自动刷洗炮膛装置和刷洗炮膛系统的制作方法

本实用新型涉及管道清洗和管道保养装置，特别涉及一种炮膛刷洗装置。

背景技术：

炮膛的清洁和磨损程度影响到炮弹发射的准确性、可靠性以及火炮的使用寿命。由于炮膛清洗不干净，造成挂铜和积碳，导致弹丸在炮膛膛内运动受阻而发生膛炸，因此大型火炮的炮膛在启封或封存时，以及发射炮弹后，都需要进行清洗保养。炮膛的清洗，包括炮膛内异物的清除和对炮膛进行防锈处理。炮膛内异物，包括从弹丸上脱落的铜、锌、铅、铝等金属、铝的氧化残留物和膛内火药燃烧残留物，如附着在炮膛内壁的烟灰和石墨等，以及炮膛生锈产生的异物等。上述异物容易阻塞、腐蚀炮膛的内壁，使炮膛内壁的磨损和腐蚀加剧。尤其是在火炮射击过程中，在高温、高压下产生的附着在炮膛内壁的残留物（积碳），其与炮膛结合紧密；另外，又由于炮膛的长度远远大于炮膛内壁直径，因此炮膛清洗保养是一件极为困难的工作，尤其炮膛的内壁设有膛线，膛线的阴线部分的清洗更加困难。特别是在野外海上作战时，炮膛的刷洗还需要有较高的效率，且容易操作。

现有的炮膛清洗多采用擦拭剂和机械刷洗相结合的方式。最早是采用在刷头上沾擦拭剂人工擦洗炮膛。一方面擦拭剂是由重铬酸钾、氢氧化钠等剧毒、强腐蚀性的物质配制成，具有较强的毒性和腐蚀性，炮膛清洗工作人员在反复沾取擦拭剂时容易接触到擦拭剂，对身体造成损害。另一方面，人工刷洗时需要消耗较多的人力和时间，工作效率低，劳动强度大。再一方面，对于较长的炮膛，炮膛中部和深处的清洗较为困难，容易清洗不干净，且人工清洗容易对炮膛造成轻微损伤。总的来说，人工炮膛清洗劳动强度大、工作效率低，且容易对刷洗工作人员造成人身伤害以及损伤炮膛，因此急需开发一种能够自动清洗炮膛的装置。

为了提高炮膛清洗效率、节省人力，达到良好清洗效果，中国发明专利CN105180711A公开了一种全自动清洗炮膛的炮膛洗刷装置。所述炮膛洗刷装置包括：刷洗装置1’、驱动推进装置2’、自动定位锁紧装置3’，所述刷洗装置1’与驱动推进装置2’轴连接，用于清洗炮管；所述驱动推进装置2’与自动定位锁紧装置3’固定连接，用于驱动刷洗装置1’的前后运动；所述自动定位锁紧装置3’用于清洗时，为克服刷洗装置1’的反作用力，在炮膛内定位固定。该发明专利全自动清洗炮膛的工作原理是：利用自动定位锁紧装置3’和驱动推进装置2’配合，依次工作，使洗刷装置1’能在炮膛内深入或退出；另外，当刷洗装置1’在清洗时，自动定位锁紧装置3’锁紧炮膛洗刷装置，能保证清洗装置1’作前后往复和旋转两种清洗动作，也就是说能防止跑膛洗刷装置随之旋转，使炮膛清洗更清洁。

该发明的炮膛洗涮装置虽然实现了在炮膛内自动爬行和刷洗炮膛，节省了一部分的人力，提高了炮膛清洗效率，改善了炮膛清洗效果。但是，该发明仍然存在如下问题：首先，由于炮膛洗刷装置的机身具有长度，洗刷装置在前部，定位锁紧装置在后部，因此所述炮膛洗涮装置在置入炮后，从洗刷装置1’到炮口的距离无法清洗，参见图1所示。

