用四元数建立引信球转子定点转动的数学模型

球转子机构是一种典型的引信隔爆机构,优化设计之后还可实现延期解除保险功能。应用欧拉运动学方程组建立的引信球转子转正运动数学模型,数值求解在球转子接近转正时存在着奇异性,为克服这一问题,应用四元数理论,在分析质心、形心与弹丸旋转轴均不重合时的球转子动力学基础上,建立了描述球转子在其腔室内定点转正运动的新的数学模型。这是一组非退化的线性微分方程组,没有奇异点,有助于得出不失真的球转子运动数值解,从而深入研究球转子的动态平衡角现象。     

引信球转子动力学分析

球转子机构是旋转弹药引信典型的保险与解除保险机构之一，除主要用于满足引信隔爆安全性要求外，同时也可兼作延期解除保险。应用欧拉刚体动力学理论，分析了球心、质心及弹丸旋转轴均不重合时的球转子动力学问题，给出了描述球转子在其腔室内转正运动的微分方程组，为引信球转子的工程设计提供了理论支持。     

变转动惯量球转子延期解除保险机构仿真分析

运用平行截面的方法建立了在准流体泄流过程中球转子主轴转动惯量随时间变化关系模型,并代入欧拉方程推导得出了转正力矩表达式,为变转动惯量球转子实现延期解除保险作用提供了理论依据。以采用了变转动惯量球转子的某引信为例进行了动态仿真分析,得出了球转子在各个阶段的运动特性。仿真结果表明变转动惯量球转子延期解除保险装置工作正常,延期保险距离能够达到预期的战术技术指标。     

引信球转子起动时刻判定

在质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合的引信球转子解除保险运动过程动力学模型基础上讨论了球转子运动微分方程组求解的初始条件，建立了质心、形心及弹丸旋转轴均不重合时引信球转子起动时刻的受力平衡方程组。作为实例计算了某引信球转子解除保险运动的起动点。     

引信球转子转正运动终止条件分析

为得出描述引信球转子转正运动终止状态的动态平衡角,从而解决球转子工程设计的可靠性问题,建立了质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合时球转子转正运动终止时刻的受力平衡方程组,讨论了引信球转子转正运动微分方程组求解的终止条件。以某引信球转子设计为例进行了数值仿真。仿真结果表明：引信球转子动态平衡角接近于零但不等于零,并且散布较大。实验结果表明：进行球转子设计时,在提高延期解除保险性能前提下应兼顾动态平衡角,以提高发火与传爆可靠性,特别是在球转子直径较大、采用针刺发火原理或旋转偏心较大的场合。     

引信球转子力学特性参数分析

引信球转子的运动特性主要取决于其力学参数.利用三维建模软件求解了12种引信球转子的力学参数,并对结果进行了分析和讨论.结果表明绝大多数引信球转子质心与其形心是不重合的,且不在球转子雷管轴线上,而雷管轴也并非极惯性轴.除了个别球转子质心位于形心、雷管轴为极惯性轴之外,其余11种球转子质心偏离形心0.019～0.509 mm,雷管轴与极惯性轴之间夹角为0.01°～0.60°.两个赤道转动惯量不相等,且垂直于引信轴线赤道轴的转动惯量小于另一赤道转动惯量.     

西方引信的球转子理论与实践

球转子是一种结构简单、成本低廉的引信保险机构,已在小口径旋转弹药上得到了广泛应用。但球转子机构的设计理论尚在发展之中。本文介绍了西方国家引信球转子理论研究与应用实践的历史和现状,并在此基础上对国内外引信球转子的应用研究提出了一些看法。     

球转子分析

在小口径高炮、航炮、舰炮以及无座力炮引信中,球转子隔离机构应用相当广泛。它的主要优点是:结构简单、易于制造、体积小;当弹丸转速较低时(例如ω≈9000rpm),应用此种机构可以得到炮口保险。如果与易熔合金保险机构联用(例如小高炮榴弹用引信)则可顺利解决炮口保险问题。球转子是在离心力矩作用下转正的,因此它只用于旋转弹引信,其角速度ω≈9000～50000rpm。球转子的作用可靠性问题、转正时间的计算问题都是以球转子的理论分析为依据的。本文应用两种非惯性坐标系对球转子的运动进行理论分析,导出球转子的运动微分方程组以及起动时间的计算公式。最后对球心偏离弹轴的更为复杂的情况进行分析讨论。     

以开口环保险的球转子引信瞎火原因分析

开口环是引信球转子机构的一种典型保险机构，它具有结构简单、保险可靠的优点，已在国内我上小口径引信球转子机构上得到了广泛应用。但国内以开口环保险的球转子引信研制和生产过程中曾多次出现过低温瞎火问题。以往分析认为瞎火的主要原因在于球转子及其腔室设计。本文认为是开口环未完全张开影响了球转子的解除保险运动，造成了引信瞎火。低温和火炮磨损可使弹丸旋转速度降低１０％，而开口环的解除保险动力（惯性离心力）则相应     

离心力驱动引信水平转子质心优化方法

针对引信离心力驱动水平转子转动可靠性难以保证的问题,提出了离心力驱动引信水平转子质心优化方法。该方法是通过建立引信水平转子转正过程动力学方程,得到其质心回转半径与初始方位角的最优解关系式。仿真验证表明,初始方位角取值不同对引信水平转子动态运动特性影响较大,优化得到的最优质心回转半径及质心初始方位角能使得水平转子转动过程中的净驱动力矩值始终较大,从而有助于提高旋转弹引信水平转子转正正确性。