專利名稱:氣動(dòng)能連散射炮防御導(dǎo)彈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提供一種氣動(dòng)能連散射炮的構(gòu)造，用于近距離攔接敵導(dǎo)彈，也可以供遠(yuǎn)距離 攻擊的軍事裝備，簡(jiǎn)稱氣射炮。(l)它以"多級(jí)內(nèi)串聯(lián)雙重增壓雙圓弧齒輪泵"專利申請(qǐng)?zhí)?2008100901799，為本氣射炮提供強(qiáng)大連續(xù)噴射氣體的動(dòng)力，使彈丸在炮管內(nèi)不斷加速飛行， 獲取很大動(dòng)能，達(dá)到遠(yuǎn)散射。當(dāng)發(fā)射鋼珠，氣流處于超聲速M(fèi)a〉1馬赫，飛離炮口時(shí)借拉伐 爾管擴(kuò)散，形成很大圓錐體散射殺傷面積。再加上遙控氣射炮方位角及高低角，使之不斷變 化，使炮射擊形成很大防御空間，又可將多炮互聯(lián)成網(wǎng)，可以殲滅敵導(dǎo)彈飽和攻擊。(2)它 也可以設(shè)計(jì)成多根小炮管并排裝，增寬防御面積:它也可以發(fā)射帶傾斜尾翼的各類炮彈頭(如 榴散彈、穿甲彈頭等)；它可以將炮管巻成園形，使鋼珠加速路線大大增長(zhǎng)，借此獲取更大 動(dòng)能；它還可以設(shè)計(jì)成超大功率，發(fā)射小型導(dǎo)彈，使之獲高的初速后再點(diǎn)火加速，達(dá)到大大 增程?？傊€可為系列氣射炮設(shè)計(jì)提供諸多可變化參數(shù)！ (3)它屬于無(wú)聲連續(xù)冷發(fā)射， 隱蔽性好不污染環(huán)境。(4)它可借炮塔即儲(chǔ)氣罐，能在極緊急情況下，導(dǎo)彈即臨，泵尚來(lái)不及 啟動(dòng)供氣之前，可先借罐內(nèi)儲(chǔ)存高壓氣體的壓力，打開氣閥瞬間即可發(fā)射還擊，贏得極寶貴 的攔擊敵導(dǎo)彈、敵機(jī)偷襲的時(shí)間，達(dá)常備不懈。(5)它可手動(dòng)或借中心遙控來(lái)操縱炮，而彈 丸用氣流從彈庫(kù)自動(dòng)輸送，達(dá)到不用炮長(zhǎng)瞄準(zhǔn)和彈藥手裝填，高效連續(xù)遠(yuǎn)散射。綜前述，當(dāng) 將它裝在兵艦上，可大大化簡(jiǎn)原火控系統(tǒng)裝置，及減少原炮班的人員編制，構(gòu)筑艦上導(dǎo)彈防 御。更因?yàn)槊總€(gè)廠礦企業(yè)，都有完備的供配電設(shè)施，可為本泵、本炮方便提供動(dòng)力，在戰(zhàn)時(shí) 可構(gòu)筑基干民兵導(dǎo)彈防御網(wǎng)—。因?yàn)?，?guó)土遼闊戰(zhàn)時(shí)僅僅靠軍隊(duì)防空遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，大中小城市縣 以至集鎮(zhèn)，都可借此獨(dú)立防空。這是防空理念徹底更新，也是對(duì)武器離不開火藥舊觀念的拋 棄.屬嶄新動(dòng)能武器研究領(lǐng)域！
二. 背景技術(shù)：
2. 1空艦導(dǎo)彈難防，英阿馬島之戰(zhàn)，阿用兩枚"飛魚"導(dǎo)彈，擊沉英化數(shù)億英鎊剛下水 的"謝菲爾德"號(hào)驅(qū)逐艦，另一次又擊沉"大西洋運(yùn)送者"。在〈中國(guó)海軍應(yīng)加強(qiáng)攔截巡航 導(dǎo)彈的能力〉一文中指出對(duì)巡航導(dǎo)彈的防御難度非常之大，小巧玲瓏能按程序，利用地形 隱蔽，目標(biāo)更是難以探測(cè)。例如，距離地面50米飛行的目標(biāo)，僅僅利用地球曲率，就可以 接近到37公里時(shí)才被地/?；走_(dá)發(fā)現(xiàn)。這樣發(fā)現(xiàn)敵導(dǎo)彈后，只有很短很短的反應(yīng)時(shí)間和很 小的射擊距離。另外，在<尋的導(dǎo)彈新型導(dǎo)引規(guī)律> (周荻著)一書中指出用導(dǎo)彈殲擊導(dǎo) 彈"在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中要獲得相對(duì)距離，相對(duì)速度，以及目標(biāo)加速度的精確測(cè)量是十分困難 的"。因此，如何反導(dǎo)彈難度太大，就是看見(jiàn)導(dǎo)彈飛臨,目前也還缺乏極其有效的可用武器。 本人是退伍炮兵，深知用古老的火炮，巳根本無(wú)法攔截千里之外來(lái)偷襲智能的導(dǎo)彈。更苦于前 述，即便用空對(duì)空導(dǎo)彈或艦載防空導(dǎo)彈，也難絕對(duì)會(huì)擊落神鬼莫測(cè)偷襲的導(dǎo)彈.，而只要被一 二枚漏網(wǎng)導(dǎo)彈所命中，就難逃脫英艦相同的命運(yùn).。正是導(dǎo)彈防御問(wèn)題制約海軍的發(fā)展。大 城市戰(zhàn)時(shí)如何防御敵導(dǎo)彈？更是極其棘手的大難題。本氣射炮無(wú)疑希望填補(bǔ)此國(guó)內(nèi)外導(dǎo)彈 近距離防御武器,極其重要的空白！也希望提供遠(yuǎn)距離進(jìn)攻的動(dòng)能武器。
