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      某型點(diǎn)火具瞎火故障研究

      2018-08-02 01:13:22李便花金利民和海亮
      新技術(shù)新工藝 2018年7期
      關(guān)鍵詞:落錘彈丸工裝

      李便花,金利民,尤 楊,和海亮,苑 哲,趙 毅

      (1.山西北方晉東化工有限公司,山西 陽(yáng)泉 045000;2.駐陽(yáng)泉地區(qū)軍代室,山西 陽(yáng)泉 045000)

      火工品是一種特殊能源,其具有能量質(zhì)量比高、作用時(shí)間短、起爆及輸出能量可控、體積小及長(zhǎng)期貯存性好的特點(diǎn)[1-2]?;鸸て肥窃诮邮瞻l(fā)火指令后,以較小能量激發(fā)其內(nèi)裝敏感藥劑而產(chǎn)生燃燒或爆炸,以其燃燒火焰、爆炸沖擊波和高壓燃?xì)猓瑢?shí)現(xiàn)點(diǎn)火、起爆和做功等預(yù)定功能的一次性使用的元器件、裝置和系統(tǒng)的總稱[3-4]。火工品作為武器系統(tǒng)中的敏感元件分布在武器所需的各個(gè)部位,其安全性、可靠性直接影響武器系統(tǒng)的安全性和可靠性。

      1 延期類點(diǎn)火具的結(jié)構(gòu)和作用原理

      延期類點(diǎn)火具屬火工品的一種,其既能控制彈丸飛行時(shí)間,又是啟動(dòng)下一級(jí)能量的點(diǎn)火元件。其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,體積小。當(dāng)接收到發(fā)火能量時(shí),延期點(diǎn)火具開(kāi)始作用,達(dá)到延期時(shí)間后,點(diǎn)燃下一級(jí)傳火件,完成其功能。

      1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

      該型延期點(diǎn)火具結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,其由延期機(jī)構(gòu)、密封圈I、火帽、發(fā)火件、底座和擊發(fā)機(jī)構(gòu)等部分組成。

      圖1 點(diǎn)火具結(jié)構(gòu)圖

      1.2 作用原理

      點(diǎn)火具作用原理如圖2所示。彈丸發(fā)射時(shí),發(fā)射裝藥作用形成的高溫、高壓氣體推動(dòng)彈丸在膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)的同時(shí),壓迫點(diǎn)火具擊發(fā)機(jī)構(gòu)作用撞擊火帽,火帽發(fā)火點(diǎn)燃發(fā)火件,發(fā)火件內(nèi)藥劑燃燒再點(diǎn)燃延期機(jī)構(gòu),延期機(jī)構(gòu)內(nèi)延期藥經(jīng)過(guò)約規(guī)定延期時(shí)間后輸出的火焰氣體點(diǎn)燃傳火藥盒,傳火藥盒產(chǎn)生高溫、高壓火焰氣體及灼熱的固體顆粒,點(diǎn)燃火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥,使彈丸獲得穩(wěn)定的續(xù)航能力。

      圖2 點(diǎn)火具作用原理示意圖

      1.3 點(diǎn)火具發(fā)火及延期時(shí)間測(cè)試原理

      發(fā)火及延期時(shí)間測(cè)試工裝如圖3所示。

      圖3 發(fā)火及延期時(shí)間測(cè)試工裝

      將落錘固定在掛桿上,調(diào)整撞針底平面與測(cè)延期時(shí)間工裝擊發(fā)體上平面間距離,使其達(dá)到規(guī)定高度H1,旋緊調(diào)整鈕;按下釋放鍵,落錘沿導(dǎo)軌下落,撞針撞擊測(cè)延期時(shí)間工裝擊發(fā)體,擊發(fā)體撞擊點(diǎn)火具擊發(fā)機(jī)構(gòu),擊發(fā)機(jī)構(gòu)撞擊火帽使其發(fā)火的同時(shí),觸頭觸碰測(cè)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)關(guān),測(cè)時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng);約規(guī)定延期時(shí)間后,點(diǎn)火具輸出端噴出火焰,測(cè)延期時(shí)間工裝底部的傳感器接受到光信號(hào)后測(cè)時(shí)系統(tǒng)停止,完成了點(diǎn)火具發(fā)火和延期時(shí)間測(cè)試。

      2 故障現(xiàn)象及危害

      2.1 產(chǎn)品故障現(xiàn)象

      產(chǎn)品在交驗(yàn)過(guò)程中,高溫發(fā)火測(cè)時(shí)試驗(yàn)時(shí),第1發(fā)點(diǎn)火具出現(xiàn)延期時(shí)間檢測(cè)儀器不停止現(xiàn)象,點(diǎn)火具瞎火。

