劉薇娜 王澤震 江明義 馬俊英

（1.長春理工大學機電工程學院，吉林 長春 130022；2.中國人民解放軍63853部隊，吉林 白城 137000）

火炮射擊后，會在身管內(nèi)壁殘留大量的黑色物質(zhì)，俗稱為積碳，積碳的存在會影響火炮的射擊精度和使用壽命，必須及時去除。因此，對火炮身管的清洗保養(yǎng)，是火炮日常維護的一項重要工作，目前，由于火炮清洗裝置未能廣泛應(yīng)用，仍然采用人工清洗方式； 傳統(tǒng)人工清洗勞動強度大，清洗效率低，清洗效果一般，不能滿足現(xiàn)代化戰(zhàn)爭快速反應(yīng)的要求，所以研制適合野外環(huán)境下工作的、清洗效率高的、清洗效果好的火炮清洗裝備已刻不容緩研。

1 清洗裝置的組成

清洗裝置主要由清洗系統(tǒng)和支撐平臺兩部分組成。整體結(jié)構(gòu)如圖所示。

1.1 清洗系統(tǒng)

清洗系統(tǒng)是清洗裝置的重要組成部分，是實現(xiàn)清洗功能的關(guān)鍵；人工清洗方式的優(yōu)點是動作簡單可靠，清洗容易，不足是費時、費力、清洗效果不穩(wěn)定，利用機械的效率高、重復工作的一致性好的特點可以克服這一問題，所以，清洗系統(tǒng)采用仿人工清洗方式，清洗系統(tǒng)運動包括：進給運動和擦拭運動。利用電機經(jīng)減速齒輪驅(qū)動曲軸轉(zhuǎn)動，通過連桿帶動滑塊及清洗桿作快速往復運動，實現(xiàn)小范圍擦拭運動，另一部電機經(jīng)減速器驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，螺母帶動滑盤底座沿絲杠方向作直線運動，實現(xiàn)清洗把的大范圍進給運動。由擦拭運動和進給運動相互配合完成全部的清洗工作，由于工作過程中，清洗桿的運動方式與人工清洗時相似，所以稱作仿人工清洗方式。

1.2 支撐平臺方案設(shè)計

支撐平臺的作用是支撐清洗機構(gòu)，并調(diào)整清洗機構(gòu)的空間位置，使清洗把中心線與火炮身管中心線在一條直線上，并使其固定不動，保證清洗工作的有效進行；支撐平臺能夠?qū)崿F(xiàn)行走支撐、水平移動、水平旋轉(zhuǎn)、俯仰調(diào)節(jié)、垂直升降5個功能：

（1）行走支撐功能：底盤底部安裝有兩對車橋和四個液壓支撐，可以牽引，調(diào)整清洗裝置水平，并與地面實現(xiàn)支撐固定。

（2）垂直升降功能：升降臺與底盤之間采用液壓驅(qū)動，可以沿垂直方向上下移動，液壓缸底部與底盤固定，液壓桿與升降臺連接，液壓桿伸出時，把升降臺頂起一定高度，收縮時，升降臺落下，實現(xiàn)垂直升降。

（3）水平移動功能：升降臺上安裝了矩形導軌，平移架底部為矩形滑塊，采用絲桿驅(qū)動，平移架可以沿導軌水平移動。

（4）水平旋轉(zhuǎn)功能：平移架與旋轉(zhuǎn)臺之間安裝有圓周軸承，外圈帶有輪齒，與平移架固定，內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)臺固定，旋轉(zhuǎn)臺安裝有轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置底部有小齒輪，通過齒輪嚙合可以使小齒輪帶動旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動繞大齒輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)。

（5）俯仰調(diào)節(jié)功能：導軌基座與旋轉(zhuǎn)臺之間，末端采用軸連接，前端端采用旋轉(zhuǎn)支撐連接，當旋轉(zhuǎn)支撐旋轉(zhuǎn)時可以將導軌基座前端頂起，末端繞連接軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)俯仰調(diào)節(jié)；

2 工作原理及特點

2.1 工作原理

具體工作過程：炮火射擊后，火炮身管調(diào)整至水平位置，等待維護，將清洗裝置牽引至指定區(qū)域，放下四個液壓支撐，與地面固定，啟動升降液壓缸，使清洗把達到火炮火線高度，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手柄與平移調(diào)節(jié)手柄，使清洗把與火炮身管對中，啟動進給機構(gòu)電機，使清洗把刷頭深入火炮內(nèi)膛，開啟清洗液泵，向內(nèi)膛輸入清洗液，啟動擦拭運動機構(gòu)驅(qū)動電機，開始工作；通常情況，清洗把進給一次就可以清洗干凈內(nèi)膛，回程時不需要工作，回程前，先關(guān)閉清洗液泵，然后關(guān)閉擦拭運動機構(gòu)驅(qū)動電機，進給電機反轉(zhuǎn)，退回到初始位置，關(guān)閉進給電機；然后調(diào)節(jié)支撐平臺，使清洗裝置退回初始位置，清洗工作結(jié)束，收回液壓支撐，清洗裝置牽引至下一工作處。但對于清洗困難的情況，可以回程時仍然工作，反復進給幾次，至達到滿意清洗效果。清洗液采用回收利用的方式，回收回來的清洗液經(jīng)過濾繼續(xù)使用。