2. . 2讀〈烏賊噴墨給了靈感20年研制終于成功一"槍"打出百萬(wàn)發(fā)彈藥〉文， 一名澳大 利亞商人麥克 奧維爾發(fā)明了一種可以達(dá)到單管射速每分鐘6萬(wàn)發(fā)的武器一」"金屬風(fēng)暴"， 在一分鐘內(nèi)就能從36個(gè)槍管發(fā)射IOO萬(wàn)余發(fā)彈藥。令美國(guó)國(guó)防部宣布放棄已研制多年，耗 資高達(dá)110億美元的"十字軍戰(zhàn)士"火炮項(xiàng)目，轉(zhuǎn)而采用該技術(shù)。
據(jù)介紹設(shè)計(jì)巧妙在每枝槍管中裝填15發(fā)子彈，子彈與子彈之間分別用發(fā)射藥隔開。 采用電子點(diǎn)火方式點(diǎn)燃第一發(fā)子彈的發(fā)射藥之后，產(chǎn)生的熱導(dǎo)致第二發(fā)子彈在瞬間膨脹，并 阻止熱向其他發(fā)射藥傳遞。本人分柝:按一條槍管裝15發(fā)子彈，1分鐘從36條管發(fā)射100萬(wàn)發(fā)子彈，要多達(dá)6.67 萬(wàn)條槍管。這么多厚壁槍管從一臺(tái)炮上發(fā)射后卸下，又要迅速再換上新管發(fā)射，且不說(shuō)槍上 自動(dòng)機(jī)構(gòu)如何迅速發(fā)射與交換，其后勤保障也是極大問(wèn)題！ l分鐘內(nèi)有數(shù)以萬(wàn)計(jì)條空槍管卸 下后，在戰(zhàn)場(chǎng)上如何重裝子彈和發(fā)射藥再射擊？因?yàn)?，?zhàn)爭(zhēng)不可能在l分鐘內(nèi)，借巨大發(fā)射 就可結(jié)束。公知，槍的射擊距離不遠(yuǎn)，如此巨大發(fā)射產(chǎn)生光和熱必暴露目標(biāo)，將迅速遭到敵 方射程遠(yuǎn)的武器，有力回?fù)簟Ｗx后感想很多，認(rèn)為該發(fā)明仍跳不出彈藥熱發(fā)射的思維模式！
2. 3電磁炮功能，使現(xiàn)用火炮相形見(jiàn)絀，曾使1580克重炮彈達(dá)到3300米/秒，極高初 速極大動(dòng)能，可將火炮的速度和射程提升3至IO倍，更有速度快、精度高、威力大、無(wú)聲 響等諸多優(yōu)點(diǎn)。它是利用強(qiáng)脈沖電磁來(lái)發(fā)射炮彈，但其需要極強(qiáng)大動(dòng)力的問(wèn)題，是難以逾越 的瓶頸。發(fā)射時(shí)，先由發(fā)電機(jī)提供極強(qiáng)大電能，并存入儲(chǔ)能器。加速器相當(dāng)于普通火炮的炮 管，它由兩條平行的金屬導(dǎo)軌和電樞組成，按下控制開關(guān),極強(qiáng)大的電流立刻輸入一條導(dǎo)軌， 并從相反的方向流經(jīng)另一條導(dǎo)軌。這時(shí)就在導(dǎo)軌周圍形成高強(qiáng)磁場(chǎng)，它與電樞的電流相互作 用，產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁力，推動(dòng)兩條導(dǎo)軌中間的彈丸飛向目標(biāo)。這種結(jié)構(gòu)叫電磁軌道炮或稱直 流低壓軌道炮。有的加速采用線圈驅(qū)動(dòng)，在炮彈上裝有可動(dòng)線圈。輸入極強(qiáng)電流時(shí)，加速線 圈上產(chǎn)生超強(qiáng)磁場(chǎng)，并與彈丸上的線圈發(fā)生互相感應(yīng)作用，推動(dòng)彈丸高速飛出炮口。這種結(jié) 構(gòu)稱為交流同軸線圈炮。此外，還有重接炮，是綜合前二者，有新穎之處可用于天基。20 MM電磁炮重達(dá)10噸。從以上可知電磁炮是夠復(fù)雜了，還存在電源技術(shù)，電磁發(fā)射器設(shè) 計(jì)技術(shù)，材料技術(shù)，以及系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)技術(shù)等諸多難題。因?yàn)?，電流?shù)值達(dá)兆安級(jí)，而電流 脈沖寬度在毫秒數(shù)量級(jí)，電流由一條軌道流經(jīng)電樞，再由另一條流回，構(gòu)成閉合回路，如何 不會(huì)因大量發(fā)熱而燒毀？還有效率在10%左右，等等。為了能與本炮對(duì)比，所了解較膚淺。
2.4最近報(bào)道，美國(guó)研發(fā)"密集陣"激光炮，可擊落導(dǎo)彈和迫擊炮彈，是耗資數(shù)十億美無(wú)， 經(jīng)數(shù)十年開發(fā)的高科技武器。俄激光炮不亞于美國(guó)。我以為激光炮用于進(jìn)攻可以充分發(fā)揮其 優(yōu)點(diǎn)，因進(jìn)攻是主動(dòng)選擇目標(biāo)，可能目標(biāo)g是靜止的；而用于防御難度大，天空廣闊，激光 束寬度約10厘米，如何使高速偷襲的導(dǎo)彈—9勺彈殼被捕捉后，立即吸收熱融化或引爆戰(zhàn)斗部 位？全過(guò)程極短，都在高速動(dòng)態(tài)中進(jìn)行，其難度可想而知。所謂"密集陣"，大約是由許多根 激光束構(gòu)成一個(gè)殺傷面，而面大能量也難高度集中。
