弹尾弹射装置间隙密封的火药气体动力学
发布时间：2020-02-19 23:41
【摘要】：针对弹尾开孔安装用于侵彻数据回收的弹射装置后,存在的弹射间隙会使弹体内的测试装置受到火药气体侵蚀破坏的问题,设计了间隙密封结构,对流经间隙的火药气体进行了气体动力学的建模分析,并对密封结构进行了膛压和密封空腔压强测试。结果表明:火药燃烧产生的气体为可压缩性气体,在药室和收缩的间隙通道中为亚声速流动状态,而在扩张的密封空腔中为超声速流动状态;在弹底火药气体温度为2 166.5K、密度为360kg/m3、压强为242.9 MPa的条件下,经过密封装置的密封后,密封空腔内的残余气体压强为0.49 MPa。试验所得密封空腔内的最大压强为0.18 MPa,与模型计算结果基本吻合。
【图文】：
图３设置密封圈后的通道压强曲线Ｆｉｇ．３Ｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｐａｒｔｉａｌｐａｓｓａｇｅａｆｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｓｅａｌｒｉｎｇｓ到通道４、再到密封空腔内的火药气体最大压强依次为２４２．９、１９５．９、１０８．７、５６．１、３２．８、１７．２、１５．３ＭＰａ，说明火药气体在经过密封间隙后，其压强逐步下降，密封结构有密封作用，，但密封空腔内压强仍然很大，达不到密封要求，还需采用其他方法增强密封效果。２．５设置密封圈的气流状态计算结果为了加强密封，在通道３和通道４中加入密封圈。由于空间限制，通道３中采用铝挡环［１９］，承受的最大压强为７０ＭＰａ［１７］，挡环径向宽度为１ｍｍ，轴向高度为２ｍｍ，槽深度为１．８ｍｍ，槽宽度为１．１ｍｍ；通道４中采用丁腈橡胶Ｏ形橡图４密封试验装置Ｆｉｇ．４Ｓｅａｌｄｅｖｉｃｅｆｏｒｔｅｓｔ胶圈［２０－２１］，其横截面（断面）直径ｄ０＝１．８ｍｍ；内径［２２］ｄ１＝２９ｍｍ；槽深度为１．３５ｍｍ（压缩率为２５％），槽宽度为２．３ｍｍ，槽底转角ｒ１＝０．５ｍｍ，槽口转角ｒ２＝０．３ｍｍ，槽壁的表面粗糙度Ｒａ＝３．２μｍ。在通道３和通道４中加入密封圈后，气流状态由先扩张、后收缩通道模型变为先收缩、后扩张通道模型，同时密封圈处间隙横截面积Ａ#非常小，临界压强比η#较未加密封圈时大，根据等熵流动曲线，得到的ＭａｅＩＩＩｋ相应增大，因此，密封圈间隙出口压强ｐｅｋ＝βＩＩＩｋｐｉｋ较未加密封圈时小很多。设置密封圈后间隙通道３、通
图６膛压和密封空腔压强测试曲线Ｆｉｇ．６Ｔｅｓｔｃｕｒｖｅｓｏｆｃｈａｍｂｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｓｅａｌｃａｖｉｔｙｐｒｅｓｓｕｒｅ４结论设计了侵彻数据回收中的弹尾弹射装置间隙密封结构，根据试验所用的火药量计算出火药气体参数，对火药气体在整个密封结构中的流动状态进行了气体动力学建模计算和分析，根据分析结果设计了密封装置并增加挡圈和密封圈后进行了试验验证。试验结果证明根据理论计算设计的密封结构可以实现弹尾火药气体的密封。研究结果对高温高压火药气体间隙密封具有一定的参考意义。参考文献：［１］王茂林，黄强，张国平，等．衬套径向间隙部位火药气体压力计算［Ｊ］．火炮发射与控制学报，２００９，３０（３）：４９－５２．ＷａｎｇＭａｏｌｉｎ，ＨｕａｎｇＱｉａｎｇ，ＺｈａｎｇＧｕｏｐｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｓｓｕｒｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｄｅｒｇａｓｉｎｂｕｓｈｒａｄｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｎＬａｕｎｃｈａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３０（３）：４９－５２．［２］张浩，周彦煌．一种瞬态高压条件下的密封设计［Ｊ］．润滑与密封，２００６，３１（５）：１３２－１３４．ＺｈａｎｇＨａｏ，ＺｈｏｕＹａｎｈｕａｎｇ．Ａｓｅａｌｄｅｓｉｇｎｕｎｄｅｒｔｒａｎｓｉｅｎｔｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，３１（５）：１３２－１３４．［３］张浩，陆欣，余永刚，等．某口径埋头弹火炮的密封与装药设计［Ｊ］．兵工学报，２００６，２７
