A-技术篇02-炮身02-炮闩

　　我们之前用了本专栏的连续五篇文章讲完了炮身组成中的身管（图中的4），从这一篇开始我们开始讲炮闩（图中2）

　　炮闩（Breech Mechanism），自动炮又称机芯，发射时承受燃气压力，具有闭锁、击发、开锁、开闩及抽出药筒等功能的机构。一般由关闩、闭锁、击发、开闩（开锁）、抽筒、保险等机构组成。通常把直接承受火药燃气压力并为炮闩各零部件所依附的核心零件（或主体零件）称为闩体（Breechblock）。

　　（1）闭锁确实。炮闩与炮尾应有足够的强度和刚度，并与身管可靠结合；不能因火药燃气压力作用而自行开闩；燃气不应后溢。

　　（2）结构相对比较简单，分解结合容易，操作便捷，动作可靠。重要零件应有备件并能进行完全互换。操作开、关门机构轻便且装填方便。

　　（3）应具有多种可靠的保险装置，保证射击过程中的安全。例如，关闩未到位不能击发；瞎火或迟发火时用一般操作不能开闩；坦克炮或自行火炮在行进间装填后，不能因车体振动而引起击发。

　　在实际设计中，炮闩结构是根据火炮的要求和总体布置而定，而炮尾结构又是相应于炮门结构而定。

　　通常，自动炮闩用于小口径高射炮和航炮；半自动炮闩多用于中、小口径地面火炮；非自动炮闩曾用于大、中口径火炮，现应用较少。在地面炮中广泛采用楔式炮闩（Sliding Wedge Breech Mechanism）和螺式炮闩（Screw Breech Mechanism）。相对应的炮尾结构及形式为楔式炮尾和螺式炮尾。

　　普通式炮门是靠药筒的变形后紧贴炮膛，密闭膛内火药燃气的炮门。闭气式炮闩（Breech Mechanism with Gas Obturator）是利用金属和非金属弹性零件密闭膛内火药燃气的炮闩。在膛内火药燃气作用下，使闭气零件与炮膛壁贴紧，起密封作用，压力消失后恢复原状，保证顺利开关闩。闭气炮闩用于药包分装式弹药或使用全可燃药筒和无壳弹的火炮。弹性闭气零件代替了金属药筒闭气作用，可以多次使用，定期更换。

　　目前，闭气炮闩有两种形式∶一种是螺式闭气炮闩，带有德·巴日式（De.Beuge）紧塞具的闭气结构，如美M107式175mm加农炮；另一种是楔式闭气炮闩，如英国“奇伏坦”式坦克上的120mm火炮。螺式闭气炮闩发展较早，很成熟，其缺点是发射速度低，开关闩时，闩体动作占据空间位置大、勤务保养困难等。楔式闭气炮闩结构紧密相连，能满足坦克和带封闭炮塔自行火炮的需要，有良好发展势头。

　　楔式炮闩也称横动式炮闩。其闩体为楔形，垂直于炮膛轴线做直线运动，以进行闭锁、开锁等动作。按闩体运动方向分为横楔式（在水平面左右运动）和立楔式（在垂直面上下运动）两种；按闭气方式又分为普通式与带紧塞具闭气式两种。

　　下图是一种普通式半自动立楔式炮闩与炮尾结构原理示意图。其作用是闭锁炮膛、击发底火、抽出药筒。为完成上述任务和保证半自动工作，炮闩由闭锁装置、击发装置、抽筒装置、保险装置、半自动装置和复拨器等组成。

　　闩体是一楔形体。内部各孔安装击发装置，上端有输弹槽、提把孔；前面有抽筒子挂臂及镜面（中有击针孔）直接抵住药筒；右侧有供曲臂滑轮运动的定形槽。定形槽由纵槽I、横槽Ⅱ和以曲臂轴中心为圆心的圆弧槽Ⅲ组成，如下图所示。槽I用于分解结合炮闩时曲臂滑轮的通道；槽Ⅱ供滑轮带动闩体开、关闩；槽Ⅲ用于使闩体可靠闭锁，在开门前拨回击针。