2.2 工作特點

（1）能夠及時高效的開展工作

本文研制的清洗裝置為可牽引式，能方便運到戰(zhàn)場或訓練場上，能夠隨時隨地快速開展工作，高質(zhì)量、高效率的就地完成對火炮內(nèi)膛進行清洗；并且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，機械動作調(diào)節(jié)靈活，能實現(xiàn)與地面的固定及支撐、垂直升降，水平移動、水平旋轉(zhuǎn)、俯仰角調(diào)節(jié)等功能，能適應(yīng)不同惡劣環(huán)境，對場地環(huán)境依賴性較低。

（2）清洗裝置通用性好，可適用于不同口徑火炮的清洗工作

本文研制的清洗把由清洗桿和刷頭組成，可組合成不同長度，不同型號的清洗把，清洗裝置只需更換清洗把，就可使設(shè)備滿足不同型號火炮的清洗需要，既提高了適應(yīng)性，又降低了設(shè)備研制成本 。

（3）不僅能適合滑膛炮的清洗，更能適合線膛炮的清洗，可去除陰陽膛線交界處的死角

本文設(shè)計的刷頭可以旋轉(zhuǎn)，在膛線的作用下，刷頭作橫向往復直線運動的同時，還會產(chǎn)生沿圓周方向的旋轉(zhuǎn)運動，刷頭上刷毛的運動就是直線運動和旋轉(zhuǎn)運動的合運動，沿著膛線方向的運動，此時清洗效果最好。

（4）清洗效果穩(wěn)定

以機械代替人工工作，可以保證擦拭運動頻率始終不變，保證了同一門火炮內(nèi)膛清洗效果一致，并且擦拭頻率遠大于人工擦拭頻率，擦拭效果明顯提高。

（5）清洗液循環(huán)利用

本文設(shè)計應(yīng)采用清洗液循環(huán)回收利用的方式，對使用過的清洗液回收、過濾、再利用，降低浪費，較少污染。

3 清洗裝置設(shè)計要點

3.1 電機選擇

結(jié)合清洗裝置的工作特點，分別選擇了兩部普通交流異步電動機，功率分別為7.5kW和2.2kW，并為清洗裝置配備了車載交流發(fā)電機，可以隨時獲得電源。

3.2 支撐平臺設(shè)計

支撐平臺的俯仰調(diào)節(jié)、水平旋轉(zhuǎn)、水平移動、垂直升降和行走支撐五個功能從上至下依次布置，可以是清洗裝置工作時，支撐平臺受力條件得到改善，提高支撐平臺的穩(wěn)定性。

3.3 桅桿式設(shè)計

以三根鋼管桅桿作為升降臺的到向裝置，不僅可以克服工作時產(chǎn)生的水平力，減輕對液壓缸的橫向剪切作用，還可以簡化結(jié)構(gòu)，減輕支撐平臺重量。

3.4 驅(qū)動液壓缸選用

驅(qū)動液壓缸選用時要充分考慮裝配空間、行成以及載荷，所以本文采用重載型單作用多級液壓缸作為升降臺的驅(qū)動液壓缸。

3.5 導向套設(shè)計

導向套為空心薄壁鐵管，前端下方有一排清洗液回流孔，在調(diào)整支撐平臺時，可以以導向套相對于火炮身管的位置作為參考，以導向套與火炮身管對準作為對中過程結(jié)果的衡量標準。

結(jié)語

研制的火炮內(nèi)膛清洗裝置，適用于野外作業(yè)，對環(huán)境的適應(yīng)性較強，可在惡劣天氣下使用；清洗效率高，避免了以往清洗裝置對大量人力、物力資源以及清洗時間的浪費；清洗力較大，尤其適用于火炮發(fā)射后的頑固殘留物的清洗。總之，本文研制的清洗裝置始終以實用性和適用性為原則，是一款操作簡便、功能性強的清洗裝置。

[1]劉慶君，劉增文，邱家敏.火炮炮膛擦拭工藝綜述[J].國防制造技術(shù)，2010（01）：63-67.

[2]徐正達.智能炮管清洗機器人的研制[D].浙江大學，2010.

[3]趙京鶴.炮管內(nèi)膛清洗機研制[D].長春理工大學，2008.