本文编号：2581152
【图文】：
图３设置密封圈后的通道压强曲线Ｆｉｇ．３Ｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｐａｒｔｉａｌｐａｓｓａｇｅａｆｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｓｅａｌｒｉｎｇｓ到通道４、再到密封空腔内的火药气体最大压强依次为２４２．９、１９５．９、１０８．７、５６．１、３２．８、１７．２、１５．３ＭＰａ，说明火药气体在经过密封间隙后，其压强逐步下降，密封结构有密封作用，，但密封空腔内压强仍然很大，达不到密封要求，还需采用其他方法增强密封效果。２．５设置密封圈的气流状态计算结果为了加强密封，在通道３和通道４中加入密封圈。由于空间限制，通道３中采用铝挡环［１９］，承受的最大压强为７０ＭＰａ［１７］，挡环径向宽度为１ｍｍ，轴向高度为２ｍｍ，槽深度为１．８ｍｍ，槽宽度为１．１ｍｍ；通道４中采用丁腈橡胶Ｏ形橡图４密封试验装置Ｆｉｇ．４Ｓｅａｌｄｅｖｉｃｅｆｏｒｔｅｓｔ胶圈［２０－２１］，其横截面（断面）直径ｄ０＝１．８ｍｍ；内径［２２］ｄ１＝２９ｍｍ；槽深度为１．３５ｍｍ（压缩率为２５％），槽宽度为２．３ｍｍ，槽底转角ｒ１＝０．５ｍｍ，槽口转角ｒ２＝０．３ｍｍ，槽壁的表面粗糙度Ｒａ＝３．２μｍ。在通道３和通道４中加入密封圈后，气流状态由先扩张、后收缩通道模型变为先收缩、后扩张通道模型，同时密封圈处间隙横截面积Ａ#非常小，临界压强比η#较未加密封圈时大，根据等熵流动曲线，得到的ＭａｅＩＩＩｋ相应增大，因此，密封圈间隙出口压强ｐｅｋ＝βＩＩＩｋｐｉｋ较未加密封圈时小很多。设置密封圈后间隙通道３、通
图６膛压和密封空腔压强测试曲线Ｆｉｇ．６Ｔｅｓｔｃｕｒｖｅｓｏｆｃｈａｍｂｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｓｅａｌｃａｖｉｔｙｐｒｅｓｓｕｒｅ４结论设计了侵彻数据回收中的弹尾弹射装置间隙密封结构，根据试验所用的火药量计算出火药气体参数，对火药气体在整个密封结构中的流动状态进行了气体动力学建模计算和分析，根据分析结果设计了密封装置并增加挡圈和密封圈后进行了试验验证。试验结果证明根据理论计算设计的密封结构可以实现弹尾火药气体的密封。研究结果对高温高压火药气体间隙密封具有一定的参考意义。参考文献：［１］王茂林，黄强，张国平，等．衬套径向间隙部位火药气体压力计算［Ｊ］．火炮发射与控制学报，２００９，３０（３）：４９－５２．ＷａｎｇＭａｏｌｉｎ，ＨｕａｎｇＱｉａｎｇ，ＺｈａｎｇＧｕｏｐｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｓｓｕｒｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｄｅｒｇａｓｉｎｂｕｓｈｒａｄｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｎＬａｕｎｃｈａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３０（３）：４９－５２．［２］张浩，周彦煌．一种瞬态高压条件下的密封设计［Ｊ］．润滑与密封，２００６，３１（５）：１３２－１３４．ＺｈａｎｇＨａｏ，ＺｈｏｕＹａｎｈｕａｎｇ．Ａｓｅａｌｄｅｓｉｇｎｕｎｄｅｒｔｒａｎｓｉｅｎｔｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，３１（５）：１３２－１３４．［３］张浩，陆欣，余永刚，等．某口径埋头弹火炮的密封与装药设计［Ｊ］．兵工学报，２００６，２７
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