　　人力开闩时，顺时针转动闩柄，则曲臂轴带动曲臂滑轮位于槽Ⅱ中迫使闩体下降而开门。

　　曲臂以花键套在曲臂轴上。转动时，其上的滑轮在闩体定形槽内运动，产生开关闩动作。曲臂齿用于开闩时拨回击针，齿的凹面用于关闩到位时解脱保险器，如下图所示。

　　闩体后端面A与炮膛轴线的垂直线成γ角，前面两侧的导向棱B与A面平行，而门体镜面C垂直于炮膛轴线，闩体成一楔形。A、B两面与炮尾闩室内的两个倾斜导向面相配合，开闩时，闩体向下运动，并向后位移\Delta l（如闩体结构示意图所示）；关闩时，闩体向上运动，并向前位移\Delta l。将闩体做成楔形的目的是∶①关闩时，闩体可把炮弹略向前推，使炮弹装填确实；②开闩时，闩体前端镜面与药筒底离开，减少闩体镜面与药筒间的摩擦力，使开门容易。

　　上面的闩体受力示意图中，发射时作用于闩体的力有膛底合力P_{t}、炮尾支撑面对闩体的垂直反力N、闩体镜面与药筒底面的摩擦力T_{1}以及炮尾支撑面与闩体后斜面的摩擦力T_{2}。

　　令f_{1}及f_{2}分别为闩体镜面与药筒底面和炮尾支撑面与闩体后斜面间的摩擦系数。考虑到闩体的重力及惯性力相对很小，可忽略不计，则闩体在自锁状态下受力平衡方程为∶

　　由摩擦定律知∶摩擦系数f可用摩擦角\varphi的正切代替，f=tan\varphi；因角度小，正切函数又可用弧度值代替，得\gamma=2\varphi。

　　对于闩体带定形槽的闭锁装置，发射时闩体作用在曲臂上的力如曲臂滑轮受力示意图所示。

　　为了可靠地闭锁炮膛，发射中，曲臂向前（开门方向）回转的力矩应该小于或等于向后的力矩。即∶

　　关门机示意图：（a）关门状态（b）开门状态。1、曲柄；2、拉杆；3、杠杆；4、小轴；5、压筒；6、关门簧；7、支筒；8、调整螺帽

　　四连杆机构由杠杆（ab）、拉杆（bc）、曲柄（cd）和固定于炮尾上的二轴心（a、d）构成，各杆互相以销轴连接。支筒用小轴铰接在炮尾侧面，可做小幅度摆动，压筒以销轴与拉杆连接，在关闩簧的作用下推动拉杆和杠杆使曲臂转动，从而带动闩体关闩。调整螺帽用以调整弹簧的预压力。

　　开门板（如图6-38所示）用于自动开门。装在摇架的支臂上，可绕开门板轴在水平面上摆动，其后端面是工作面，侧斜面供炮身后坐时让开炮尾上的曲柄，以使后坐运动正常进行。

　　自动开闩时，其动作顺序如下∶自动开闩动作示意图（a）为发射前的位置。发射时，炮身后坐，曲柄上圆形凸起部的斜面推动开闩板，从其侧面滑过，开闩板略向右转，让开曲柄，如自动开闩动作示意图（b）所示。当炮身复进到一定位置时（大约复进1/3行程，这时复进速度最大），曲柄的圆形凸起部撞击开闩板的工作面，如自动开闩动作示意图（c）所示，曲柄开始回转，通过拉杆、杠杆和曲臂轴带动曲臂，曲臂滑轮先在闩体定型槽的弧形段内滚动，完成拨回击针动作，当滑轮接触门体水平槽时，闩体开始下降直至闩体被抽筒子挂钩钩住，如自动开闩动作示意图（d）所示，在曲臂轴回转的同时关闩簧被压缩，贮存关门所需能量。