所述炮膛刷洗装置在炮膛内移动的过程中，其自动定位锁紧装置3’必须全部放置在炮膛内部，因此不论自动定位锁紧装置3’正向设置（刷洗装置设置的刷头在炮膛内）;或定位锁紧装置3’反向设置（刷洗装置设置的刷头在炮膛口），总有一端的炮膛内壁刷洗装置不能接触到。如需将炮膛全程清洗，有两种办法：第一，必须再将炮膛洗刷装置反向再次置入炮膛（Ⅰ）内，进行两次清洗，这样才可能将炮膛完全清洗干净。第二，在炮膛（Ⅰ）的端口上，增加一段长度大于炮膛洗刷装置的附加炮膛（Ⅱ），当清洗时将炮膛洗刷装置正向放置在附加炮膛内，才能将整个炮膛内腔全程清洗，参见图2所示。该发明的缺点是：不能一次将炮膛全程清洗完成，使得清洗保养工作效率降低。或者需要增加一附加炮膛，制造成本增加，增加了炮膛清洗装置的携带，且安装不方便。

另外，所述炮膛刷洗装置在炮膛中放置时，由于所述刷洗装置1’位于炮膛刷洗装置的一端，其与炮膛虽为过盈配合，但毛刷具有一定的柔性，在重力的作用下，所述炮膛刷洗装置一端横截面圆心会下降。然而，炮膛刷洗装置另一端的自动定位锁紧装置3’有两种工作状态：即：收缩状态和撑开状态，因此自动定位锁紧装置3’横截面圆心位置，在两种状态下也是不同的。也就是说：所述炮膛刷洗装置的轴线与炮膛的轴心不是重叠的。由于所述炮膛刷洗装置的轴线相对与炮膛轴线会产生倾斜，使得部分炮膛刷洗装置与炮膛内壁相接触。尤其是，当驱动推进装置2’带动自动定位锁紧装置3’在炮膛中移动时：一方面，产生磨损，降低了炮膛刷洗装置使用寿命；另一方面，增加了炮膛刷洗装置在炮膛中的移动阻力。

技术实现要素：

本实用新型的目的是避免两次清洗，提高清洗效率；或者说：解决采用附加炮膛实现炮膛全程的全自动刷洗；也可以避免炮膛清洗装置的轴线相对炮膛轴线倾斜，损坏炮膛膛线的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的，一种炮膛刷洗装置，所述炮膛刷洗装置包括：首刷头装置、往复驱动装置和刹车装置，其特征在于：还包括首尾联动装置和尾刷头装置；所述首刷头装置由往复驱动装置驱动，刹车装置将炮膛洗刷装置固定在炮膛内壁，首尾联动装置将尾刷头装置与首刷头装置相关联；当炮膛刷洗装置放置在炮膛内时，所述刹车装置撑开，所述炮膛刷洗装置处于不能移动状态；所述首刷头装置在往复驱动装置的驱动下作前后往复运动，实现首刷头装置与尾刷头装置同步洗刷过程；当首刷头装置或尾刷头装置伸出至最长位置时，刹车装置收缩，即刹车装置松开，如往复驱动装置驱动首刷头装置前进或驱动尾刷头装置后退，由于首刷头装置和尾刷头装置相对于炮膛内壁的阻力，实现炮膛刷洗装置本体相对于炮膛壁向前或向后运动，最终实现炮膛刷洗装置前进或后退动作；上述两步骤依次轮替，实现炮膛刷洗装置的爬行过程。

所述首刷头装置由至少一个刷环、一前刷杆和一前限位螺母构成，所述前刷杆后部设有轴肩，所述自由刷环套设在前刷杆上，所述前刷杆的外径小于刷环的内径，所述首刷杆的尾端设有外螺纹，且与刷头驱动装置中的推杆螺纹连接。

