回转式供弹机结构研究

梁振刚，胡 明，李回滨，韩 铁，王季鹏

（1.沈阳理工大学装备工程学院，辽宁沈阳 110159；2.中国人民解放军92840部队，山东青岛 266405）

回转式供弹机结构研究

梁振刚1，胡 明1，李回滨1，韩 铁2，王季鹏1

（1.沈阳理工大学装备工程学院，辽宁沈阳 110159；2.中国人民解放军92840部队，山东青岛 266405）

针对火炮快速补弹能力不足的情况，设计了一种快速准确供弹的供弹机构。机构采用回转式供弹，主要包括回转式供弹机、输弹滑轨、立式容弹具等部分。利用UG与ADAMS对机构进行了建模和运动学仿真。结果表明，该结构在原理上是可行的，可实现快速准确地供弹。为大口径火炮自动供输弹系统的设计提供了一种新思路，具有一定的参考意义。

回转式供弹；ADAMS；运动学仿真

大口径火炮弹仓的弹容量有限，从弹药补给车到供弹仓运动距离较长，补给速度慢［1］，很大程度上制约了火炮的射速。目前，弹药补给方式的滞后严重制约了现代火炮后勤补给装备的发展，也成为影响大口径火炮发展的技术瓶颈［2］。笔者针对这一情况，设计了一种回转式供弹机构。

1 回转式供弹机总体方案

以国外某现有供弹车为载体平台，略去供弹仓外壳，设计出的回转式供弹机总体方案如图1所示。

该机构主要包括回转式供弹机、输弹滑轨、立式容弹具等几部分。为了最大限度地提高供弹仓的容弹量，设计采用了炮弹竖直排列的立式容弹具，根据参考的弹药车弹仓高度和某122 mm炮弹尺寸参数，确定每个立式容弹具装载10枚弹体，各个立式容弹具依次布置在周向排列的输弹滑轨上，在步进电机的带动下滑轨上的立式容弹具按顺序行进到供弹机的进弹位置，按火炮炮塔内弹仓与立式容弹具进弹位置高度差确定回转式供弹机的回转半径，在2部电动机的带动下，依次完成将炮弹从立式容弹具输送进回转供弹机，回转供弹机回转一定角度将炮弹送到炮塔内弹仓进弹口及推弹入炮塔内弹仓3个机构动作。

1.1 立式容弹具原理方案

立式容弹具负责储存、补充火炮炮塔内弹仓所需炮弹，由弹托、滑轨支架、铰链联接件、推弹杆和卡槽装置等组成，其结构如图2所示。在补给过程中，容弹具传动机构通过自身重力带动炮弹在导轨内运动，在出弹口由推弹装置将炮弹从弹托中推出，送入回转供弹机。设计中的立式容弹具基于某122 mm榴弹炮的底凹式炮弹，可按导轨滑动，轨道呈L型，炮弹依靠弹托自下而上排列，弹托之间用活动铰链联接，当最底端炮弹被推出，供入供弹机后，第2发炮弹开始由卡槽牵引下落，并且推动第1个弹托沿L型导轨水平滑行，当第2发炮弹到最底端时，滑行停止，推弹装置推弹，依次第3发、第4发直到最后1发供完为止。

1.2 回转式供弹机原理方案

回转式供弹机由回转中心体、支架、回转外箱体、输弹筒和推弹杆组成，如图3～7所示。其中回转中心体是完成供弹机构动作的主动件，一方面，输弹筒下凸笋键入回转中心体的“凸”行槽中，另一方面，输弹筒支臂嵌入外箱体上的曲线槽中。供弹机运动时，输弹筒既可以在回转体带动下完成回转动作，将炮弹从供弹机底部输送到顶部，又可以在曲线槽的限位作用下完成前后往复运动，将炮弹从供弹机后部输送到前端。

供弹机的驱动力由步进电机提供，回转中心体在转轴的带动下每次旋转90°，在回转间隙完成炮弹入回转供弹体下方输弹筒和回转供弹体上方输弹筒推弹入炮塔内弹仓2个动作。回转中心体每回转360°，供给4发炮弹，运动停歇3次，往复循环，完成输进弹过程。

2 回转式供弹机运动过程仿真

针对前面设计的回转式供弹机机构，运用多刚体动力学软件ADAMS来对机构进行运动仿真分析。

2.1 仿真约束及驱动参数

由于机构复杂，约束条件不便给出，现给出部分仿真驱动函数。

1）Motion_1：

STEP（time，6，0，8，－180）+STEP（time，13，0，15，－180），

即火炮尾仓模拟平动驱动步进函数，表示从6－8 s尾仓向右平动180 mm，从13－15 s尾仓向右平动180 mm。

2）Motion_2：

STEP（time，4，0，5，800）+STEP（time，5，0，6，－800）+STEP（time，10，0，11，800），+STEP（time，11，0，12，－800）+STEP（time，16，0，17，800）+STEP（time，17，0，18，－800），