2.5縱觀所有常規(guī)武器，都離不開"動(dòng)能"二字，本人構(gòu)想可用高壓氣體噴射，也賦予彈 丸動(dòng)能。高壓氣體，可以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)出巨大的電能，也可通過(guò)氣體噴射使飛機(jī)高速飛行， 火箭升空，為什么不可借高壓氣體在炮管內(nèi)加速?gòu)椡?，賦予足夠大的動(dòng)能摧毀目標(biāo)？ ！這種 結(jié)構(gòu)與本人曾在工廠里設(shè)計(jì)，以氣流輸送顆粒狀生產(chǎn)原料至幾十米高，取代電梯提升又有什 么兩樣？當(dāng)輸送是鋼珠，輸送風(fēng)壓達(dá)高壓，如30至100公斤/平方厘米或更高，也足以極具 殺傷力，以此制成氣射炮，結(jié)構(gòu)且不是太簡(jiǎn)單了嗎！理想氣體遵循狀態(tài)方程PV=287T，在等 溫下壓強(qiáng)P與比體積V成反比，可借儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣與釋放能量，來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)供氣系統(tǒng)，使配套 泵功率可以相應(yīng)減少，體積也可縮小，重量亦減輕，節(jié)省能源。在氣炮設(shè)計(jì)時(shí)，就要充分利 用氣體此特性，在炮管的供氣管路上，設(shè)置儲(chǔ)氣罐，并將該罐設(shè)計(jì)具多功能，即既是炮塔又 是儲(chǔ)罐，結(jié)構(gòu)巧妙合理。
2.6進(jìn)而,將本氣射炮與上述"金屬風(fēng)暴"槍對(duì)比，無(wú)1分鐘內(nèi)有多達(dá)數(shù)萬(wàn)根槍管裝卸之 憂，氣壓能源源不斷由大功率泵提供，是比火藥只能間歇發(fā)射，更為強(qiáng)大的連續(xù)動(dòng)力源；彈丸 可從漏斗方便倒入，或用氣流從較遠(yuǎn)彈庫(kù)自動(dòng)送來(lái)。再?gòu)脑砩戏骤?火藥在膛內(nèi)爆炸，產(chǎn) 生大量無(wú)用功，即除推進(jìn)彈丸一側(cè)截面上做32%有用功之外，其他各面只是給膛腔材料產(chǎn)生 強(qiáng)大應(yīng)力和變形。按 < 火炮內(nèi)彈道學(xué) > (趙興錫等4人編)統(tǒng)計(jì)，火炮能量68%被消耗掉。 對(duì)比之下，高壓氣流流經(jīng)開口炮管，只有與管壁產(chǎn)生磨擦損失，可以勿略，即可幾乎全都作 用在彈丸上轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。這是兩種炮工作原理上截然不同！只于，炮結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，本氣炮 極簡(jiǎn)單，更無(wú)法對(duì)比?；鹋跒樘岣呱涑趟鹊讲牧蠘O限，不能再借加大藥量提高膛壓了！
2.7另外，本氣射炮與上述電磁炮，激光炮對(duì)比，除能極大節(jié)省能源，結(jié)構(gòu)又極簡(jiǎn)單易 造外，更易普遍迅速應(yīng)用于我軍，及構(gòu)筑導(dǎo)彈近距離防御體系。前已述簡(jiǎn)述電磁炮原理，巨大動(dòng)力是瓶頸，還有諸多技術(shù)與材料方面難題，重量也難以輕量化。本氣射炮則具極高能源 利用率，從發(fā)射原理上分柝，遠(yuǎn)比電磁炮簡(jiǎn)單，也比激光炮簡(jiǎn)單.尤其用于導(dǎo)彈近距離防御 更實(shí)用、易實(shí)施。即氣射炮本身設(shè)計(jì)與制造并不存在太多技術(shù)難題，關(guān)鍵在氣泵的創(chuàng)新，應(yīng) 滿足氣射炮發(fā)射極苛刻要求，具高性能即高效率高壓大流量。泵能以高速和超高速(如8000 轉(zhuǎn)/分)旋轉(zhuǎn)，使泵體積不太大，壓力很高，流量非常之大，泵結(jié)構(gòu)又極其簡(jiǎn)單易造重量輕， 使用可靠壽命長(zhǎng)，即全面滿足經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求，難度很大很大，能為本創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基 礎(chǔ)。
2.8本人為本泵創(chuàng)新可謂歷盡艱辛，早在1993年8月16日，就送多套設(shè)計(jì)方案、試驗(yàn) 泵至北京，由中科院胡增炎教授和中國(guó)石油規(guī)劃設(shè)計(jì)總院設(shè)備開發(fā)中心張孝文主任聯(lián)合論 證，給予較高評(píng)價(jià)，認(rèn)為發(fā)明原理正確，結(jié)構(gòu)新穎，布局合理，理論計(jì)算詳細(xì)，能為石油 工業(yè)提供更新?lián)Q代的產(chǎn)品。十六年中，堅(jiān)持五次改進(jìn)，注重國(guó)內(nèi)外信總，i收并蓄，四處求 教，反復(fù)試制，并認(rèn)定第五次改進(jìn)設(shè)計(jì)巳趨向成熟，即符合"現(xiàn)代機(jī)器合理設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu) 工藝性"(這是本人編寫百萬(wàn)字書稿題目，經(jīng)我市機(jī)械界泰斗朱子取先生審閱，限于經(jīng)濟(jì)能 力出版未成，存稿，可指導(dǎo)自身設(shè)計(jì))要求，自已還以極有限的退休工資，艱難竭蹶中仍含辛 茹苦進(jìn)行實(shí)物試制、試驗(yàn)。當(dāng)然，試驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)還不夠，尤其是借新材料的應(yīng)用提高泵的性能， 所以只能起拋磚引玉的作用，因建立近距離防御導(dǎo)彈體系，系及國(guó)家的安全！
三.