所述刷环设有三个，所述刷环可以在前刷杆上自由转动。

所述刷头驱动装置由电机连接座、电机、电机安装座、前端固定座、后端连接座、伸缩臂、螺母、滑块、丝杆、缸体、轴承、外壳构成。所述电机通过电机连接座、电机安装座与后端连接座连接。所述前端固定座与后端连接座之间，通过缸体固定连接，所述轴车固定安装在后端连接座的轴孔。所述丝杆穿过轴承通过联轴器与电机转轴连接，另一端穿过螺母，且在整个内螺纹导程范围内，螺纹配合；所述伸缩臂的前段与滑块螺纹固定。

所述伸缩臂轴套在丝杆的外圈上，且穿过所述缸体前端连接座的轴孔，与首刷头装置的首刷杆固定连接；所述缸体的后端连接座的轴孔和丝杆之间设有密封圈。

所述刹车装置由电机座、制动电机、制动机构、联轴器、两定位块、导向块、滑块、丝杆、前连接座和后连接座构成；所述刹车装置的后端连接座与尾刷头装置的尾刷杆固定连接；所述前连接端的中间设有贯穿安装的电机座，用于安装制动电机和联轴器；所述制动电机的输出轴通过联轴器与丝杆连接，所述丝杆中间与螺母滑块活动配合，且丝杆的两端由定位块定位；所述制动机构由两块制动片和四根两对制动摇臂构成，所述制动摇臂两两安装在定位块、滑块与制动片之间；每对制动摇臂之间设有联动齿；所述前连接端与驱动装置的电机安装座之间通过连接块固定连接。

所述尾刷头装置由至少一个自由刷环、一尾刷杆、一尾刷安装座、一锁紧螺母构成；所述自由刷环套设在的尾刷安装座，可自由活动；所述锁紧螺母与尾刷安装座的首段螺纹配合，锁紧螺帽将刷环限位安装在尾刷安装座上，防止脱落；所述尾刷安装座套设在尾刷杆上，可以前后移动。

刷头驱动装置的滑动连接。所述联动定位座设置有四个供联动杆穿过的通孔，所述联动杆穿通该通孔，一端与所述尾刷头装置的尾刷安装座固定连接，另一端分别与二个联动杆固定座两两固定连接。所述刷头驱动装置上的滑块上设置有两个螺孔，所述联动杆固定座与上述螺孔采用螺栓固定。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

首先，本实用新型中首刷头装置和尾刷头装置分别设置在炮膛刷洗装置的两端，其在清洗炮膛时首刷头装置和尾刷头装置均可以直接与一端炮膛相接触，无需增加延长炮膛就可以实现自行移动和全面刷洗，其操作简单，成本低、安装方便且工作效率高。

其次，刹车装置在收缩时，炮膛刷洗装置由首刷头装置和尾刷头装置支撑，避免了炮膛膛清洗装置轴线相对炮膛轴线倾斜，避免了刹车装置与炮膛直接接触，进而避免了刷头驱动装置在驱动刹车装置在炮膛内移动时损伤炮膛和损伤刹车装置，同时减小了炮膛刷洗装置在炮膛中的移动阻力，装置移动灵敏性提高。

再次，首刷头装置和尾刷头装置同步运动，避免了首刷头装置和尾刷头装置之间的运动相互干涉，使得炮膛刷洗装置在炮膛中的移动顺畅，同时在炮膛轴向上间隔设置的两个首刷头装置和尾刷头装置，对炮膛先后进行两次往复刷洗。相比于单次的往复刷洗，炮膛刷洗效果有明显提高，提高了炮膛清洗效率。