即推弹杆驱动步进函数，表示从4－5 s推弹杆前进800 mm推弹进火炮尾仓；5－6 s推弹杆后退800 mm回复到原位；10－11 s及11－12 s、16－17 s及17－18 s亦是如此。

3）Motion_3：

STEP（time，5，0，6，90d），

即火炮尾仓模拟挡弹板1驱动函数，表示从5－6 s挡弹板逆时针转动90°。

4）Motion_4：

STEP（time，11，0，12，90d），

即火炮尾仓模拟挡弹板2驱动函数，表示从11－12 s挡弹板逆时针转动90°。

5）Motion_5：

STEP（time，17，0，18，90d），

即火炮尾仓模拟挡弹板3驱动函数，表示从17－18 s挡弹板逆时针转动90°。

6）Motion_6：

STEP（time，0，0，3，90d）+STEP（time，6，0，9，90d）+STEP（time，12，0，15，90d），

即中心回转体驱动步进函数，表示分别从0－3 s、6－9 s、12－15 s回转体顺时针时针转动90°。

7）Motion_7：

STEP（time，3，0，4，－90d），

即右输弹筒模拟挡弹板驱动函数，表示从3－4 s挡弹板逆时针转动90°。

8）Motion_8：

STEP（time，9，0，10，－90d），

即下输弹筒模拟挡弹板驱动函数，表示从9－10 s挡弹板逆时针转动90°。

9）Motion_9：

STEP（time，15，0，16，－90d），

即左输弹筒模拟挡弹板驱动函数，表示从15－16 s挡弹板逆时针转动90°。

2.2 仿真结果分析

通过ADAMS导入供弹机和立式容弹具三维模型，以及根据编写的STEP步进函数进行仿真分析，得出仿真数据如图8～11所示。

从仿真结果来看，图8和图9反映的是立式容弹具中弹托与弹体在卡槽的带动下，完成推弹进入回转式供弹机的位移路径图。图8中，卡槽和弹托在0－5 s之间不发生相对运动，在5－6 s之间位移和速度开始发生变化。运动期间，弹托运动平稳，为保证炮弹的运动平稳输送奠定基础，与此同时，弹托也带动着炮弹一起运动，由图10可以看出，炮弹在输送路径上有一定的波动，这是由于刚体之间碰撞产生的，实际中加以缓冲件可改善。图10与图11反映的是回转式供弹机中不同输弹筒的运动情况，可以看出，输弹筒按既定设计在做间歇运动，来完成取弹和送弹过程。最后的动作是推弹入炮塔内弹仓，从图12可以看出弹丸在推弹杆作用下运动一段距离后，推弹杆不再作用，而弹丸在惯性作用下继续运动，直到完全进入炮塔内弹仓。从图中还可看出，推弹杆的运动呈周期性变化，而炮弹在未进入内弹仓前呈周期运动，进入之后，速度逐渐减为0。曲线有波动是因为在进仓惯性运动过程中与机构发生挤碰产生的。通过运动仿真分析，证明回转式供弹机方案是可行的。

3 结束语

根据现代火炮自动供弹能力不足的情况，设计的基于122 mm自行炮的回转式供弹机构基本上能够实现炮弹的快速自动装填。通过对机构进行运动学仿真，认为该方案是可行的，对今后大口径火炮的弹药快速补给系统的发展有一定的参考意义。

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Researeh on the Strueture of Rotary Ammunition Supply Deviee

LIANG Zhengang1，HU Ming1，LI Huibin1，HAN Tie2，WANG Jipeng1
（1.School of Equipment Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang 110159，Liaoning，China；2.Unit 92840 of PLA，Qingdao 266405，Shandong，China）

rotary replenishing ammunition；ADAMS；kinematics simulation

HJ35

A

1673-6524（2015）04-0019-04

2014- 12- 29；

2015- 05- 31

辽宁省教育厅科学技术研究项目（L2014076）

梁振刚（1973－），男，博士，主要从事武器设计与仿真技术研究。E-mail：1007272651＠qq.com

Abstraet：In response to the deficiency of replenishing ammunition，a fast and accurate ammunition supply device is designed.The device uses the rotary mode to replenish ammunition from the car repar to the turret，which is composed of rotary ammunition supplying mechanism，ammunition ramming slide，vertical ammunition can and so on.UG and ADAMS are used for modeling and kinematics simulation.The results show the card slot，the shell support and the push rod can be completed smoothly under the condition of ignoring the friction factor and so on，which further shows the structure is feasible in principle and can replenish ammunition quickly and accurately.It is a new idea and reference for the auto replenishing ammunition design of large caliber artillery.