专利名称:封闭式柔性智能炮管擦洗方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及管道清洗方法与装置，特别是涉及一种封闭式柔性智能炮膛擦洗方法和装置。
背景技术：
大型火炮在启封、发射炮弹后和封存时都需要进行一定的清洗工作。首先，启封时需要清除防锈油，以保证火炮的正常工作。其次，在发射炮弹后需要进行炮膛清洗，因为弹丸运动脱落的残余物(成分主要是铜、锌、铅、铝、铝氧化物等)以及膛内火药燃烧残留物如烟灰等石墨残余物会黏附在炮管的内壁，这些残余物容易导致炮管内壁发生腐蚀，进而影响炮弹发射的准确性、可靠性，影响火炮的使用寿命。最后，在火炮封存时需要清洗炮膛内壁并涂抹防锈油，以防止封存后火炮炮膛内壁腐蚀。因此，在火炮的启封、发射后和封存时进行清洗工作是必不可少的。
在炮管生产厂或修复厂，目前采用的是一种拉杆式擦炮管机床，通过电机和连杆机构带动拉杆实现往复直线运动，拉杆与炮管等长，拉杆上安装了清洁用的毛刷，该设备实现了擦炮管的自动化工作，但设备占地面积大、重量大，移动不便，在部队营地无法使用。目前在部队都是通过数名战士推拉通条来进行炮膛擦洗工作，不仅耗费人力，效率低，且清洁程度不高，不能满足和适应现代化高科技战争的作战要求。
现有关于炮管擦拭的方法、装置和专利，在实际应用中均存在一定的不足。如专利号CN86207922便携式擦炮机，主要由少齿插销轴式行星机构卷扬筒组成，靠人力驱动卷扬筒和钢丝绳来牵引专用擦炮塞子经过整个炮膛进行擦拭，该办法自动化程度低。申请号200410024477. X的专利自动擦炮机，包括驱动电机及控制器、擦拭体及驱动机构等，驱动电机轴通过齿轮组连接的拉绳绞筒，通过两个电机的转向控制，拉绳拖拽着擦拭体在炮膛内往返擦洗，该方法若电机控制不当容易导致拉绳脱钩，另外需要两台直流电机导致设备重量较大。申请号200710139419. 5的专利“一种步进式擦炮机器人及其使用方法”，采用步进电机提供驱动力，螺杆和内螺纹筒进行步伐式前进或后退，该方法机构较复杂。申请号200810062490. 2的专利“一种自动炮管擦洗方法和装置”:采用直流电机经同步带驱动擦拭体，同时通过向炮膛内喷洒清洗液，完成擦洗工作，该方法只能对滑膛炮炮管进行擦洗，且存在清洗液浪费，擦拭体功能单一，炮膛内清洗效果不能实时监测等不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种封闭式柔性智能炮管擦洗方法和装置，是融合化学、机械、光电检测和计算机控制技术的综合清洗方法，是对残留在火炮内膛表面的铜、锌、铝、铝氧化物及石墨等炮灰残溃进行清除和监测的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一、一种封闭式柔性智能化炮膛清洗方法
I)通过管内摄像装置检测炮管内壁残留物的积聚和分布情况，设定智能擦洗过程控制参数，为分段擦洗起始位置，结束位置和擦洗次数。
2)其次，将清洗液通过发泡装置形成泡沫状，并通过喷嘴和刷筒部件引入到炮管内与炮膛内残留物反应，清洗液引入过程通过可携带泡沫清洗液的刷筒部件的机械运动实现；泡沫状清洗液由空气泵将空气压入清洗液罐与清洗液混合产生；
3)待清洗液与炮膛内的残留物反应充分后，通过刷筒部件上刷毛与炮膛内壁的反复摩擦，将溶解的残留物从炮膛内壁上去除；
4)再次，根据清洗后管内摄像装置检测结果，自动选择重复清洗；
5)最后，更换刷筒部件上的毛刷盘，实现炮膛内壁的清渣、擦干、涂防锈油等工作。
所述的清洗液采用碳酸铵、氢氧化钠、重铬酸钾、稠化剂、发泡剂和水配置而成。
·[0014]二、一种封闭式柔性智能化炮膛清洗装置
包括机头部件、转接套、端盖部件、刷筒部件、清洗液发泡及喷射装置和管内摄像装置；其中