　　自动开闩动作示意图（a）平时状态；（b）后坐阶段；（c）复进阶段；（d）开闩状态。1、门体；2、闩体挡板；3、曲臂；4、开闩板；5、曲臂轴；6、闩柄；7、压筒；8、支筒

　　抽筒子按其抽筒作用的性质，可分为撞击作用式和平稳作用式两种。按结构又分为杠杆式和凸轮式两种。撞击作用杠杆式抽筒子（如56式85mm加农炮），利用闩体在开闩终了撞击抽筒子短臂，而由抽筒子长臂抽出药筒。平稳作用凸轮式抽筒子（如59 式100mm高炮），利用开闩过程中，闩体上的曲线槽使抽筒子转动，并用传速比逐步增大的方法，达到开始抽筒时药筒速度很小，以便平稳地抽动药筒，然后迅速增大以达到预定的抽筒末速。

　　撞击作用杠杆式抽筒子的优点是结构相对比较简单、制造容易、操作使用起来更便捷。缺点是撞击时受力很大，会造成抽筒子及药筒底缘损坏。在药筒变形较大时，抽筒性能差。一般随炮都带有抽筒子备件。它通常应用于中、小口径火炮上。

　　杠杆冲击式抽筒装置示意图：1、2：左、右抽筒子；3、抽筒子轴；4、挂钩；5、抽筒爪；6、短臂

　　杠杆冲击式抽筒装置示意图和抽筒状态示意图分别为56式85mm加农炮杠杆冲击式抽筒结构图及抽筒状态示意图。左右抽筒子套在有键的轴上，每个抽筒子有长臂和短臂，长臂上端有抽筒子爪和挂钩。抽筒子爪用于抽筒时抓住药筒底缘；挂钩用于钩住闩体上的抽筒子挂臂，以保持门体处于开门状态。压栓和弹簧用于使抽筒子长臂经常贴向闩体，以便在开闩后及时钩住抽筒子挂臂。

　　击针惯性式击发机示意图。左图：1、击针；2、拨动子；3、右拨动子轴；4、拨动子驻栓；5、小齿；右图：A、缺口；B、驻栓浅槽；C、驻栓深槽；D、保险器缺口

　　开闩时，曲臂向下转动，曲臂齿压右拨动子轴的杠杆，右拨动子轴带动拨动子转动，将击针拨回，压缩击针弹簧，如击发装置动作示意图（a）所示，这时拨动子驻栓在弹簧作用下向左移动（从炮尾向前看），浅槽卡住拨动子呈待发状态。关闩后，发射机经炮尾内的推杆向右推动拨动子驻栓，使深槽对正拨动子下端，拨动子不受约束，击针便在弹簧作用下向前击发，如击发装置动作示意图（b）所示。

　　击发装置动作示意图，（a）待发状态（b）击发状态。1、曲臂；2、右拨动子轴；3、保险器；4、拨动子；5、拨动子驻栓；6、左拨动子轴

　　拨回击针的动作应在门体开始下降之前完成，这样，在开门时，击针尖就不致因与底火相碰而折断。曲臂滑轮在闩体定形槽的圆弧段Ⅲ（曲臂与门体相互位置示意图）内运动时，曲臂齿便压动右拨动子轴，拨回击针，这时闩体尚未移动，此后曲臂继续转动，闩体才向下运动。

　　一般要求击发机构所提供的能量应与底火的构造和击针突出量匹配，既要可靠击发，又不能击穿底火击针应有足够的强度、硬度和韧性击发机应该结构相对比较简单、拆装方便，有互换性；同时应设击发保险和重复击发装置。通常，击针头直径为3～3.5mm，突出量在2～3.8mm。击针惯性式击发机动作简单，开闩时击针就处于待发状态，发射时延迟时间短，适用于反坦克炮和加农炮；拉火式击发机是在击发过程中才压缩击针簧，发射延迟时间比较久，常用于榴弹炮和大口径火炮；击锤式常用于大、中口径迫击炮及药包装填的海军炮；而撞针式击发机则大范围的使用在小口径迫击炮。