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種將高壓大流量氣體引進(jìn)炮管，使彈丸獲取巨大動(dòng)能，達(dá)連續(xù) 遠(yuǎn)散射，用于近距離防御導(dǎo)彈或供遠(yuǎn)距離攻擊目標(biāo)。它以本人創(chuàng)新泵，所提供的高壓大流量氣 體經(jīng)罐儲(chǔ)存，作用于炮管，使彈丸在做很大加速度運(yùn)動(dòng)中，獲取很大動(dòng)能；臨近炮口釆用電 熱膨脹再增壓，及彈丸出炮口瞬間借漸擴(kuò)噴管，使連續(xù)密集彈丸飛離炮口，外界壓力為零時(shí)， 彈丸飛行軌道能擴(kuò)散，構(gòu)成圓錐體狀散射，形成相當(dāng)大殺傷范圍。凡進(jìn)入此大區(qū)域內(nèi)敵機(jī)、 _導(dǎo)彈_會(huì)填受連綿不斷，如暴風(fēng)驟雨般動(dòng)能彈，連續(xù)猛擊1毀—滅。—因?yàn)楸練馀趯倜芗瘎?dòng)能攔接 武器，電磁波對(duì)它不起作用，無(wú)法防御。彈丸應(yīng)耐高溫，因在^高速飛行時(shí)，受空氣強(qiáng)烈磨 擦，普通鋼會(huì)熔化掉或失去穿甲硬度。彈丸可從漏斗手工加入，或從彈庫(kù)旭過(guò)管道風(fēng)送，源 源不斷自動(dòng)加入，并通過(guò)進(jìn)彈閥控制流量。彈丸再由進(jìn)彈管輸至炮管中心的月彎處，在自重 和負(fù)壓吸入雙重作用下，極迅速被前進(jìn)中高壓氣流所加速前進(jìn)。創(chuàng)新設(shè)計(jì)，巧妙構(gòu)思使儲(chǔ)氣 罐即炮塔，可360度旋轉(zhuǎn)，及炮口高低角可調(diào)整，彈丸遠(yuǎn)距離由氣流源源不斷送至。假設(shè)炮管 內(nèi)徑為38毫米，而彈丸球徑假設(shè)為10毫米，即同一炮管截面上有多達(dá)10至15顆彈丸在同 時(shí)加速飛行，而整條8米長(zhǎng)C38炮管內(nèi)，有多達(dá)5000至8000顆彈丸在密集飛行，可以在 炮口外形成連綿不斷的鋼珠風(fēng)暴，用于攔截導(dǎo)彈！用于遠(yuǎn)距離攻擊時(shí)，借炮管巻成圓環(huán)狀， 延長(zhǎng)彈丸加速飛行路程，積蓄更大動(dòng)能。本炮能否實(shí)現(xiàn)上述功能目標(biāo)的關(guān)鍵是氣泵。
設(shè)想用本氣射炮還可以間歇發(fā)射炮彈或?qū)?。這時(shí)設(shè)炮口徑加大至C86,可發(fā)射C85 彈頭。將炮管漏斗段截?cái)?在鉸鏈后面，不改原所有構(gòu)造)，并將此截出段裝在往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓 小滑臺(tái)上，在臺(tái)面平行排列三根短炮管，其中一根帶漏斗，供發(fā)射鋼珠，另兩根為空管。一 根空管放進(jìn)炮彈，并由液控移至中心發(fā)射位置，極快速打開氣閥就可發(fā)射，完成發(fā)射即關(guān)閥。 此時(shí)，滑臺(tái)上另一根空管巳裝彈，移入炮管交替發(fā)射。液壓個(gè)滑臺(tái)控制十分方便快速，有系 列定型制品供選用。小滑臺(tái)也可制成以燕尾槽定位，絲桿手傳動(dòng)。顯然，炮結(jié)構(gòu)復(fù)雜了，有 特殊射擊要求才改裝和添置。
四.


本氣射炮結(jié)構(gòu)如附圖l所示，在炮管(3)上設(shè)有料斗(l)以支架(2)支承，彈丸(18)經(jīng) 由風(fēng)送管(17)進(jìn)料，或開蓋倒入。炮管后端由大鉸鏈(4),支承在多功能炮塔(22)之頂部。 所述多功能，因?yàn)樗彩歉邏簝?chǔ)氣罐，并以炮塔稱之。它可在炮座(15)上旋轉(zhuǎn)，是借哈夫 半環(huán)壓圈(14)定位又受力。因?yàn)?，氣炮發(fā)射時(shí)，炮塔、炮座都將受很大顛覆力矩；制成半環(huán) 可方便安裝。炮塔與炮座中心軸線連接面上，置有活動(dòng)進(jìn)氣接頭壓圈(25)及中心進(jìn)氣管 (26),管下有彎頭(16),并在其前置止回闊(28)，由進(jìn)氣管(29)引入高壓氣體。氣體由"多級(jí)內(nèi)串聯(lián)雙重增壓雙圓弧齒輪泵"專利申請(qǐng)?zhí)?008100901799所提供，借多級(jí)容積泵壓力 串聯(lián)增壓，加上串聯(lián)過(guò)程中，下一級(jí)齒厚減薄再增壓，按理想氣體狀態(tài)方程，體積減少，壓 力上升。今假設(shè)泵壓強(qiáng)達(dá)到30至50Kg/c m2又大流量。對(duì)比美國(guó)《壓縮機(jī)手冊(cè) 》(C0MPRSESSR HANDBOOK)郝建譯，第166頁(yè)，介紹超高壓12缸壓縮機(jī)，將乙烯氣體壓 縮到100至350M p a超高壓。同屬容積泵串聯(lián)增壓，本泵僅要求達(dá)3至5M p a 。而本人通 過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能獲高壓又很大流量，卻是該12級(jí)活塞泵所不可能達(dá)到的突出獨(dú) 創(chuàng)，并實(shí)物制造試驗(yàn)。因?yàn)?，泵是本氣炮成敗的物質(zhì)基礎(chǔ)。