火炮复进机液量检查简化研究
杜中华
（陆军工程大学 石家庄校区，石家庄050003）
摘 要： 复进机液量检查是一项重要的火炮勤务工作。在分析气温对复进机气压和液量影响的基础上，提出了一系列简化方案：不用人工后坐的液量正常检查，人工后坐长度任意化，安装温度和压强传感器，开发专用计算器。这些方案可以大大减少复进机液量检查的勤务工作量。研究表明，在复进机无漏液漏气情况下，气温对压强影响较大，对液量影响极小。
关键词： 火炮复进机；液量检查；简化方案
0 引 言
复进机是火炮反后坐装置的基本组成部分，其作用是在火炮后坐时储存能量，火炮后坐到位后释放能量使火炮复进到位。复进机的类型包括弹簧式、液体气压式等多种类型。为减轻质量，大中口径火炮多用液体气压式复进机（文中复进机均指液体气压式复进机），其用气体（氮气或空气）作为储能介质，用液体（驻退液）来密封气体（如图1）。火炮的一项重要勤务保障工作就是在火炮射击准备阶段进行复进机液量（实际指液体体积）检查，确保复进机液量正常。如果火炮长期频繁使用，那么液量检查也要时常进行[1-3]。
图1 液体气压式复进机结构原理图
复进机液量检查一般都要进行人工后坐，使复进杆和复进活塞相对复进筒移动250 mm，这是复进机液量检查中工作量最大的步骤。传统的人工后坐方法包括：用双用唧筒把液体不断注入空腔推复进活塞的方法；用棘轮扳手反复旋转插入空腔的螺杆顶复进活塞的方法。这两种方法都十分耗费人力，用时也达到十几到二十几分钟。为了节省人力和时间，现在也有利用液压泵和气压泵将液体和气体注入空腔推复进活塞的方法，这些方法一方面要用到复杂的设备，另一方面需要人员进行精细操控（气体或者液体注入速度快，很难精确保证250 mm的距离）。因而人工后坐操作是简化复进机液量检查要考虑的重点。
目前火炮反后坐密封装置的发展水平已经使得复进机很少漏液漏气，但是为了安全起见，复进机液量检查制度仍要严格执行。这就造成对于大多数情况下的液量正常也必须通过完整的液量检查程序才能确定。如何用更简便的方法来判定液量正常也是本文思考的问题。
1 火炮复进机液量检查方法
目前火炮复进机液量检查的常用方法称为人工后坐法。首先，将气压表接在复进机外筒上，读出复进机气压p 1（也称初压）；而后用人工后坐方法使炮身后坐（复进活塞和复进杆相对复进筒移动）250 mm；读出此时气压表压强p2；使炮身复位；用式（1）计算复进机液量Vy。
式中：Vy为液体体积，即液量；V为复进机总体积；Af为活塞工作面积。
如果p1′与p1相差偏大，则必然是由于漏液或者漏气原因造成的，必须用传统方法进行人工后坐来判定液量是否正常。
2 气温对复进机特性的影响规律
在实际使用过程中，复进机气压变化可能由漏气、漏液和气温变化造成，液量变化主要由漏液造成。而复进机漏液和漏气只是小概率事件，下面着重分析复进机没有漏液和漏气情况下气温对气压和液量的影响[4]。以我国设计火炮的温度范围（-40～50 ℃）来设定气温变化。
从式（1）可以看出，求取液量Vy，用到一个后坐长度l即可，并不需要这个长度一定是250 mm，这个l可以是50、105、247 mm等任意数值。人工后坐长度任意化后，用气压泵和液压泵推复进活塞后坐，不用刻意精细控制后坐长度，操作更为方便。
2.1 气温对压强的影响
以某型火炮复进机为例，给定液体的K和α数值后，假定其上次在气温15 ℃时气压为6.3 MPa，液量为13.4 L（正常值13.4±0.3 L），则在下次气温50 ℃（-40 ℃）时测得气压应为7.1 MPa（5.1 MPa），用式（3）计算出其液量增加0.13 L（减少0.21 L）。可见气温变化对液量影响很小，气温变化到极值时，液量也在正常值范围内。
式中：p0和p1指前后两次液量检查时的压强；T0和T1则指前后两次液量检查时的气温，K。
以某型火炮复进机为例，假定其上次在气温15 ℃时气压为6.3 MPa（正常值为
MPa），则在下次气温50℃（-40 ℃）时测得气压应为7.1 MPa（5.1 MPa），气压已经远远偏离正常值，需要进行调整。而且通过计算发现，当气温仅仅变化1 ℃时，压强就已经超出正常值范围，所以复进机气压调整应该是要经常进行的。
对于WordCloud 库来说，每个词云是一个Word-Cloud 对象，通过对其20 多个属性（或者说是参数）进行配置可以设置词云。其中，常用属性说明为：
式中：K为液体的体积弹性模量；α为液体的热膨胀系数。
2.2 气温对液量的影响
首先记录上次液量检查时的气温T0和压强p0；本次液量检查时，只需确定气温T1，就可以用式（2）计算出理论上压强p1；安装气压表测出实际压强p1′，如果p1′与p1十分接近，可以判定复进机液量正常。这样就不用进行后面的人工后坐操作，大大减少工作量。应强调的是，大部分情况下的液量检查结果都是正常的，所以大部分情况下都会用到这种方法，都可以不进行人工后坐操作。
p1是在复进机没有漏液和漏气的前提下用式（1）计算出来的，如果复进机发生了漏气或者漏液，都会导致实际测出的p1变小，但是无法具体判断是漏液、漏气还是两者均发生。
假定复进机没有漏液和漏气，复进机气压会随着气温发生变化，此时可将气体视为理想气体，用查理定律来描述，如式（2）所示：
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3 复进机液量检查简化思考
1）不用人工后坐的液量正常检查。