　　保险器示意图：1、左拨动子轴；2、拨动子驻栓；3、拨动子；4、右拨动子轴；5、保险器；6、弹簧；7、上凸角；8、下凸角

　　当炮闩未关闩到位（尚未确实闭锁）时，即使操作发射机也不能让其击发，这是靠保险器起作用的，保险器由保险子和弹簧组成。保险器套在拨动子右轴上，扭簧上端压于闩体上，另一端压在保险器的上凸角上，使其下凸角总有卡入拨动子驻栓缺口的趋势。开闩时，击针为待发状态，保险子在扭簧的作用下，下凸角立即插入拨动子驻栓缺口，当关闩不到位时，下凸角仍然卡住拨动子驻栓缺口，阻止拨动子驻栓移动，因而不能击发。闩体上升到位后，曲臂滑轮继续在闩体定形槽圆弧段Ⅲ内运动，当曲臂转到最上端位置时，便是关闩到位（或者说闭锁确实），这时曲臂齿上凹面将保险器的上凸角抬起，下凸角便离开驻栓缺口，这时方可击发。

　　它是断隔螺纹门体的改进型。在大口径火炮上，为了能够更好的保证闩体强度，不影响闭锁性能，就要增加螺纹的外径和圈数，这会增加闩体质量和长度，而当闩体长度大于1倍口径时，又会使开、关闩困难。因此，在大口径火炮上多采用阶梯式断隔螺纹门体，螺纹制成2～3阶梯，使其与炮尾闩室的啮合面增加。苏联B-13型130毫米海军炮就采用了二阶梯式螺闩，如下图所示，其光滑部与螺纹部构成高低3个阶梯，螺纹与光滑部所对的圆心角各为40°，闩体进入门室后，旋转40°，即可闭锁。

　　螺闩的外螺纹为左旋，螺纹的形状，一般为等腰三角形。为保证发射时可靠闭锁，螺纹升角很小，通常为1.10或1.20。为改善各圈螺纹受力不均的程度，常将接近药筒的第一、第二圈螺纹空隙稍加大。为使闩体在进、出闩室时不与闩室螺纹相碰，将闩体的两个光滑面沿纵向加工成弧形，一侧内凹，另一侧外凸，如下图所示。

　　锁扉示意图：1、连接筒；2、击发机室；3、诱导杆通孔；4、驻栓室；5、键槽；6、抽筒冲铁；7、连接耳；8、偏心槽

　　驻栓其作用是适时地卡住或解脱诱导杆，以控制诱导杆在锁扉内不动或滑动。它斜放在锁扉内，被弹簧顶着，其上面是一平面。驻栓在开闩后被弹簧顶出，上平面向上移动卡在诱导杆凸起部上，在关闩第一阶段时限制诱导杆的移动，如图6-52（b）所示，即为开闩时的位置。但当闩体进入闩室后，炮尾后端面将驻栓压入锁扉，驻栓上平面下降，解除了对诱导杆的限制，诱导杆便相对于锁扉移动，带动门体转90°而闭锁，如图6-52（a）所示，即为关门时的位置。

　　诱导杆和驻栓示意图：（a）关门时位置；（b）开闩时位置。1、诱导杆；2、驻栓；3、凸起部；4、保险栓连接部；5、诱导榫缺口；6、定向缘；7、炮尾；8、锁扉；9、弹簧

　　对于采用药包分装式炮弹的螺式炮闩，在炮闩上还需有专用的紧塞装置，以密封火药燃气和安装点火具。较为典型的结构是带巴日紧塞具炮闩，如诱导杆和驻栓示意图（a）所示。它由气密垫、菌状杆、前后切口垫环及弹簧等组成。气密垫是由石棉浸羊脂压制后外包一层帆布制成，具有较高的弹性与强度，能耐高温。前、后垫环用以防止气密垫在膨胀时挤进空隙被损坏，并避免火药燃气直接与气密垫接触。弹簧提供气密垫一定的预压力（3～5MPa）防止发射初期燃气外溢。