高壓氣體經(jīng)罐儲(chǔ)存，經(jīng)氣閥(23) 控制，由能耐高壓鋼絲編織管(21)送入炮管末端供發(fā)射。這種管可彎曲，最高許用耐壓60 公斤/平方厘米。彈丸(1S)由進(jìn)料閥(19)控制進(jìn)料多少，然后進(jìn)入月彎頭(20)，被炮管內(nèi) 強(qiáng)大射流迅速加速飛行，獲取很大動(dòng)能。在炮管出口端，有擴(kuò)散頭(9)，產(chǎn)生拉伐爾效應(yīng)， 使彈丸離炮口就形成很大圓錐體狀，連綿不斷散射，構(gòu)筑極具殺傷力的彈霧大空間以攔接導(dǎo) 彈。近炮口處有電熱線圈(30)，長(zhǎng)約l米，最高溫升300度左右，預(yù)熱，自控，使流經(jīng)的氣 體急劇膨脹，彈丸動(dòng)能又獲極大增加.。炮管由加料段、中間段、炮口段，經(jīng)法蘭盤(31)連 成一體，達(dá)很高精度。分段是便于加工制造及熱處理，及更換易損件。此外，分段便于長(zhǎng)炮 管儲(chǔ)存與遠(yuǎn)矩離運(yùn)輸。
按射擊要求，炮身方位角及高低射角，需要根據(jù)目標(biāo)出現(xiàn)時(shí)立即迅速調(diào)整，不失戰(zhàn)機(jī)射 擊。本人實(shí)際操作過(guò)日本105榴彈炮和蘇聯(lián)85加濃炮，熟識(shí)火炮開始射擊諸元的計(jì)算，為本 炮設(shè)計(jì)提供寶，勺經(jīng)驗(yàn)。為了調(diào)整本氣炮左右方位角，在炮塔外圓設(shè)有哈夫蝸輪(13)。哈夫 半環(huán)結(jié)構(gòu)是便于它安裝。又在炮座上，添置支座(27)，其上安裝手輪與蝸桿(24)，它與蝸 輪嚙合傳動(dòng)，達(dá)到手輪旋轉(zhuǎn)，炮身左右方位角可變化。手輪內(nèi)側(cè)也可再配步進(jìn)電機(jī)遙控旋轉(zhuǎn) 操作。此外，在炮塔與炮管的前部之間，設(shè)有伸縮桿組件。其中手輪螺母(5)與螺母(6)互 為左右旋螺紋，它們各自與螺桿(11)(7)配合，螺桿有鉸鏈頭，與鉸鏈座(12)(8)鉸接。它 們又分別裝在炮塔及炮管上。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，倒順螺紋副，能同時(shí)伸長(zhǎng)或收縮，達(dá)到將炮口 高低射角抬高或下降,調(diào)整射擊距離的目的。當(dāng)然，也可用液壓缸直線運(yùn)動(dòng)取代該組件，實(shí) 現(xiàn)遙控自動(dòng)快速傳動(dòng)。當(dāng)多臺(tái)氣炮裝在兵艦上，由指揮中心發(fā)出各種指令，通過(guò)遙控射擊， 將大大提高戰(zhàn)斗力，并減少人員編制。
五.具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
方案l選用炮管內(nèi)徑C38毫米，炮管長(zhǎng)度為8米，長(zhǎng)徑比為l:200選用 合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳鋼無(wú)縫鋼管，因其雖屬冷發(fā)射在常溫下進(jìn)行，但工作氣壓很高，對(duì)材質(zhì)要求 相對(duì)較高，必須選用高性能材料，最好用氮化鋼。用第四強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，今用"厚壁 圓筒內(nèi)壁的切向應(yīng)力 〃 公式.o = P ( R 2,+I^)/RVR22 ,代入求得壁厚。 當(dāng)用30號(hào)鋼，抗拉強(qiáng)度為5000Kg/c m2，當(dāng)按4級(jí)內(nèi)壓容器，取安全系數(shù)n二4時(shí)的許用 應(yīng)力為1250Kg/cm2，即切向應(yīng)力應(yīng)小于此數(shù)值，此外應(yīng)考慮細(xì)長(zhǎng)管剛度要加大厚壁。選 用內(nèi)徑為C38毫米炮管，原因是構(gòu)想炮膛經(jīng)改變，還可以發(fā)射C37高炮彈頭。
進(jìn)一步進(jìn)行彈丸初速及動(dòng)能計(jì)算。設(shè)發(fā)射是C 10毫米的鋼珠，截面積s =0. 785 c 012在 氣壓壓強(qiáng)P =50K g / c m2T ，投影面上受風(fēng)壓推力F= p s =50 X 0. 785=39. 25K g =39. 25 X 9. 8 牛頓=384.7牛頓(必須換成絕對(duì)單位)。這是簡(jiǎn)化為正沖波作用在圓截面上，其實(shí)是力作用 在半球面上，屬斜沖波積分，計(jì)算復(fù)雜。該力是作用在重4克CtlO鋼珠上，即質(zhì)量m-0.004K g鋼珠上，使它做加速度運(yùn)動(dòng)。今炮管長(zhǎng)8米，為加速運(yùn)動(dòng)的路程S。即在炮管內(nèi)，鋼珠始 終在不斷受到高壓氣體推力，在加速運(yùn)動(dòng)?？砂磩?dòng)能定律FS4/2m Vl2-1/2m v。2來(lái)求出鋼 珠末速度。今v(產(chǎn)0，代入求得"=1240米/秒，這是很高的末速度，達(dá)音速3.65倍之多！ 再求出鋼珠動(dòng)能E k=l/2m v2=l/2X0. 004X1240^3075焦耳(牛頓米)，這是很大動(dòng)能!比 10克子彈，初速800米/秒高50%,與求得子彈動(dòng)能為3200焦耳略低。主耍用C 38氣射炮， 近距離防御導(dǎo)彈。