      2.2 故障危害

      該延期點(diǎn)火具裝配于某型彈丸中,在彈丸完成第1階段的飛行時(shí),可靠點(diǎn)燃第2階段的發(fā)動(dòng)機(jī),使彈丸獲得增程飛行動(dòng)能,實(shí)現(xiàn)彈丸的遠(yuǎn)距離打擊。如果點(diǎn)火具瞎火失效,第2階段的發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法可靠點(diǎn)燃,彈丸無(wú)動(dòng)能繼續(xù)飛行,出現(xiàn)一階段飛行落地,無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程打擊目標(biāo),如果有戰(zhàn)術(shù)準(zhǔn)備,會(huì)有人員安全風(fēng)險(xiǎn)。

      3 原因分析

      根據(jù)點(diǎn)火具的結(jié)構(gòu)、作用原理,綜合分析可能導(dǎo)致點(diǎn)火具瞎火的各因素,建立瞎火故障樹(shù)(見(jiàn)圖4)。

      圖4 點(diǎn)火具瞎火故障樹(shù)

      3.1 故障樣品分析

      未發(fā)火的故障樣品如圖5所示。目測(cè)擊發(fā)機(jī)構(gòu)中擊針下落的尺寸與正常擊發(fā)后的下落尺寸有偏差,對(duì)尺寸H進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果表明,尺寸H為(H2-0.52) mm,正常產(chǎn)品擊發(fā)后尺寸H≥H2。將延期機(jī)構(gòu)拆下后發(fā)現(xiàn),火帽底部無(wú)擊痕(見(jiàn)圖6)。從故障樣品現(xiàn)象及解剖分析,排除了延期機(jī)構(gòu)失效及擊發(fā)機(jī)構(gòu)失效因素。

      圖5 故障樣品 圖6 故障樣品延期機(jī)構(gòu)

      3.2 擊發(fā)能量不足排查

      3.2.1 擊錘質(zhì)量

      對(duì)測(cè)時(shí)試驗(yàn)用落錘儀的擊錘質(zhì)量進(jìn)行了計(jì)量檢測(cè),結(jié)果表明,落錘儀的擊錘質(zhì)量為(m1+0.004) kg,符合制造與驗(yàn)收規(guī)范中規(guī)定的擊錘質(zhì)量≥m1的要求,排除了擊錘質(zhì)量

      3.2.2 擊錘落高

      對(duì)測(cè)時(shí)試驗(yàn)用落錘儀的擊錘落高進(jìn)行了計(jì)量檢測(cè),結(jié)果表明,擊錘落高為(H1+0.3) cm,符合制造與驗(yàn)收規(guī)范中規(guī)定的擊錘落高≥H1的要求,排除了擊錘落高

      3.2.3 未擊發(fā)到位

      從圖5及圖6分析可知,擊發(fā)機(jī)構(gòu)中擊針下落的尺寸不夠,未對(duì)火帽進(jìn)行擊發(fā),火帽底部無(wú)擊痕,可見(jiàn),點(diǎn)火具出現(xiàn)瞎火故障為試驗(yàn)工裝未擊發(fā)產(chǎn)品到位導(dǎo)致。

      3.3 試驗(yàn)工裝檢查

      對(duì)試驗(yàn)工裝進(jìn)行了檢查,該次使用的工裝是今年年初新制備的,已使用該工裝進(jìn)行了2個(gè)批次產(chǎn)品的選藥及交驗(yàn),均未發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題。第2批產(chǎn)品交驗(yàn)完成后,工裝有銹蝕現(xiàn)象,試驗(yàn)部門(mén)將工裝零部件拆解后進(jìn)行了表面處理。點(diǎn)火具出現(xiàn)故障是該套工裝防銹處理裝配后試驗(yàn)的第1發(fā)產(chǎn)品,將試驗(yàn)狀態(tài)的工裝與原工裝進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)圖7和圖8)發(fā)現(xiàn),差異較大。

      圖7 新舊工裝對(duì)比圖

      圖8 新舊工裝撞針接觸擊發(fā)體狀態(tài)

      對(duì)新舊工裝進(jìn)行了尺寸檢測(cè)對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)表1。