假定复进机没有漏液和漏气，气温对液量影响的深入分析要用到复杂的流体力学知识，这里只做简单分析。气温升高会导致液体体积膨胀，同时气温升高会导致气压变大，而气压变大却会导致液体体积减小，两相抵消下，液量变化不会很大。用式（3）来近似估算液量的变化：
利用上述原理把式（1）做成专用计算器或者做成液量检查表，使用起来更为方便。如果液量Vy和气压p1均正常，则无需调整；如果液量正常，气压不正常，则调整气压到标准值（充气或者放气）；如果液量不正常，则先调整液量到标准值（主要是注液），再调整气压到标准值。最后拆下气压表完成检查[1-3]。
2）人工后坐长度的任意化。
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当然这个人工后坐长度不能太小（譬如只有几毫米），那样会引起计算误差。传统复进机液量检查规定人工后坐长度为250 mm，也是考虑通常火炮最大后坐长度为800～900 mm而做出的决定。
3）压强和温度传感器的安装。
如果将温度和压强一体化传感器安装在复进筒外面，用屏幕适时显示复进机温度和压强，则液量检查不用安装和拆卸气压表，也不用温度表，操作起来更为方便。应指出的是，温度传感器还能在火炮射击过程中适时检测液体温度，防止液体过热，引起密封装置实效。
4）专用计算器的开发。
由于要记录前一次的气温和压强，要利用式（1）和式（2）等进行计算，故用单片机开发出能实现这些功能的专用计算器无疑也可以提高液量检查的便捷程度，只要把测试数据输入，即可得到需要的结果。
4 结 论
火炮复进机液量检查是火炮射击准备中的一项重要的勤务工作，传统的人工后坐方法勤务工作量大。本文提出了系列简化方案——不用人工后坐的液量正常检查，人工后坐长度任意化，安装压强和温度传感器，开发专用计算器。这些方案可以大大减小复进机液量检查勤务工作量。
对无漏液漏气情况下气温对复进机特性影响的分析表明，气温变化对复进机气压影响较大，对复进机液量影响极小。气温变化情况下，通常不用调整液量，但通常要调整气压。
针对上述问题，进行了相关探索性研究，建议将含量测定项修订为“本品含水硫酸铝钾[KA1(SO4)2·12H2O] 应为99.0%～100.5%”，并用氮测定法替代铵盐检查法，对白矾质量标准进行了完善。
[参 考 文 献]
[1] 张相炎,郑建国,袁人枢.火炮设计理论[M].北京:北京理工大学出版社,2014.
[2] 高树滋,陈运生,张月林,等.火炮反后坐装置设计[M].北京:兵器工业出版社,1995.
[3] 高跃飞.火炮反后坐装置设计[M].北京:国防工业出版社,2010.
[4] 薛定宇,陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.
Study on the Simplified Scheme of the Artillery Recuperator Liquid Volume Inspection
DU Zhonghua
（Shijiazhuang Campus of Army Engineering University,Shijiazhuang 050003,China）
Abstract : The recuperator fluid volume inspection is an important artillery service. Based on the analysis of the influence of air temperature on the pressure and liquid volume of recuperator, this paper proposes a series of simplified schemes,including normal inspection of liquid volume without manual recoil, randomization of artificial recoil length, installation temperature and pressure sensor, and development of a dedicated calculator. These solutions can greatly reduce the workload of the recuperator fluid volume inspection. The study also indicates that in the absence of the recuperator leakage, the temperature has a greater influence on the pressure and had a minimal effect on the liquid volume.
Keywords : artillery recuperator; liquid volume inspection; simplified scheme
中图分类号: TJ 307
文献标志码: A
文章编号： 1002-2333（2019）08-0016-02
（责任编辑 邵明涛）
作者简介: 杜中华(1973—),男,博士,讲师,研究方向为系统仿真和优化设计。
收稿日期: 2018-09-11
标签：火炮复进机论文; 液量检查论文; 简化方案论文; 陆军工程大学石家庄校区论文;