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火炮系统防冲击、防振动高低温湿热环境射击试验箱设计-上海精宏实验设备有限公司

[导读]常规上海精宏实验设备有限公司环境试验箱是用来考核试件在高低温、湿热情况下试件的性能情况,对环境箱来说属于静态试验,而火炮系统高低温、湿热环境试验箱是考核火炮自动机在高低温、湿热环境火炮系统的作战能力情况[2]。

GJB 5148[1]对火炮系统提出了环境试验考核要求,要求考核火炮自动机在高低温环境下零部件的强度、机构动作的可靠性、以及射击指标能否满足火炮作战要求。本文主要介绍了一种火炮系统防冲击、防振动高低温湿热环境射击试验箱的设计,与普通环境试验箱不同处在于,在保障设备稳定工作的条件下,可进行火炮系统实弹射击试验,其中一个主要功能就是防火焰冲击波、能耐受火炮射击过程中产生的振动冲击,在非标设备设计领域具有一定的挑战性。

常规环境试验箱是用来考核试件在高低温、湿热情况下试件的性能情况,对环境箱来说属于静态试验,而火炮系统高低温、湿热环境试验箱是考核火炮自动机在高低温、湿热环境火炮系统的作战能力情况[2]。高低温、湿热环境试验箱箱内温度高温达100 ℃,低温达零下-70 ℃,火炮自动机在极限温度储存一定时间后进行实弹射击试验,根据火炮性能参数,在实弹射击过程中,火炮后坐力最大可达8 t以上,安装火炮台体基座振动加速度达几G以上,同时在实弹射击过程中伴随出现弹壳抛落可能击中箱体内壁现象,火炮射击窗口及箱体前壁长时间受高温火焰烧蚀,材料表面会出现老化烧蚀现象,由于是实弹射击步入式射击环境箱,受收弹工事、射击安全限制,与常规步入式环境箱不同的是,该环境箱体需嵌入试验靶场——射击靶道,系统蒸发器、加热器、风机、加湿器等需安装于环境箱顶部[3,4],箱顶负载较大,在实弹射击过程中,箱体振动严重,同时,火炮实弹射击后产生大量有毒有害气体在箱体内部,箱体内部仅前方有射击窗口,火药气体无法及时排放,工作人员无法进入箱体进行操作;鉴于上述情况,我们设计一套专门用来防冲击、振动环境试验箱如图1所示。

1防冲击、防振动高低温湿热环境射击试验箱设计

1.1防冲击振动整体支撑框架结构设计

防冲击振动整体支撑框架结构采用3 mm璧厚的80 mm×40 mm矩形管焊接而成,整体框架为长3 630 mm、宽2 680 mm、高2 710 mm倒“U”型结构,防冲击振动内部通道骨架支撑架结构图如图2,框架由梁柱结构组成,左右两侧分别采用6根矩形管垂向支撑,顶部分别由横向6根纵向4根矩形管交错焊接并与左右两侧支撑管一一对应焊接而成,根据结构应力计算分析,系统承载能力大于2 t,而用于安装顶部制冷蒸发器、除湿蒸发器、加热器等设备总质量约1 t,系统承载能力远大于负载。根据设备安装位置采用不同尺寸槽钢连接成网格结构,防冲击振动整体框架结构与环境箱地面支撑钢板固联,形成不可移动整体结构,与之相对应支撑管支柱与横梁焊接点增加加强筋,以提高整体框架的刚度及抗振能力,防冲击振动整体支撑框架结构为制冷蒸发器、除湿蒸发器、加热器等设备提供安装平面,同时提高箱体整体防冲击振动能力。

1.2防冲击振动保温围护结构设计

防冲击振动保温围护结构四壁与顶层保温围护结构采用0.7 mm厚喷塑镀锌彩色钢板 + 150 mm厚硬质聚氨酯泡沫+ 2 mm 304不锈钢板+3 mm 304不锈钢板,2 mm为里层内板,底部、四壁2 mm板以及防冲击整体支撑框架矩形管整体结构采用满焊模式构成整体框架,此保温围护结构框架嵌入某射击靶道后,形成不可移动的整体框架部分,3 mm不锈钢复合拼装板通过螺接方式安装于2 mm里层内板上,“3+2”整体结构起到射击时防止弹壳抛落冲击箱体内胆造成箱体损坏作用。弹壳冲击损坏箱体内壁,更换其中损坏的3 mm不锈钢复合拼装板即可,对整体结构无影响。箱体底板整体厚度为150 mm,内箱第一层为3 mm厚SUS304防滑不锈钢板。第二层为2 mm厚SUS304不锈钢板,模式同四壁“3+2”mm不锈钢模式,便于更换;第三层为10 mm厚环氧隔热板,第四层为承重木方,木方与木方之间间隔860 mm,间隔之间采用隔热防火聚氨酯泡沫填充作为箱体底板保温层,外板为1.5 mm厚彩钢板。箱体底板承载能力为3 000 kg/m2。



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