增添G-5炮所没有的清膛器与炮口制退器,在1979年9月17日,花了5个月将G-5复制成功,试制火炮命名XT-69,试射结果以标准最大膛压搭配M107高爆弹下最大射程为25公里,虽远于当时陆军标准师级主力155公厘T-65,但仍与南非原版有相当差距。

  “老法师”研制新导弹

结构特点

  与炮弹相比,导弹具有射程远、命中精度高、杀伤威力大等优点。炮射导弹就是使用坦克炮发射导弹,将精确制导技术与常规坦克炮有机结合。据悉,乌克兰光线设计局拥有炮射导弹的领先技术。

增程弹与一般传统炮弹不同,外型更流线,更细长,弹体上有稳定翼以及密封胶圈,两轴4轮的辅助动力装置改成单轴两轮,液压驱动装置也做了修改并置于脚架内,可防止碰撞的损坏。

  光线设计局全称为“光线国家控股设计局”,成立于1965年,是前苏联专门负责生产特种航空武器和反坦克武器的机构。早年,光线设计局主要研制移动式飞行轨迹探测器,利用该系统可对导弹的飞行和打击过程进行检测分析。从1979年起,光线设计局转为研制与炮射导弹有关的制导控制系统,俄军坦克使用的9M119导弹就配备了光线设计局制造的电子陀螺稳定器,其作用是保持导弹的飞行姿态稳定。

  值得一提的是,光线设计局开发的稳定器具有较强的抗干扰能力和抗过载能力,即便炮射导弹被高膛压火炮以高速打出,仍能正常工作。

  其实,光线设计局在2008年就对外发布了“战斗”炮射导弹系统。不过,可惜的是,由于“战斗”导弹必须集成到乌克兰国产“堡垒-M”坦克上才能发挥威力,这意味着乌克兰坦克的销售业绩间接影响着“战斗”导弹的销量。结果,受“堡垒-M”坦克销售不畅的影响,“战斗”导弹长期“待字闺中”。直到去年乌克兰东部武装冲突升级,乌政府军连遭败绩,总统波罗申科不得不重整军工,并要求兵工厂以“战时速度”补充部队损失掉的装备。在一片“自己武装自己”的喊声中,光线设计局的“战斗”导弹也被乌克兰国防部想起,确定安装在翻新的T-64BM主战坦克上,以便对东部民兵形成某种“威慑”。

  真正的“战斗”很复杂

  按照乌克兰军方的标准化命名,一套完整的“战斗”导弹系统应该叫作“综合坦克炮射制导武器”,它包括炮长用半自动电视定位激光火控系统、激光控制通道、自动化组件、变压器、G-621-1UT导弹弹体以及S01M02检测仪等多个部件。

  需要指出的是,许多媒体所说的“战斗”导弹,实际专指G-621-1UT导弹弹体,但如果没有其他的配套设施,“战斗”导弹就只是一件废物,无法发挥丝毫威力。正因为如此,兵工厂在改装T-64BM坦克之初,就邀请光线设计局工程师参与,尽可能实现炮射导弹与坦克火控系统的高度集成。

  具体到G-621-1UT导弹,它包含2个部分,分别是导弹主体和投射器。后者可将导弹推出炮膛,协助导弹打开闭锁保险,并向目标发出激光束,引导导弹飞向目标。据介绍,当坦克以30千米/小时行驶时,这种炮射导弹仍可打击时速低于70千米/小时的移动目标,打击静止目标更是不在话下。另外,该系统从行军状态转入战斗状态所需时间不超过3分钟,反之亦然。

  至于“战斗”导弹主体,弹体长1083毫米(弹头675毫米,弹尾408毫米),弹径125毫米,重约30.45千克,采用半主动激光制导方式。其中又可分为控制室、火箭发动机、串联式聚能战斗部、尾舱和弹托等5个部件。控制室接收处理由尾舱传输来的制导信号,并把它们转换成控制方向舵所需的控制信号;火箭发动机使用固体燃料,当导弹离开炮管后,发动机自动点火,燃料燃烧后产生的大量气体从喷嘴喷出,为导弹提供飞行动力;串联式聚能战斗部由导引装药与基本装药组成,导引装药用于击穿爆炸反应式装甲块,基本装药用于摧毁目标基础装甲并产生爆炸;尾舱内安装有一个激光接收机,用于接收与坦克相连的投射器发射的激光,并将接收到的光信号(来自坦克的制导信号)转变成电信号,然后传输给控制室。

  据称,由于采用了新设计新工艺,“战斗”导弹的串联式战斗部可有效攻击安装有爆炸式反应装甲和间隔装甲的目标,最大破甲厚度提高到800毫米均质钢板。

  由于“战斗”炮射导弹的有效射程超过5千米,这一射程甚至能把掠地飞行的武装直升机逼出其有效射程,从而大大降低坦克遭受武装直升机猎杀的风险。正是基于对“战斗”炮射导弹系统的信任,乌克兰陆军希望在翻新的T-64BM以及新造的T-84主战坦克上普及这种“撒手锏”。

  或防范俄军坦克入境

  军事专家分析,新签署的乌克兰境内停火协议并不稳定,冲突随时可能爆发。更重要的是,之前发生的冲突并非简单的“反恐行动”,而是混合多种作战特点的“特殊战争”。乌军所面对的东部民兵也绝非乌合之众,他们拥有各种先进武器,甚至有大量操作这些武器的“志愿兵”。基辅方面多次指责俄罗斯输送大批正规军和技术装备到乌东部参战,但俄政府对此予以坚决否认。

  乌克兰媒体声称,来自俄罗斯的“志愿军”和重武器令乌东民兵变成“准正规军”,同时也迫使政府军不得不提升武备。考虑到东部战场出现了民兵驾驶的T-72B/BM坦克,乌军现役的T-64、T-62坦克必须进行技术升级,否则无法抗衡。

  按照军事专家的看法,乌克兰并不缺传统武器平台,但它们都需要改造升级,乌军当前最急需的装备无非两类:第一类是侦察设备,用于搜寻敌踪、锁定目标;第二类就是大威力精确打击弹药,尽可能一次攻击就击毁目标。从这个意义上看,配备“战斗”炮射导弹系统的T-64BM坦克有望使乌克兰军人恢复一定的信心。(田剑威)