I)机头部件包括机头框架、直流减速电机、连轴器、传动轴、主动同步带轮和刷筒初始位置传感器；机头框架内装有直流减速电机经连轴器和传动轴与主动同步带轮连接，在机头框架内安装刷筒初始位置传感器；机头部件通过转接套和两个卡箍与炮管的连接;
2)端盖部件包括调节螺栓、密封端盖、滑动板、导向杆、带轮固定架和从动同步带轮；密封端盖中心装有调节螺栓，密封端盖内侧装有导向杆，导向杆上装有滑动板，装在密封端盖中心的调节螺栓与滑动板连接，与滑动板连接的带轮固定架上装有从动同步带轮；
3)刷筒部件包括筒芯、筒芯连接架、毛刷盘、滚轮体和挡圈；筒芯与其内的筒芯连接架连接，带有刷毛的毛刷盘安装在筒芯外，筒芯两端分别由滚轮体和挡圈支撑，绕筒芯自由旋转，靠近端盖部件一端筒芯内的同步带用同步带固定销固定在筒芯连接架上，靠近端盖部件一端筒芯外的同步带用同步带上卡板和同步带下卡板固定，靠近机头部件一端筒芯内的同步带用另一同步带固定销固定在筒芯连接架上，靠近机头部件一端筒芯外的同步带用另一同步带上卡板和另一同步带下卡板固定，同步带上端绕过主动同步带轮后，穿过筒芯后经从动同步带轮连接成一体，旋转调节螺栓调整同步带的张紧力；
4)清洗液发泡及喷射装置安装在机头框架的底部，清洗液喷嘴穿过机头框架的底部对准炮管的内孔；
5)在靠近机头部件一端筒芯外的框架上装有管内摄像装置。
所述的清洗液发泡及喷射装置包括清洗液喷嘴、气泵、过滤器、减压阀、电磁阀、出气管、清洗液罐和进气管；气泵经过滤器、减压阀用进气管插入清洗液罐的清洗液中，清洗液罐的出气管经电磁阀接清洗液喷嘴。
所述的管内摄像装置包括框架、摄像头、摄像头供电电源、摄像辅助照明灯、辅助照明供电电源；框架内的摄像头供电电源接摄像头，辅助照明供电电源接摄像辅助照明灯。
本发明具有的有益效果
是一种以化学清洗为主，机械清洗为辅的综合清洗方法，是一种可根据膛内清洗效果监测智能反复擦洗的方法，其目的是要对残留在炮膛内壁上的铜、锌、铝、铝氧化物、塑料及石墨等炮灰残溃进行有效地清除，并根据需要完成炮膛的擦净、擦干等相关功能。本发明可以大大降低士兵的劳动强度，减少清洗液浪费，同时装置结构简单、安装操作简易、性能可靠、装置轻便易携，适用于各种火炮炮膛内壁的清洗。
本发明用于炮管在启封、发射炮弹后和封存时使用的封闭式柔性智能擦洗。特别是对口径0100-155_的各种火炮，如固定火炮、机械牵引火炮、自行火炮、坦克炮等的炮
膛清洗工作。
图I是智能化封闭式柔性清洗装置结构原理示意图。
图2是图I的A-A剖视图。图3是清洗液发泡及喷射装置结构原理示意图。
图4是管内摄像装置结构原理示意图。
图5是刷筒部件剖视图。
图6是图5的部分局部放大图。
图中1、端盖部件，2、从动同步带轮，3、炮管，4、同步带连接头，5、刷筒部件，6、炮管与转接装置的卡箍，7、转接套，8、转接套与机头的卡箍，9、机头部件，10、直流减速直流减速电机罩壳，11、罩壳百页，12、刷筒初始位置传感器,13、直流减速电机,14、连轴器,15、机头部件框架，16、传动轴，17、主动同步带轮，18、旋转密封盖板，19、清洗液发泡及喷射装置，20、清洗液喷嘴，21、同步带，22、机头拎环，23、排废阀，24、管内摄像装置，25、气泵，26、压力表、27、过滤器，28、减压阀，29、清洗液罐密封盖，30、电磁阀，31、筒芯连接架固定螺钉，32、出气管，33、清洗液储液罐，34、清洗液，35、进气管，36、摄像头供电电源，37、摄像头供电电缆，38、摄像头框架，39、摄像头天线，40、摄像头，41、摄像辅助照明灯，42、摄像辅助照明电缆，43、辅助照明供电电源，44、摄像头镜头，45、折页，46、挡圈，47、滚动体，48、毛刷盘，49、筒芯，50、筒芯连接架，51、同步带固定销，52、同步带固定销锁定螺丝，53、同步带卡板固定螺丝，54、同步带下卡板，55、挡圈固定螺丝，56、调节螺栓，57、密封端盖，58、滑动板，59、导向杆，60、带轮固定架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1，图2所示，本发明包括机头部件9、转接套7、端盖部件I、刷筒部件5、清洗液发泡及喷射装置19和管内摄像装置24。