附图说明

图1：是背景技术中“单头”炮膛洗刷装置的结构示意图。

图2：现有技术中采用附加炮膛清洗的结构示意图；

图3：本实用新型炮膛刷洗装置的立体示意图；

图4：是本实用新型炮膛刷洗装置去除外套的立体示意图；

图5：是本实用新型炮膛刷洗装置侧视；

图6：是本实用新型炮膛刷洗装置的剖视图；

图7：是所述尾刷头装置的A-A剖视图；

图8；是所述刹车装置B-B剖视图；

图9：是所述首尾联动装置示意图；

图10：是所述炮膛刷洗装置局部剖视图；

图11：是所述喷头装置的结构示意图；

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

本实用新型最佳实施例的炮膛刷洗装置由首刷头装置1、往复驱动装置2、刹车装置3、首尾联动装置4、尾刷头装置5构成，参考图3至图10所示。所述往复驱动装置2前端与首刷头装置1连接，其另一端通过首尾联动装置4穿过刹车装置3与尾刷头装置4连接。本实用新型中由于同时采用了前刷头装置1和尾刷头装置5，在整个运行过程中，既能同时前后同时一次刷洗，又能使炮膛刷洗装置的轴心线与炮膛的轴心能保持平行或重叠。

本实用新型的炮膛刷洗装置在清洗过程中，有两种动作，分别为：洗刷动作和爬行动作。爬行动作有两个过程，分别为：首刷头装置1（或尾刷头装置5）伸出过程和炮膛刷洗装置本体跟进过程。

当炮膛刷洗装置放置在炮膛内时，所述刹车装置3撑开，所述炮膛刷洗装置处于不能移动状态。所述首刷头装置1在往复驱动装置3的驱动下，作前后往复运动，实现首刷头装置1与尾刷头装置5同步洗刷过程。

当首刷头装置1（或尾刷头装置5）伸出至最长位置时，刹车装置3收缩（刹车装置3松开），如往复驱动装置2驱动首刷头装置1前进（或驱动尾刷头装置5后退），由于首刷头装置1和尾刷头装置5相对于炮膛内壁的阻力，相对于炮膛壁而言，实现炮膛刷洗装置本体向前（或向后）运动，最终实现炮膛刷洗装置前进（或后退）动作。上述两步骤依次轮替，实现炮膛刷洗装置的爬行过程。

所述首刷头装置1由三刷环11、一前刷杆12和一前限位螺母14构成，所述前刷杆12的中后部设有轴肩13，所述首刷杆12的尾端设有外螺纹，且与刷头驱动装置2中的推杆21螺纹连接。所述前限位螺母14采用螺栓固定在杆体的前顶端，三自由刷环11套设在前刷杆12上，位于前限位螺母14和轴肩13之间，所述前刷杆12的外径小于刷环11的内径，所述刷环11可以在前刷杆12上自由转动。当炮膛刷洗装置清洗炮膛时，首刷头装置1前后运动时，由于自由刷环11在刷杆12上可以自由转动，在炮膛的螺旋膛线的作用下，刷环11能自由旋转，便于刷洗炮膛膛线的底部。

所述刷头驱动装置2由电机连接座20、电机21、电机安装座22、前端固定座231、后端连接座232、伸缩臂24、螺母251、滑块252、丝杆26、缸体27、轴承28、外壳29构成。所述电机21通过电机连接座20和电机安装座22与后端连接座232连接。所述前端固定座231与后端连接座232之间，通过缸体27固定连接。所述轴承28固定安装在后端连接座232的轴孔，所述丝杆26穿过轴承28通过联轴器与电机21转轴固定连接，所述丝杆26的另一端与螺母251，且在整个内螺纹导程范围内螺纹活动配合，所述伸缩臂24的前段与滑块252螺纹固定。如此，螺母252和滑块252在丝杆的驱动下，沿着缸体27的内壁滑动，用于伸缩臂24移动时的导向。所述螺母251和滑块252在缸体27内，即在：前端固定座231与轴承28之间的整个导程内，由丝杆26驱动前后滑行移动。所述伸缩臂24轴套在丝杆26的外圈上，且穿过所述缸体27前端连接座231的轴孔，与首刷头装置1的首刷杆12固定连接。在缸体27的后端连接座232的轴孔和丝杆26之间设有密封圈。所述刷头驱动装置2工作时，电机带动丝杆26旋转，所述丝杆26旋转驱动下，所述螺母251在前端固定座231与轴承28之间的整个导程内前后滑行，从而取得伸缩臂24前后运动，使首刷头装置1能完成洗刷动作。

