枪管模块是自动武器中的一个典型模块,对它的分析与设计是自动武器模块化设计的重要环节,也是武器设计的重要方面,枪管模块的正确建立与合理的结构设计,是保证该模块与其它模块组装的前提与基础,它可以为我们提供一些设计的规则和接口规范,对自动武器模块化设计的整体效率和性能有重要作用。
1.1 国内外模块化步枪的发展现状
1.2 模块化步枪的战术性能要求
此次设计中以标准型步枪为基本通用模块,通过快速更换不同型号的枪管与其他模块而组成突击步枪、标准步枪和轻机枪,可发射 和 两种步枪枪弹。
突击步枪:射程为300m,枪管较短,使用灵活,在近距离遭遇战和冲锋中使用,火力较猛烈,对目标有迅速而有效的压制效果,适合丛林、战壕和城市巷战。
标准步枪:射程为400m,枪管长度适中,可用于抵肩射击,主要执行常规作战任务,适应多种作战环境,步枪的主要作用是以其火力、枪刺和枪托杀伤有生目标。
轻机枪:射程为800m,枪管较长,可以两脚架为依托抵肩射击,携行方便,机动性好,是步兵班的主要火力,对集结的大量有生目标进行火力压制,杀伤能力强。
1.3 模块化枪管设计的难点
(1) 枪管内部结构的设计。步枪枪管的内部有弹膛和线膛,枪管外部又必须确定其外形和各处的壁厚,因此要求做大量的结构设计和计算,设计时必须合理确定结构和精细计算 。
(2) 枪管与机匣连接接口的结构设计。在模块化步枪的设计中,要求通过快速更换不同枪管而形成不同类型步枪,因此枪管与机匣的连接处不能是简单的螺纹接口或孔轴配合,此接口必须连接安全可靠,拆装快速。
(3)枪管导气装置的设计。过去的步枪大多采用旧的设计方法,没有太多模块化思想的应用,所以旧式导气装置不适用于新型模块化步枪 ,因此要参考现代已有的模块化步枪的导气装置,设计新型结构。
2 模块化枪管方案设计
枪管是整个枪上最基本的零件,它的主要作用是给予弹头一定的飞行方向和初速度,内膛上有螺旋膛线,用以导引弹头使其保持稳定飞行。枪管尾部与机匣的连接套相连,在枪管外表面上根据需求要结合导气装置和膛口装置,为了便于设计加工和控制枪管壁厚,以及避免外形上有大幅度不规则的凸起,常将枪管设计为一个阶梯回转体,下图为此次设计的装配完成后的模块化枪管外观图。
2(a) 口径枪管模块外观
2(b) 口径枪管模块外观
2.1 枪管弹膛结构设计
弹膛是与枪弹配合处的枪管内膛部分,它的作用是包容枪弹,让弹壳能够正确的定位,并且使弹头导向正确,为了便于推弹上膛和退壳,在弹壳外表面与弹膛内表面之间必须留有适当的间隙。
总的来说,弹膛结构一般由2~5个锥体组成。与弹壳进行配合的弹膛结构,它的锥体数量与所容纳的弹壳锥体数量相同。一锥结构的弹壳,和它配合的弹膛结构为一个锥体,再加上坡膛总共两个锥体,如图2-2(a)所示。三锥结构的弹壳,和它配合的弹膛结构为三个锥体,外加上坡膛1~2个锥体,总锥体数目为4~5个,如图2-2(b)所示。
(a)一锥结构 (b)三锥结构
2-2 弹膛的结构
本次设计的模块化枪管要发射 和 两种步枪弹,其枪弹采用的是三锥体的结构,为了与枪弹相配合,所以枪管的弹膛选择图(b)式的三锥结构,其内部用弹壳斜肩大端与弹膛接触定位的结构,定位点取在弹膛第二锥体处
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