机头部件9 :包括机头框架15、直流减速电机13、连轴器14、传动轴16、主动同步带轮17和刷筒初始位置传感器12 ;机头框架15内装有直流减速电机13经连轴器14和传动轴16与主动同步带轮17连接，在机头框架15内安装刷筒初始位置传感器12 ;机头部件9通过转接套7和两个卡箍6，8与炮管3的连接。
采用端盖部件I和机头部件9封闭整个炮膛3。端盖部件I安装在火炮炮管的炮尾侧，机头部件9安装在炮口侧，机头部件9与炮管3通过转接装置7和两个卡箍6，8连接。
采用机头部件框架15、直流减速电机13、连轴器14、传动轴16、主动同步带轮17、同步带21、从动同步带轮2和刷筒初始位置传感器12构成柔性驱动单元。直流减速电机13、连轴器14、传动轴16和主动同步带轮17，由直流减速电机罩壳10保护，集成在机头部件9中。直流减速电机罩壳10上有罩壳百页11，有散热作用。从动同步带轮2集成在端盖部件I上，同步带的张紧由调节螺栓56实现。机头部件框架15与清洗液发泡及喷射装置19通过旋转密封盖板18密封。整个机头部件9由机头拎环22提起，便于安装。
端盖部件I :包括调节螺栓56、密封端盖57、滑动板58、导向杆59、带轮固定架60和从动同步带轮2 ;密封端盖57中心装有调节螺栓56，密封端盖57内侧装有导向杆59，导向杆59上装有滑动板58，装在密封端盖57中心的调节螺栓56与滑动板58连接，与滑动板58连接的带轮固定架60上装有从动同步 带轮2。旋转调节螺栓56可以调整同步带21的张紧力。
如图5、图6所示，刷筒部件5 :包括筒芯49、筒芯连接架50 (包括同步带固定销51及其同步带固定销锁定螺丝52)、毛刷盘48、滚轮体47和挡圈46 ;筒芯49与其内的筒芯连接架50连接，带有刷毛的毛刷盘48安装在筒芯49外，筒芯49两端分别由滚轮体47和挡圈46支撑，绕筒芯49自由旋转，靠近端盖部件I 一端筒芯49内的同步带21用同步带固定销51固定在筒芯连接架50上，靠近端盖部件I 一端筒芯49外的同步带21用同步带上卡板45和同步带下卡板54固定,靠近机头部件9 一端筒芯49内的同步带21用另一同步带固定销51固定在筒芯连接架50上，靠近机头部件9 一端筒芯49外的同步带21用另一同步带上卡板45和另一同步带下卡板54固定，同步带21上端绕过主动同步带轮17后，穿过筒芯49后经从动同步带轮2连接成一体，旋转调节螺栓56调整同步带21的张紧力。筒芯49与筒芯连接架50通过螺钉31连接。毛刷盘48相对于筒芯49间隙安装，由滚轮体47和挡圈46支撑，可绕筒芯49自由旋转。具体刷筒连接由同步带21、同步带连接头4上的同步带上卡板45、同步带下卡板54及固定螺丝53和筒芯连接架50上同步带固定销51组成。同时，毛刷盘48可更换成不同材质、不同毛长等形式，以满足清洗过程的擦拭、清渣和擦净等工序对毛刷不同摩擦负载的要求。
清洗液发泡及喷射装置19安装在机头框架15的底部，清洗液喷嘴20穿过机头框架15的底部对准炮管3的内孔。
在靠近机头部件9 一端筒芯49外的框架38上装有管内摄像装置24。