方案2,當(dāng)采用C86氣射炮，可發(fā)射C85炮彈，也可發(fā)射C10鋼珠。因炮口徑面積比C 38大5倍多，彈丸圓錐狀散射面大大擴(kuò)大，泵功率與供氣量也大大增加。本方案擬用于大型兵艦及固定基地，有極大威力，用于攔接導(dǎo)彈飽和攻擊，和幵敵航母戰(zhàn)斗群。
方案3,在氣射炮其他構(gòu)造不變的前提下，將炮管巻成大直徑圓管，如螺旋彈簧狀，其 兩端均為直線段， 一端直線段設(shè)置炮管加料漏斗，另一端直線段為炮口，相互間法蘭連接， 在賦予恒定高氣壓下，彈丸沿內(nèi)管旋轉(zhuǎn)飛行不斷加速，即借此大大加長(zhǎng)彈丸加速飛行的路程， 使彈丸動(dòng)能極大提高，用于摧毀極遠(yuǎn)目標(biāo)，如敵間諜衛(wèi)星。彈丸要用耐高溫鋼制成。
炮塔又是儲(chǔ)氣罐，所受應(yīng)力較復(fù)雜。按第四強(qiáng)度理論及厚壁圓筒內(nèi)藍(lán)的切向應(yīng)力公式， 當(dāng)選定內(nèi)徑可求出壁厚。因應(yīng)力與圓筒半徑平方成正比劇增，所以為增加儲(chǔ)鵬.容積，不能取 大內(nèi)徑，使壁厚很厚，宜加長(zhǎng)長(zhǎng)度增加容量。又因?qū)俸癖诤附右灿泻艽筵孰y。應(yīng)用1.3倍工 作壓力進(jìn)行壓力試驗(yàn)。炮塔是關(guān)鍵件，如取內(nèi)徑C400至500毫米，確定材料許用應(yīng)力及安 全系數(shù)，求得壁厚并取腐蝕等余量，確定外徑。
導(dǎo)彈近距離防御是全世界的難題！ 一切都離不開試制和試驗(yàn)，實(shí)亊求是追求高性能。
六，附氣射用泵的實(shí)施方案
氣射炮要求有高壓又大流量氣源，絕非現(xiàn)有活塞式壓氣機(jī)可以提供的。今結(jié)構(gòu)原理由" 多級(jí)內(nèi)串聯(lián)雙重增壓雙圓弧齒輪泵"所提供。今假定發(fā)射壓強(qiáng)中，30公斤/平方厘米原始?jí)毫?由氣泵提供，在此基礎(chǔ)上電熱再增壓20公斤/平方厘米。取四級(jí)泵，加上泵出口縮徑增壓， 即泵內(nèi)有四對(duì)嚙合齒輪副，獲三次體積縮小壓力增加，再加上末級(jí)出口縮小產(chǎn)生拉伐爾管效 應(yīng)增壓。假定氣泵作用于C38炮管，長(zhǎng)8米，氣壓為30K g / c 1112。如何設(shè)計(jì)本氣泵及管路？ 泵應(yīng)該配多大功率，轉(zhuǎn)速多少？(注流速小于M〈1,縮徑增壓，而M〉1擴(kuò)徑增壓)
6. 1本方案屬小口徑氣炮，防御導(dǎo)彈。發(fā)射C 10鋼珠重0. 004K g ，截面積s =0. 785 c m2，在30Kg/cm2下，受推力F =0. 785X 30=23. 55K g =231牛頓(必須換成絕對(duì)單位)。 今炮管長(zhǎng)S二8米，為鋼珠加速路程。按動(dòng)能定律FS-l/2mV2代入得V-961米/秒=57660 米/分。又C38炮口截面積q =11. 34 cm2=0. 001134平方米。于是求得炮口流量Q = 57660X0. 001134=65. 39立方米/分。另外，按氣壓30K g / c m2的耍求，在等溫下氣體體積 要壓縮到—1/30，或者供氣流量應(yīng)大30倍，即一級(jí)泵吸入氣供量Q==65. 39X30=1962立方米 /分，這是相當(dāng)大進(jìn)氣量，絕非一般氣泵所能承擔(dān)！所以再三強(qiáng)調(diào)泵是極重要。
6.2今選齒輪泵的齒輪模數(shù)m二80mm，齒數(shù)Z二12，節(jié)園d二960mm，今為增大泵流 量選用俄KDT3-65高齒型雙圓弧齒輪，該齒型有諸多優(yōu)點(diǎn)，在相同材質(zhì)下承載能力為漸 開線齒輪的2至3倍，效率提高2至3%(見(jiàn)《圓弧齒輪》邵家輝主編，第81頁(yè))，噪聲亦比 漸開線齒輪低，全齒高h(yuǎn)二2.7m，其中齒頂高h(yuǎn),二1.2m,齒根深112 = 1. 5m，齒形見(jiàn)該書 圖3-8。進(jìn)一步可求出齒頂圓直徑D,-1152mm,齒根圓D2=720mm。齒輪泵輸送流體是 由齒隙與齒寬所構(gòu)成的空間，齒隙大于齒形面積，兩嚙合齒輪副為同齒數(shù)同模數(shù)，故輸送側(cè) 面積，可合計(jì)視為由一個(gè)齒頂圓與齒根圓構(gòu)成的圓環(huán)截面積。該面積S=n/4 (D、一D2 2) =3. 14 (1. 1522-0 . 722) =0 . 6 3 5平方米。這是一個(gè)很大的流體輸送面積，相當(dāng)于近80厘 米邊長(zhǎng)的正方形，或近直徑為C90厘米的大管在輸送流體！該截面積S乘齒寬L，再乘泵轉(zhuǎn) 速n就是泵理論流量Q,其關(guān)系式:SLn^4962立方米/分。今取一級(jí)齒輪泵齒厚為72厘 米，假定泵容積效率O. 9，則有n=l%2/0. 635X0. 72X0. 9=4768轉(zhuǎn)/分。這個(gè)轉(zhuǎn)速若與高 速發(fā)動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接，可以免去中間再采用很笨重的減速箱或變速裝置。