　　巴日紧塞具示意图图：1、菌状杆；2、气密垫；3、闩体；4、火帽室；5、发火机；6、锁扉；7、炮尾；8、垫环；9、身管

　　发射时，菌状杆受燃气压力作用而后移，压缩气密垫，使其向炮膛扩张而紧贴于药室壁。因菌状杆前面受燃气压力作用的面积大于后面的面积，所以气密垫所产生的压力总比燃气压力大，从而完成闭气任务。菌状杆中心有导火孔，由装在发火机上的底火铜壳进行闭气。采用气密垫这种紧塞方式，省去了药筒，炮弹的成本也可降低，常用于大口径火炮。我国单管130mm海军炮及美175mm加农炮都采用这种炮闩结构。但其缺点是∶紧塞性能受环境和温度影响较大，气温太高，易影响开、关闩；气温太低，易出现漏气。因此，射击准备时应依据环境温度选配气密垫的厚度。

　　击发装置示意图：（a）平时状态；（b）待发状态；（c）击发状态。1、引铁；2、锁扉；3、逆钩；4、套筒；5、支筒；6、衬筒；7、门体；8、炮尾

　　发射时，炮手拉引铁，钩脱板通过逆钩使击针及支筒向后移动，同时引铁滑轮迫使击针套筒向前移动，故击针簧被压缩。当引铁拉至某些特定的程度时，逆钩便与钩脱板脱离，于是弹簧伸张，使击针向前运动。开始是支筒和击针一起运动，当支筒被闩体衬筒挡住后，击针簧不伸张，而击针以惯性向前运动而击发。当炮手放开引铁，击针簧伸张，使套筒向后运动，套筒支臂经滑轮使引铁恢复原状；同时套筒带着击针向后，逆钩又与钩脱板钩住，各件恢复平时状态。这种击发机构，可以连续拉火，不必另设复拨装置，但因其在击发时才压缩击针簧，所以击发延迟时间较长。

　　保险装置动作示意图：（a）诱导杆拨保险栓向前；（b）诱导杆拨片簧向左；（c）保险状态；（d）后坐时解除保险；（e）炮身复进，片簧顶在诱导杆上。1、保险栓；2、炮尾；3、诱导杆；4、保险栓连接部；5、片簧；6、弹簧

　　炮弹迟发火时为防止炮手过早开闩，由装在炮尾孔内的惯性保险栓与诱导杆配合完成，如图6-56所示。关闩到位后，保险栓上的凸起部和其上的片簧被掰开，进入诱导杆缺口中卡住了诱导杆，使它不能移动，于是不能开门（图6-56（a）～（c））；击发后炮身后坐，保险栓因惯性作用相对炮身前移，压缩弹簧解除了诱导杆，片簧弹回离开缺口而贴向保险栓（图6-56（d）），复进后片簧顶在诱导杆的平面上，即可开闩。

　　挡弹装置示意图：（a）关闩位置；（b）开闩位置。1、挡弹板；2、闩柄定形缺口；3、挡弹板轴；4、炮尾

　　分装式弹药在射角大于0°时，为防止装填中弹丸和药筒掉出炮膛，都设有挡弹装置，其结构相对比较简单，如图6-57所示。开闩抽筒后，闩柄上的定型缺口带动轴钩使挡弹板轴上的键脱离挡弹板，挡弹板便下垂一个角度，因此装填时能挡住弹丸和药筒。关闩时，闩体将挡弹板托起，此后闩柄之定形缺口将挡弹板轴推入，轴上的键将挡弹板保持于抬起状态，直到抽筒以前。

　　总之，对中、小口径的加农炮、坦克炮、高射炮等速射火炮，应用楔闩较为适宜；对大口径威力较大的火炮，尤其是药包装填的火炮，采用螺式闭气炮闩，其技术上把握性更大；但是，在小口径自动炮上，为提高发射速度，往往又采用螺式炮闩，因为它的输弹与关闩动作可一起进行，开闩与抽筒也可一起进行，缩短了射击循环时间。