所述刹车装置3由电机座30、制动电机31、制动机构32、联轴器33、定位块34、导向块35、滑块36、丝杆37、前连接座38和后连接座39构成。所述刹车装置3的后端连接座39与尾刷头装置4的尾刷杆42固定连接。所述前连接端38的中间设有贯穿安装的电机座30，用于安装制动电机31和联轴器33。所述前连接端38外周圆与与驱动装置2的外壳固定连接。

所述制动电机31的输出轴通过联轴器33与丝杆37连接，所述丝杆37中间与螺母滑块36活动配合，且丝杆37的另一端由定位块34固定。所述制动机构32由两块制动片321、导向块35和四根两对制动摇臂322构成，所述制动摇臂322两两安装在电机座30、滑块36与导向块35之间，所述导向块35与制动片321固定；每对制动摇臂322之间设有联动齿。

所述尾刷头装置5由二个自由刷环51、一锁紧螺母52、一尾刷安装座53构成。所述自由刷环51套设在的尾刷安装座53，可自由活动；所述锁紧螺母52与尾刷安装座53的首段螺纹配合，锁紧螺帽52将刷环11限位安装在尾刷安装座53上，防止脱落。所述尾刷安装座53套设在尾刷杆42上，可以前后移动。本实施例中，安装两个自由刷环11，所述尾刷杆42与刹车装置3固定连接。所述首尾联动装置4由四根联动杆41、尾刷杆42、二固定座43、导向座44构成。所述刹车装置3设置有四根联动杆41穿过的通孔，所述联动杆41穿通四通孔，一端与所述尾刷头装置5的尾刷安装座53固定连接，另一端分别穿过导向座44与二个联动杆固定座43两两固定连接。所述固定座43与缸体27的滑槽活动配合，所述刷头驱动装置2上的滑块252上设置有两个螺孔2520，所述固定座43与螺孔2520采用螺栓固定。

当本实用新型的炮膛刷洗装置进行清洗动作时：首先，所述刹车装置3撑开，使炮膛刷洗装置在炮膛内被定位。其次，所述刷头驱动装置2驱动首刷头装置1作往复移动，在首尾联动装置4的作用下，首刷头装置1和尾刷头装置5同时也做往复运动，这时本实用新型的炮膛刷洗装置的首刷头装置1和尾刷头装置4同时做清洗动作。

当本实用新型的炮膛刷洗装置进行爬行动作时：首先，所述刹车装置3撑开，这时炮膛刷洗装置被定位在炮膛内，不能移动。其次，所述刷头驱动装置2驱动首刷头装置1向前移动至最长位置，同时所述尾刷头装置4向前跟进。第三步，所述刹车装置3收缩，由于所述首刷头装置1和所述尾刷头装置4的尺寸相同，两者外径均大于炮膛内径，而且两者与炮膛均为过盈配合，因此刹车装置3相对于炮膛无阻力。第四步，所述刷头驱动装置2收回首刷头装置1，由于首刷头与尾刷头的作用，刷头驱动装置2和刹车装置3反而向前运动。

周而复始，完成整个向前爬行动作。如此，如果第二步尾刷头装置4向后伸出，重复交替上述四步动作，完成整个向后爬行动作。

本实施例中，参考图3和图9，所述炮膛刷洗装置还包括一以密封连接方式套设在刹车装置外周面上的保护套300。所述保护套300为弹性材料，以过盈配合的方式套设在刹车装置3的前连接座38和后连接座39之间。

所述保护套300在径向上的两端各设置一个凸环（图中未示出），刹车装置3的前连接座38和后连接座39上分别设置一凹槽，所述凹槽与所述凸环相互配合。其作用是：一方面防止保护套300在刹车装置3上移动，防止在刹车过程中，当刹车装置3在撑开时，保护套300从刹车装置3上脱落。另一方面实现了保护套300的前连接座38和后连接座39之间密封连接。