如图3所示，所述的清洗液发泡及喷射装置19包括清洗液喷嘴20、气泵25、压力表26、过滤器27、减压阀28、罐密封盖29、电磁阀30、出气管32、清洗液罐33和进气管35 ；气泵25经过滤器27、减压阀28用进气管35插入清洗液罐33的清洗液34中，清洗液罐33的出气管32经电磁阀30接清洗液喷嘴20。泡沫状清洗液由气泵25将空气压入清洗液罐33与清洗液34混合产生，并由喷嘴20喷入炮管内。
如图4所示，所述的管内摄像装置24包括框架38、摄像头40、摄像头供电电源36、摄像辅助照明灯41和辅助照明供电电源43 ;框架38内的摄像头供电电源36接摄像头40，辅助照明供电电源43接摄像辅助照明灯41。管内摄像装置24主要功能是采集炮膛内壁清洗效果图像视频，并通过显示模块在线显示，为智能化清洗过程提供数据。
智能化封闭式柔性清洗装置的具体工作过程是
(I)炮管位置准备将炮管3炮头摇降至最低位置；
(2)机头部件9安装将转接装置7安装在炮头，用卡箍6卡紧；将机头部件9安装在转接装置7上，用卡箍8卡紧；
(3)同步带21穿送将同步带21由炮头侧引入，传送到炮尾出口 ；[0048](4)刷筒部件5安装将刷筒部件5经由同步带固定销51与同步带21的下卡板54相连；
(5)端盖部件I安装将炮尾侧的同步带21套上从动同步带轮2 ;将从动同步带轮2装在同步带轮固定架60上；将密封端盖57塞入炮尾；
(6)同步带21张紧在炮口侧将同步带套在主动同步带轮17上；在炮栓侧调整调节螺栓56，张紧同步带21 ；
(7)膛内清洗前监测采用管内摄像装置24对炮管3膛内残留物及其分布情况进行监测；根据监测结果进行智能清洗工序过程参数设置；
(8)清洗剂引入将刷筒部件5停止在初始位置；将泡沫状清洗液由喷嘴20喷入炮膛内；
(9)膛内擦拭采用不同类型毛刷盘48，完成刷洗、清渣和擦干等擦拭工序；
(10)膛内清洗监测采用管内摄像装置24对炮管3膛内清洗效果进行监测；发现有残余，则重新自动擦拭；
(11)清渣排废清洗完毕，将清洗残渣由排废阀23排出；。
所述的清洗液是指对炮膛内残留物(Cu，Zn，Al，铝氧化物，塑料，石墨等)有针对性溶解，而又不损伤炮管内壁的化学成分清洗液。
所述的清洗液采用碳酸铵、氢氧化钠、重铬酸钾、稠化剂、发泡剂和水配置而成。
权利要求
1.一种封闭式柔性智能炮管擦洗方法，其特征在于 1)通过管内摄像装置检测炮管内壁残留物的积聚和分布情况，设定智能擦洗过程控制参数，为分段擦洗起始位置，结束位置和擦洗次数； 2)其次，将清洗液通过发泡及喷射装置形成泡沫状，并通过喷嘴和刷筒部件引入到炮管内与炮管内残留物反应，清洗液引入过程通过可携带泡沫清洗液的刷筒部件的机械运动实现；泡沫状清洗液由气泵将空气压入清洗液罐与清洗液混合产生； 3)待泡沫状清洗液与炮管内的残留物反应充分后，通过刷筒部件上刷毛与炮管内壁的反复摩擦，将溶解的残留物从炮管内壁上去除； 4)再次，根据清洗后管内摄像装置检测结果，自动选择重复清洗； 5)最后，更换刷筒部件上的毛刷盘，实现炮管内壁的清渣、擦干、涂防锈油工作。
2.根据权利要求
I所述的一种封闭式柔性智能炮管擦洗方法，其特征在于所述的清 洗液采用碳酸铵、氢氧化钠、重铬酸钾、稠化剂、发泡剂和水配置而成。
3.一种实施权利要求
I所述的一种封闭式柔性智能炮管擦洗方法的装置，其特征在于，包括机头部件(9)、转接套(7)、端盖部件(I)、刷筒部件(5)、清洗液发泡及喷射装置(19)和管内摄像装置(24);其中 1)机头部件(9):包括机头框架(15)、直流减速电机(13)、连轴器(14)、传动轴(16)、主动同步带轮(17)和刷筒初始位置传感器(12);机头框架(15)内装有直流减速电机(13)经连轴器(14)和传动轴(16)与主动同步带轮(17)连接，在机头框架(15)内安装刷筒初始位置传感器(12);机头部件(9)通过转接套(7)和两个卡箍(6，8)与炮管(3)连接； 