這個(gè)轉(zhuǎn)速也為泵最高 轉(zhuǎn)速8000轉(zhuǎn)/分，留出很大的上限空間，以便短時(shí)間內(nèi)超負(fù)荷提速。如采用二極電機(jī)傳動(dòng), 轉(zhuǎn)速在2800轉(zhuǎn)/分相近，有方便普遍利用電網(wǎng)供應(yīng)動(dòng)力的極大好處。轉(zhuǎn)速比4768轉(zhuǎn)/分低了, 可借儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)壓發(fā)射。總之，這是一個(gè)要進(jìn)一步去究研的問(wèn)題。用新型優(yōu)質(zhì)材料制本齒輪， 如FRP復(fù)合材料其重量是鋼材的1/4，強(qiáng)度卻是普通鋼的10倍，用于制齒輪泵殼達(dá)無(wú)噪聲， 并自具有一定齒面間自潤(rùn)滑性(本泵另有齒面潤(rùn)滑的措施)。 <復(fù)合材料齒輪> (張恒著)一 書中，更有許多極寶貴的資料。泵用材料都耍。試驗(yàn)，難度還很大，為了是殲滅敵人！
6.3本泵如何實(shí)現(xiàn)，將流量1962立方米/分空氣吸入，經(jīng)過(guò)體積壓縮，壓力上升30倍， 達(dá)到30公斤/平方厘米的壓強(qiáng)又大流量，供氣炮連續(xù)發(fā)射彈丸？即利用上述高齒型雙圓弧齒 輪副，制成四級(jí)內(nèi)串聯(lián)增壓，加上齒厚逐級(jí)減薄雙重增壓，再加上泵出口管收縮效應(yīng)增壓，然后將己增壓達(dá)30公斤/平方厘米的大流量高壓氣體，送入炮塔儲(chǔ)存罐供發(fā)射。
6.4采用四級(jí)三次齒間增壓，齒數(shù)模數(shù)前巳述，主要是四級(jí)齒厚如何確定。 一級(jí)齒厚定 為72厘米，二級(jí)取24厘米，即經(jīng)泵內(nèi)內(nèi)串聯(lián)隔板的輸送，達(dá)體積縮小至1/3,壓力增3倍， 實(shí)現(xiàn)第一次齒輪增壓。三級(jí)齒厚取8厘米，二三級(jí)之間同樣經(jīng)內(nèi)串聯(lián)隔板的輸送，體積又縮 小1/3，壓力又上升3倍。上述二次共增壓9倍，四級(jí)齒厚取4厘米，又增壓l倍，共增壓 18倍，尚余1.67倍增壓，即借出口管徑截面積的變化達(dá)到增壓。己知炮口口徑為C38毫米， 截面積S41.34平方厘米。推算四級(jí)泵出口截面積S二4X 12=48平方厘米。今取四級(jí)泵出口 為長(zhǎng)方形，寬度與齒厚相同為4厘米，則高度為12厘米。即泵出口構(gòu)成由L義方形，逐漸變 成C38圓管，并由相同直徑管引入炮塔中心的進(jìn)管。出口方圓截面變化4.23倍，大于1.67 倍，亦為增壓留余地。炮塔出管至炮進(jìn)口的高壓鋼絲編織管，內(nèi)徑亦為C38毫米。炮塔也 是儲(chǔ)氣罐，能調(diào)節(jié)壓力，使保持較穩(wěn)定氣壓，達(dá)到準(zhǔn)確射擊。罐儲(chǔ)氣量大些好，供經(jīng)常儲(chǔ)存， 通過(guò)遙控喵準(zhǔn)，打開氣閥瞬間可還擊，然后泵迅速再啟動(dòng)補(bǔ)充。泵與儲(chǔ)氣t戰(zhàn)上均設(shè)有安全閥， 按工作壓力的1.3倍調(diào)壓，防過(guò)載事故發(fā)生。炮管及高壓鋼絲編織管應(yīng)有備件，以便更換， 因炮管受高速鋼珠運(yùn)動(dòng)的磨擦，其內(nèi)表面磨損很大。炮管可用38C r M o A 1 A鋼，內(nèi)孔用氮 化處理，硬度達(dá)服C65-70，其硬度可支持到600-650溫度而不降低。估計(jì)泵外型，長(zhǎng)1. 6 米，寬1.3米，高2.2米，是大氣泵。因它要求吸進(jìn)氣量達(dá)2000立方米/分，是極大流量，勢(shì) 必泵有龐大體積！氣體壓縮產(chǎn)生熱，泵外殼要水冷或風(fēng)冷。借儲(chǔ)氣耀儲(chǔ)氣，可以縮小泵體積， 減輕重量。炮塔即儲(chǔ)氣罐是巧妙的構(gòu)思。
6.5根據(jù)上述氣炮如何求氣泵功率？因本泵屬創(chuàng)新，無(wú)現(xiàn)成公式可用，今只能按液壓泵 的流量壓力與理論功率的關(guān)系N=10PQ/60X75來(lái)參考。其中P=30Kg/cm2, Q =1962X 1000L , 因水與空氣密度相差 1000/1.293=773倍，T是代入有 N=10X30X 1962X 1000/60X75X773=169匹馬力=124. 4千瓦，配二百匹馬力為好。它通過(guò) 泵能量轉(zhuǎn)換后，以高壓氣體作用在CIO僅4克鋼珠上，其密集連續(xù)射,訂，匕a相當(dāng)大的近 距離殺傷能力。它可以像美國(guó)苦心研究的i'l集陣"激光炮守衛(wèi)飛機(jī)場(chǎng)。它比電磁炮威力雖 小，但有可連續(xù)射擊而且散射面很大等優(yōu)點(diǎn)，研究制造費(fèi)用更無(wú)法相比，易用少投入試制試 驗(yàn)，獲取近距離防御導(dǎo)彈的實(shí)戰(zhàn)效果。
