[发明专利]一种基于相变材料的坦克炮管的冷却装置及其坦克炮管

说明书

本发明涉及军用技术领域，公开了一种基于相变材料的坦克炮管的冷却装置及其坦克炮管，包括：火炮内炮身、填充腔室和火炮外炮身，火炮内炮身和火炮外炮身均为管状物，火炮外炮身套设于火炮内炮身的外周侧，填充腔室设于火炮内炮身的外周侧与火炮外炮身的内周侧之间，填充腔室内填充有相变材料。火药室设于火炮内炮身的内侧底部，闩体封装于火炮内炮身和火炮外炮身的底部。本发明提供的一种基于相变材料的坦克炮管的冷却装置及其坦克炮管，采用双层炮身，并在之间增加填充腔室，利用填充腔室内的相变材料对火炮炮身起热冲击起到缓冲作用，降低火炮发射前后激冷激热的幅度，从而保护炮身，提高火炮初速度，射程，精度，以及使用寿命。

技术领域

本发明涉及军用技术领域，特别是涉及一种基于相变材料的坦克炮管的冷却装置及其坦克炮管。

背景技术

射击过程中高温火药的燃烧以及弹带摩擦的热作用造成的热影响，会引起如内膛烧蚀磨损，身管热应力、身管热弯曲、发射药自燃甚至炸膛。会引起火炮初速度，射程，精度的丧失，严重影响火炮性能，成为限制火炮威力的重要因素。

目前采取的各种身管热控制措施按作用机理，从传热学的角度可分为隔热和冷却两大类。火炮的散热设计通常是选用高温下机械物理性能保持性较好的高强度钢并且加粗身管，在身管内膛镀耐烧蚀的材料并用护膛剂。隔热被动保护措施有：1、内膛面镀耐烧蚀金属，如铬，钽，钒。他们能为基体钢提供甚好的保护，将其与高温燃气隔开，有效阻止热量向基体钢扩散。2、发射药中添加缓蚀剂，在发射时对发射药产生的热量与内膛表面产生一定的隔绝作用。冷却为主动保护措施，其中有：1、无动力冷却，在身管结构上添加散热肋片，肋片可以在身管表面直接加工或者嵌套金属薄片形成。2、有动力冷却，使用液体冷却剂与身管进行强制热交换，将热量带走。是目前比较普遍的方法。通过冷却剂对身管的冷却位置可以分为外部冷却，中层冷却，内部冷却。这种主动冷却的方法主要运用在航炮或舰炮上，老式的某种重机枪也采用水冷方式。

一般发射药的爆温在2500K到3700K之间，其中10％-20％被膛壁吸收，弹丸做功的6％左右损失于弹带与膛壁的摩擦，而这部分摩擦生热也大部分被膛壁吸收。射击时身管发热特点是，发射时内膛受到高度的热冲击，弹丸发射后又迅速冷却，身管壁沿直径方向的温度梯度过大，造成很大的热应力。热冲击在发射瞬间产生动态压应力，发射后迅速冷却会产生动态拉应力，这种应力循环是造成内膛面产生裂纹的直接诱因。这种激冷激热的热应力是引起金属疲劳的直接原因，直接影响身管的疲劳寿命。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种基于相变材料的坦克炮管的冷却装置及其坦克炮管，解决现有技术中火炮身管冷却沿直径方向的温度梯度过大，激冷激热造成很大的热应力，造成内膛面产生裂纹，引起金属疲劳，减少身管的寿命。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于相变材料的坦克炮管的冷却装置，包括：火炮内炮身、填充腔室和火炮外炮身，所述火炮内炮身和所述火炮外炮身均为管状物，所述火炮外炮身套设于所述火炮内炮身的外周侧，所述填充腔室设于所述火炮内炮身的外周侧与所述火炮外炮身的内周侧之间，所述填充腔室内填充有相变材料。

其中，所述填充腔室为设于所述火炮内炮身外侧壁的凹槽。

其中，所述凹槽为12个，并沿所述火炮内炮身轴向等距排布。

其中，还包括透气孔，所述透气孔开设于所述火炮外炮身，并与所述填充腔室连通，用于平衡相变材料相变时产生的压强变化。

其中，所述火炮外炮身为具有弹性的钢材制成。

其中，还包括抽烟装置，所述抽烟装置包括蓄气室和抽烟孔，所述蓄气室通过所述抽烟孔与所述火炮内炮身的内部连通，用于收集弹丸发射后产生的气体。

其中，还包括炮身热护套，所述炮身热护套包裹于所述火炮外炮身的外周侧。