2)端盖部件(I):包括调节螺栓(56)、密封端盖(57)、滑动板(58)、导向杆(59)、带轮固定架￠0)和从动同步带轮(2);密封端盖(57)中心装有调节螺栓(56)，密封端盖(57)内侧装有导向杆(59)，导向杆(59)上装有滑动板(58)，装在密封端盖(57)中心的调节螺栓(56)与滑动板(58)连接，与滑动板(58)连接的带轮固定架￠0)上装有从动同步带轮(2)； 3)刷筒部件(5):包括筒芯(49)、筒芯连接架(50)、毛刷盘(48)、滚轮体(47)和挡圈(46);筒芯(49)与其内的筒芯连接架(50)连接，带有刷毛的毛刷盘(48)安装在筒芯(49)夕卜，筒芯(49)两端分别由滚轮体(47)和挡圈(46)支撑，毛刷盘(48)绕筒芯(49)自由旋转，靠近端盖部件(I) 一端筒芯(49)内的同步带(21)用同步带固定销(51)固定在筒芯连接架(50)上，靠近端盖部件(I) 一端筒芯(49)外的同步带(21)用同步带上卡板(45)和同步带下卡板(54)固定，靠近机头部件(9) 一端筒芯(49)内的同步带(21)用另一同步带固定销(51)固定在筒芯连接架(50)上，靠近机头部件(9) 一端筒芯(49)外的同步带(21)用另一同步带上卡板(45)和另一同步带下卡板(54)固定，同步带(21)上端绕过主动同步带轮(17)后，穿过筒芯(49)后经从动同步带轮(2)连接成一体，旋转调节螺栓(56)调整同步带(21)的张紧力； 4)清洗液发泡及喷射装置(19)安装在机头框架(15)的底部，清洗液发泡及喷射装置(19)中的清洗液喷嘴(20)穿过机头框架(15)的底部对准炮管(3)的内孔； 5)在靠近机头部件(9)一端筒芯(49)外的框架(38)上装有管内摄像装置(24)。
4.根据权利要求
3所述的一种封闭式柔性智能炮管擦洗方法的装置，其特征在于所述的清洗液发泡及喷射装置(19)包括清洗液喷嘴(20)、气泵(25)、过滤器(27)、减压阀(28)、电磁阀(30)、出气管(32)、清洗液罐(33)和进气管(35);气泵(25)经过滤器(27)、减压阀(28)用进气管(35)插入清洗液罐(33)的清洗液(34)中，清洗液罐(33)的出气管(32)经电磁阀(30)接清洗液喷嘴(20)。
5.根据权利要求
3所述的一种封闭式柔性智能炮管擦洗方法的装置，其特征在于所述的管内摄像装置(24)包括摄像头(40)、摄像头供电电源(36)、摄像辅助照明灯(41)、辅助照明供电电源(43);所述框架(38)内的摄像头供电电源(36)接摄像头(40)，辅助照明供电电源(43)接摄像辅助照明灯(41)。
专利摘要
本发明公开了一种封闭式柔性智能炮管擦洗方法和装置。包括机头部件、转接套、端盖部件、刷筒部件、清洗液发泡及喷射装置和管内摄像装置。通过管内摄像装置检测炮管内壁残留物的积聚和分布，设定控制参数；将清洗液通过发泡装置、喷嘴和刷筒部件引入到炮膛与残留物反应，通过泡沫清洗液的刷筒部件的机械运动；清洗液由空气泵将空气压入清洗液罐与清洗液混合产生；待清洗液与残留物反应后，通过刷筒部件上刷毛与炮膛内壁的反复摩擦，将残留物去除；根据清洗后管内摄像装置检测结果，自动选择重复清洗；更换刷筒部件上的毛刷盘，实现炮膛内壁的清渣、擦干、涂防锈油工作。本发明可用于炮管在启封、发射炮弹后和封存时使用的封闭式柔性智能擦洗。
文档编号F41A29/02GKCN101509745 B发布类型授权 专利申请号CN 200910096712
公开日2012年10月24日 申请日期2009年3月12日
发明者倪敬, 唐志峰, 徐正达, 骆苏军 申请人:杭州浙大精益机电技术工程有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (1),