电流变液反后坐技术具有如下优势:
(1)可以简化驻退机的结构,使加工工艺大大简化;
(2)为单一火炮的多弹种发射提供可选择的后坐阻力;
(3)解决火炮迟发火,瞎火状态下后坐超程等问题,提高武器安全性;
(4)新驻退机的保养和维护更加简单、方便;
(5)为轻量化车辆的顶置火炮或无人炮塔提供有力的技术支撑;
(6)为全电战斗车辆提供技术支持。
1。2 国内外研究状况
目前世界各国,中大口径坦克炮仍都采用传统的节制杆式或筒壁带沟槽的驻退机,并结合复进机通过对称布置的方式来提高火炮后坐时的平稳性。反后坐装置总体技术水平没有大的发展和关键技术的突破。近年来,各国也致力于磁流变技术反后坐装置的研究,比如美国的“多功能火炮与弹药系统高级演示技术”项目中,就将磁流变反后坐装置技术作为一项关键技术,但也没有实质性的进展。而将电流变液应用于驻退机的相关研究更少。
目前国内大中口径坦克炮用驻退机一般均采用传统的带复进节制器的节制杆式驻退机。近年来,国内相关单位也对火炮磁流变技术反后坐装置结构设计、磁路分析和动力学建模进行了探索性研究,但没有实质性的进展。随着科技的发展,人们的视角开始转向电流变这一技术, 而根据介电极化理论设计和制备的传统型电流变液存在剪切应力较低,难以满足工业实际应用要求的缺点。2003年,研究人员首次发现用尿素包覆的草酸氧钦钡纳米粒子能够产生巨大电流变效应,解决了长期以来电流变液剪切应力较低的历史难题。研究认为巨大的电流变效应的产生是由包覆在纳米粒子表面的尿素薄层界面效应引起的。国内研究电流变阻尼器的项目有很多,并且一部分电流变阻尼器已经成功应用于汽车、飞机、桥梁上,但是应用于火炮驻退机的电流变阻尼器的研究仍然很少。
1。3 本文的研究工作论文网
本课题拟研制一套能应用于某型号坦克炮的电流变驻退机装置。本文中以流体运动力学及电流变阻尼器设计的相关知识为基础,通过计算分析,主要设计一个应用电流变技术的可以满足传统火炮射击条件的驻退机。故主要实现的任务如下:
1)后坐阻力FR的拟定:根据火炮发射时的炮膛合力Fpt并结合传统驻退机的液压阻力变化曲线,拟定应用电流变技术的新型驻退机的后坐阻力图;
2)后坐速度分析:通过Fpt和拟定的FR的变化规律,根据动能定理,得出后坐速度随时间变化曲线图;
3)后坐位移分析:通过后坐速度的变化关系,将后坐速度进行积分,得出后坐位移随时间变化曲线图;
4)电流变驻退机基础尺寸确定:根据后坐位移的最大值以及火炮口径,结合传统驻退机的设计经验,确定电流变驻退机的基础结构尺寸;
5)实际后坐阻力计算:根据设计的电流变驻退机的基本尺寸,结合电流变液体的相关特性,计算实际后坐过程中后坐阻力的变化曲线;
6)实际后坐阻力与拟定后坐阻力的比较:将实际计算所得的后坐阻力与拟定的后坐阻力进行比较;
7)三维建模:将所设计的驻退机进行三维建模。
2 电流变效应的概念、机理与应用
2。1 电流变效应的基础概念
电流变液是将纳米颗粒与绝缘液体混合而成的复合胶体。电流变效应是指电流变液体在施加电场的情况下,电流变液体的黏度在一定的剪切速率下,发生明显的、可逆的、连续的、无级的、可控的变化的现象。当电压为零时,颗粒随机分布于液体当中;当电压大于零时,颗粒排成键分布于液体当中;当电压远大于零时,颗粒排成柱分布于液体当中。这种变化可以使电流变液体变稠、变硬甚至固化并停止流动。而当所施加电场变弱时,固化的电流变液体又可以逐渐变稀至原来的状态(如图2。1所示)。电流变液体的这种特性,使其拥有非常广阔的应用前景。