      表1 新舊工裝試驗(yàn)狀態(tài)尺寸對(duì)比

      根據(jù)以上故障樣品解剖及試驗(yàn)工裝的對(duì)比檢測(cè)可知,造成點(diǎn)火具瞎火的原因?yàn)楫a(chǎn)品試驗(yàn)過(guò)程中工裝裝配不到位,導(dǎo)致產(chǎn)品未擊發(fā)。

      3.4 機(jī)理分析

      按照點(diǎn)火具發(fā)火及延期時(shí)間測(cè)試原理,落錘釋放后撞針撞擊擊發(fā)體,擊發(fā)體撞擊產(chǎn)品擊發(fā)機(jī)構(gòu),擊發(fā)機(jī)構(gòu)撞擊火帽的同時(shí),觸頭壓縮彈簧至一定程度后壓迫測(cè)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)并使其啟動(dòng)。從新工裝工作狀態(tài)分析,進(jìn)行故障點(diǎn)火具發(fā)火試驗(yàn)時(shí),落錘下落撞針無(wú)足夠運(yùn)動(dòng)行程使產(chǎn)品擊發(fā)機(jī)構(gòu)擊發(fā)到位時(shí),夾子已將彈簧完全壓縮后停止,阻止落錘下落,落錘下落產(chǎn)生的能量被觸頭、彈簧及夾子消耗,至使火帽未接受足夠發(fā)火能量而未作用,導(dǎo)致點(diǎn)火具瞎火。

      4 問(wèn)題復(fù)現(xiàn)

      為驗(yàn)證對(duì)故障定位的準(zhǔn)確性和點(diǎn)火具瞎火機(jī)理分析的正確性,在故障樣品同批次產(chǎn)品中隨機(jī)抽取10發(fā),進(jìn)行了新、舊工裝各5發(fā)的發(fā)火驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下:使用新工裝進(jìn)行發(fā)火試驗(yàn)時(shí),5發(fā)全部瞎火,外觀與圖5相同;使用舊工裝進(jìn)行發(fā)火試驗(yàn)時(shí),5發(fā)全部作用;對(duì)其中1發(fā)瞎火點(diǎn)火具進(jìn)行解剖,延期機(jī)構(gòu)火帽無(wú)擊痕,與故障樣品現(xiàn)象一致;使用舊工裝對(duì)其余4發(fā)瞎火的點(diǎn)火具重新進(jìn)行發(fā)火試驗(yàn),全部發(fā)火。故障得到了復(fù)現(xiàn)。

      5 采取措施及試驗(yàn)驗(yàn)證

      5.1 采取的措施

      針對(duì)上述問(wèn)題,采取如下措施:1)設(shè)計(jì)人員完善設(shè)計(jì)文件,明確工裝裝配尺寸及裝配狀態(tài);2)操作人員完善試驗(yàn)工藝,明確規(guī)定試制前狀態(tài)檢查要求;3)用產(chǎn)品對(duì)試驗(yàn)工裝及檢測(cè)儀器進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn),確認(rèn)無(wú)誤后正式進(jìn)行產(chǎn)品交驗(yàn)試驗(yàn)。

      5.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

      將試驗(yàn)工裝重新進(jìn)行裝配,對(duì)相關(guān)尺寸進(jìn)行計(jì)量檢測(cè),符合要求后,在故障批中隨機(jī)抽取20發(fā)進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果為產(chǎn)品均發(fā)火且延期時(shí)間符合技術(shù)要求。

      重新對(duì)故障批加嚴(yán)抽樣32發(fā)進(jìn)行不同環(huán)境的測(cè)時(shí)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果為產(chǎn)品全部符合技術(shù)要求。

      6 結(jié)語(yǔ)

      通過(guò)上述研究,得出如下結(jié)論。

      1)形成產(chǎn)品瞎火的原因是試驗(yàn)工裝零部件拆解進(jìn)行了表面處理后,未裝配到位,使產(chǎn)品未接受到可靠發(fā)火的能量,從而導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)故障,與產(chǎn)品本身質(zhì)量無(wú)關(guān)。

      2)涉及產(chǎn)品質(zhì)量的每一個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行操作,細(xì)節(jié)決定成敗,試驗(yàn)工裝的不合理及裝配不到位會(huì)使產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生誤判。

      3)試驗(yàn)前狀態(tài)檢查是必不可少的環(huán)節(jié),在產(chǎn)品試驗(yàn)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)的檢測(cè),確定系統(tǒng)正常后再進(jìn)行產(chǎn)品試驗(yàn),不能盲目進(jìn)行操作,試驗(yàn)條件的確定也是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的負(fù)責(zé)。

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