所述保护套300采用天然橡胶。由于天然橡胶具有较好耐化学腐蚀性和耐磨性，既能能保护刹车装置3不受刷洗液的腐蚀。又能增加保护套300的外表面与炮膛摩擦系数，也能防止保护套300的内表面与制动片321的接触磨损。所述保护套300和炮膛之间的静摩擦系数增大，能防止刹车装置3撑开时，刹车装置30相对炮膛滑动，影响刷洗效果；同时又能防止炮膛刷洗装置在移动的过程中损伤炮膛。另外也可以避免保护套300与制动片321磨损，延长了炮膛刷洗装置的使用寿命。

在所述制动片321外周面上设置有至少一个防滑槽，参见图8所示。具体地，防滑槽3210为沿着制动片321表面依次排开的环形凹槽。由于保护套300与刹车装置3的前连接座38和后连接座39紧密配合，且套设在整个刹车装置3上。由于保护套300与制动片321、前连接座38和后连接座39之间有较大摩擦力，尤其是制动片321外周面为圆弧面，需要将保护套300从刹车装置3的前连接座38滑至后连接座39，或者从后连接座39滑至前连接座38，设置防滑槽便于将保护套从一端滑动至另一端，减小保护套的安装阻力，使得安装操作容易实现。

此外，刹车装置3在撑开时，保护套300与炮膛发生挤压变形，沿着炮膛轴向延展，保护套300容易从刹车装置3上脱落。防滑槽3210提供了保护套300变形的容纳空间，减小防护套从刹车装置3上滑脱的风险，使得制动片321对保护套300的挤压形变更为明显，使炮膛刷洗装置和炮膛内壁之间的摩擦力增加，避免了刹车装置3相对炮膛滑动，影响炮膛刷洗装置的刷洗效果。

在本实用新型的实施例中，参考图6所示，所述刷头驱动装置2的电机安装座22和刹车装置3的电机座30通过连接板6连接，用于增加炮膛刷洗装置的刚度。

在本实用新型的实施例中，参考图10所示，所述刷头驱动装置2的滑块252上设有槽2521槽中用于设置磁环，所述磁环与缸体27上设置的磁性开关配合，用于控制刷头行程。另外，所述滑块252上还设有两条用于安装油封的槽2522。

在本实用新型的实施例中，参见图11所示，炮膛刷洗装置还包括喷水装置7。所述喷水装置7由喷嘴固定座70、喷嘴71、导管72和喷水源构成；所述喷嘴固定座70设置在缸体前端连接座231上，所述喷嘴71设置在喷嘴固定座70上。所述喷嘴71为设置在喷嘴固定座70上的，至少一个通孔，所述导管72一端与喷嘴71连接的，其另一端经往复驱动装置2、刹车装置3和尾刷杆42穿出，用于连接刷洗水源。所述导管72设置在缸体27内，其穿过伸缩臂24和刹车装置3与喷水源连接。

在本实施例中，炮膛刷洗装置的控制线和电源线经尾刷头装置5的管线接入头，依次穿过刹车装置3和伸缩臂24各对应电机的连接。

本实用新型的炮膛刷洗装置对炮膛进行清洗时，只需要一人操作，耗时0.5小时，人工只是监看工作情况，完全由炮膛刷洗装置自动清洗。清洗过程中，能自动前进与后退双向清洗，可以预设清洗长度和重复清洗次数。使保养工作高效，简便。本实用新型的炮膛刷洗装置室内外均可使用。本实用新型的具体实施例是在下列条件下实现的，炮管内径为100mm，电动装置21和电机331都为伺服电机，电源为低压直流DC24V,工作温度-20到50摄氏度。自由刷环采用猪毛和磨料刷相间布置，各2片，外径107mm，总长度105mm。