6.8特別補(bǔ)充本人設(shè)想，進(jìn)一步研制C85 口徑，膛壓在100K g/c m2以上大氣炮，只 要增加泵串聯(lián)增壓的級(jí)數(shù)以提高膛壓，增大泵驅(qū)動(dòng)功率，不要再大幅提高泵流量，而使泵體 積變得更龐大。可以借多設(shè)置高壓儲(chǔ)氣罐，如充氧氣瓶一般，通過(guò)管道切換向炮上提供儲(chǔ)氣。 因?yàn)?，?zhàn)場(chǎng)上火力發(fā)射都是間歇的，不像工廠生產(chǎn)24小時(shí)連續(xù)，這就有可能使設(shè)備短時(shí)間內(nèi) 過(guò)負(fù)荷超載工作，如本泵以8000轉(zhuǎn)/分超高速過(guò)載，借超高速獲高壓大流量，將儲(chǔ)氣罐充足 壓力，泵可停歇下來(lái)，獲得泠卻。即設(shè)計(jì)理念上，要以小功率設(shè)備，體，只小易車載，來(lái)間歇 發(fā)射大氣炮，還可用多臺(tái)氣泵供應(yīng)一臺(tái)大氣炮。即氣泵是統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，氣炮形式多樣。試驗(yàn)應(yīng) 從上述小口徑較低氣壓炮入手，借此積累經(jīng)驗(yàn)，然后研制彈射量大射程更遠(yuǎn)的炮構(gòu)成系列。 防御導(dǎo)彈是世界性之大難題，國(guó)之大事，軍之大事，絕非本人所能為，拋磚引玉，傾吐一種 位卑莫能忘憂國(guó)的強(qiáng)烈愿望！
權(quán)利要求
1. 本發(fā)明涉及提供一種氣動(dòng)能連散射炮防御導(dǎo)彈的構(gòu)造，其特征在于以本人“多級(jí)內(nèi)串聯(lián)雙重增壓雙圓弧齒輪泵”提供炮氣動(dòng)力，通過(guò)多功能炮塔即儲(chǔ)氣罐，經(jīng)鋼絲編織管送入炮管后端。彈丸為鋼珠或改變后帶尾翼炮彈。鋼珠從漏斗加入，經(jīng)伸入炮管中心的月彎負(fù)壓被吸進(jìn)，獲高壓氣流加速，在炮口處氣流被電熱膨脹，彈丸再次加速，經(jīng)炮口擴(kuò)徑，形成圓錐體連續(xù)散射。炮管與炮塔鉸接，借兩者間支承桿，構(gòu)成封閉三角形受力，又可由支承桿伸縮達(dá)到調(diào)整炮口高低射角。炮管分前中后三段，由法蘭連接成整體。后段進(jìn)料，中段可直線或卷成中空彈簧狀，前段為炮口有電熱及擴(kuò)散頭。炮塔即儲(chǔ)氣罐，中心軸線下側(cè)支承在炮座上，借活動(dòng)接頭引進(jìn)氣體。炮塔外有蝸輪，被定位在炮座上的蝸桿所傳動(dòng)。炮塔與炮座間有壓環(huán)。蝸輪與壓環(huán)均切成對(duì)開，以便安裝。進(jìn)氣管前有逆止閥，儲(chǔ)氣罐上有氣閥，并用鋼絲編織管引氣至炮管進(jìn)口處。
2. 根椐權(quán)利要求
1所述氣動(dòng)能連散炮防御導(dǎo)彈，其炮管進(jìn)料段特祉還在于切開料斗處， 設(shè)置液壓進(jìn)給平臺(tái)，臺(tái)上除置料斗段外，還增設(shè)空管，可放入帶斜尾與炮彈交替間歇發(fā)射。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述氣動(dòng)能連散炮防御導(dǎo)彈，其彈丸為鋼珠時(shí)，可遠(yuǎn)距離風(fēng)送加 彈。其炮塔旋轉(zhuǎn)及炮口升降，既可手動(dòng)操作.又可液壓、電動(dòng)遙控操縱。
4. 根據(jù)權(quán)利耍求1所述氣動(dòng)能連散射炮防御導(dǎo)彈，供氣泵特征是由"多級(jí)內(nèi)串聯(lián)雙重 增壓雙圓孤齒輪泵"，專利申請(qǐng)?zhí)?008100901799保護(hù)，而氣閥是由"化簡(jiǎn)型雙向強(qiáng)密高溫 球閥"專利申請(qǐng)?zhí)?00710091277X保護(hù)，均系本人申請(qǐng)的專利。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種氣動(dòng)能連散射炮防御導(dǎo)彈的構(gòu)造。以本人已創(chuàng)新“多級(jí)內(nèi)串聯(lián)雙重增壓雙圓弧齒輪泵”提供高效率、高壓、大流量氣體，經(jīng)多功能炮塔又是儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)存，送至與炮塔鉸接的炮管進(jìn)氣口供發(fā)射。以鋼珠為彈丸，從位于炮管進(jìn)口端的漏斗加入或風(fēng)送加入，經(jīng)伸入炮管中心的月彎，負(fù)壓吸進(jìn)，被高速氣流所加速，獲取動(dòng)能。在炮口出口段有電熱，使流經(jīng)氣體受熱急劇膨脹，彈丸獲取更大動(dòng)能，出炮口擴(kuò)管使彈丸散射。炮塔借蝸輪傳動(dòng)副，達(dá)360度旋轉(zhuǎn)射擊。炮管與炮塔間有支承組件，可伸縮，達(dá)調(diào)整高低射角。炮管分三段由法蘭連接為一體，中段可以是直線也可為中空?qǐng)A彈簧狀，以延長(zhǎng)路程，加大彈丸動(dòng)能，殲擊很遠(yuǎn)目標(biāo)。
文檔編號(hào)F41B11/06GKCN101435684SQ200810129647
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年8月3日
發(fā)明者明 趙 申請(qǐng)人:明 趙導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan