一种应用于等径身管的闭气环

1.本发明属于高压动态密封领域，具体涉及一种应用于等径身管的闭气环。


背景技术：

2.目前，平衡炮身管基本采用滑膛结构，其闭气环结构多采用尼龙闭气环结构，这种闭气环适用于药室内径大于身管口径(即药室前部带有坡膛)的平衡炮中，当闭气环随弹丸由药室挤进身管过程中，由于身管直径小于药室直径，闭气环大于身管直径部分将受到身管内壁的挤压作用，发生材料的流变现象，从而达到密封效果。但是对于药室内径与身管口径相同的新型等径身管平衡炮，此种闭气环的结构便不再适用。
3.针对应用等径身管的火炮，其弹丸常用的闭气结构有闭气沟槽及安装可膨胀的塑料闭气环等。闭气沟槽即在弹体外侧车制数个环形沟槽作为闭气结构，发射时高压气体经过沟槽时，由于膨胀形成涡流，速度减慢，使火药气体泄出量减少，从而起到封闭火药气体的作用；但是由于闭气沟槽的存在，弹体在射出后会使其阻力增大；现多通过安装可膨胀的塑料闭气环来实现闭气，即在弹体外侧有一环形凹槽，内放一塑料环，发射时，在火药气体的压力作用下塑料环外胀而贴紧炮膛壁，从而减少了火药气体的外泄，但是这种结构在大口径、高膛压的平衡炮中由于漏气严重并不适用。


技术实现要素：

4.本发明提出了一种应用于等径身管的闭气环，以解决在大口径、高膛压、单一身管直径的平衡炮中难以保证良好的闭气效果问题。
5.实现本发明的技术解决方案为：一种应用于等径身管的闭气环，为圆筒状，其中心通孔自前向后依次分为直径递增的第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，第三通孔为渐扩形孔，第一通孔、第二通孔和第四通孔均为直孔，第一通孔套在弹体底部，两者紧密配合；底板设置在第二通孔内，两者紧密配合，通过在底板上设置若干螺栓后将闭气环和弹体固连，将装配闭气环的弹体装入大口径平衡炮中。
6.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
7.(1)本发明的闭气环外壁面非圆锥面，闭气环外径与弹丸外径相同，故而可以轻松装入等径身管的平衡炮中，并能保证较好的闭气效果。
8.(2)本发明的闭气环的第三通孔为渐扩形孔，并在第三通孔内壁上设有第一凹槽，增加了闭气环与高压火药燃气的接触面积，增大闭气环的外扩程度，使得闭气环与身管之间贴合更加紧密。
9.(3)本发明的闭气环第三通孔外壁上设有第二凹槽，第三通孔内壁受到高压气体的压力时，会在第二凹槽处产生应力集中现象，第二凹槽两侧将会产生较大变形，此处将会更加紧密的贴合身管内壁，防止气体的逸出。
10.(4)本发明的闭气环第四通孔为薄圆筒，在高压气体作用下，其较易产生形变，使得闭气环第四通孔外扩，与身管内壁贴合，保证密封效果。
附图说明
11.图1是本发明的立体结构示意图。
12.图2是本发明的剖视图。
13.图3是本发明的闭气环剖视图。
14.图4是本发明在身管中的局部剖视图。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
17.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明地描述中，“多个”地含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体地限定。
18.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应作广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；“连接”可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
19.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围指内。
20.下面将结合本设计实例对具体实施方式、以及本次发明的技术难点、发明点进行进一步介绍。
21.结合图1～图4，本发明所述的一种应用于等径身管的闭气环3为圆筒状，材料选用尼龙，所述闭气环3的中心通孔自前向后依次分为直径递增的第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，第三通孔为渐扩形孔，第一通孔、第二通孔和第四通孔均为直孔，第一通孔套在弹体1底部，两者紧密配合；底板4设置在第二通孔内，两者紧密配合，通过在底板4上设置若干螺钉2后将闭气环3和弹体1固连，将装配闭气环3的弹体1装入等径身管5(如大口径平衡炮身管)中。
22.第三通孔内壁上设有至少一圈第一凹槽3-1，优选2圈。第一凹槽3-1可以增加火药燃气与闭气环的接触面积，增加闭气环向外扩张的程度，进而使得闭气环与大口径平衡炮身管内壁面贴合更加紧密。
23.第三通孔的外壁上，沿其圆周方向开有第二凹槽3-2，所述第二凹槽3-2为环形槽。闭气环受到的压力将会在第二凹槽3-2处产生应力集中现象，使第二凹槽3-2两侧产生较大形变，两侧将会贴紧身管，防止气体逸出。
24.闭气环3外径与弹体1直径相同。故而此种闭气环适用于等径身管的火炮之中。
25.设第四通孔长度为l4，建立函数关系式：
[0026][0027]
式中：r为闭气环外壁面半径，p为膛压，η为闭气环外壁面与身管内壁面的间隙，e为闭气环材料的弹型模量，[σ]为闭气环材料的许用应力。
[0028]
设第三通孔内壁面与中轴线的夹角为θ，建立函数关系式：
[0029][0030]
式中：l3为第三通孔长度，r为闭气环外壁面半径，p为膛压，η为闭气环外壁面与身管内壁面的间隙，e为闭气环材料的弹型模量，[σ]为闭气环材料的许用应力。
[0031]
上述函数关系式中的各物理量可参照图4的标注。
[0032]
工作原理：
[0033]
将安装闭气环的炮弹放置于身管内部，发射时，当火药燃气接触闭气环，第四通孔处内壁受到压力，由于第四通孔较薄，易发生形变，第四通孔将会向身管内壁进行外扩，使闭气环外壁与身管内壁贴合，防止气体逸出。第三通孔为渐扩形孔，可以保证闭气环的可靠性，并且在内壁设有第一凹槽，增大高压气体与闭气环的接触面积，增大闭气环向外扩张的程度；同时第三通孔外壁设有第二凹槽，在第二凹槽处会产生应力集中现象，第二凹槽两侧将会产生较大形变，故而第三通孔外壁也将与身管内壁紧密贴合，保证了闭气环良好的闭气效果。


技术特征：
1.一种应用于等径身管的闭气环，其特征在于：为圆筒状，其中心通孔自前向后依次分为直径递增的第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，第三通孔为渐扩形孔，第一通孔、第二通孔和第四通孔均为直孔，第一通孔套在弹体底部，两者紧密配合；底板设置在第二通孔内，两者紧密配合，通过在底板上设置若干螺栓后将闭气环和弹体固连，将装配闭气环的弹体装入大口径平衡炮中。2.如权利要求1所述的应用于等径身管的闭气环，其特征在于：第三通孔内壁上设有至少一圈第一凹槽。3.如权利要求2所述的应用于等径身管的闭气环，其特征在于：第三通孔的外壁上，沿其圆周方向开有第二凹槽。4.如权利要求3所述的应用于等径身管的闭气环，其特征在于：所述第二凹槽为环形槽。5.如权利要求1所述的应用于等径身管的闭气环，其特征在于：闭气环外径与弹体直径相同。6.如权利要求1所述的应用于等径身管的闭气环，其特征在于：设第四通孔长度为l4，建立函数关系式：式中：r为闭气环外壁面半径，p为膛压，η为闭气环外壁面与身管内壁面的间隙，e为闭气环材料的弹型模量，[σ]为闭气环材料的许用应力。7.如权利要求1所述的应用于等径身管的闭气环，其特征在于：设第三通孔内壁面与中轴线的夹角为θ，建立函数关系式：式中，l3为第三通孔长度，r为闭气环外壁面半径，p为膛压，η为闭气环外壁面与身管内壁面的间隙，e为闭气环材料的弹型模量，[σ]为闭气环材料的许用应力。

技术总结
本发明公开了一种应用于等径身管的闭气环，为圆筒状，其中心通孔自前向后依次分为直径递增的第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，第三通孔为渐扩形孔，第一通孔、第二通孔和第四通孔均为直孔，第一通孔套在弹体底部，两者紧密配合；底板设置在第二通孔内，两者紧密配合，通过在底板上设置若干螺栓后将闭气环和弹体固连，将装配闭气环的弹体装入大口径平衡炮中。本发明解决了在大口径、高膛压、单一身管直径的平衡炮中难以保证良好的闭气效果问题。题。题。


技术研发人员：黄勇 郝南勇 赵金玉 陈常顺 王浩 毕生凡 江坤 陶如意
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2022.09.29
技术公布日：2022/12/1