火炮平衡机的计算机辅助设计系统

一、系统总体方案 (一)前言 火炮平衡机计算机辅助设计系统(以下简称GOEQ系统),是面向设计人员的实用型人机交互式系统。程序用BASICA语言编写,全部汉化,主机选用IBM一PG/XT及其兼容机,在CCDOS2.0支持下运行,还采用目前广为流行的AUTOCAD2.17版软件作为图形支撑软件。 GUEQ系统不仅利用计算机的高速运算能力,使设计人员摆脱繁琐的“手工作业”,更重要的是因为作到了下列几点,使其具有独到之处。     

液体气压式平衡机自动补偿系统研究

提出了一种功能全面的气液式平衡机自动补偿系统，阐明了自动补偿系统的组成和工作原理，分析并推导了理想平衡压力的计算公式，对压差Δp的确定提出了建议。     

实现任意仰角平衡的火炮平衡机方案设计

火炮平衡机是一种用来平衡起落部分对耳轴重力矩的装置,传统的平衡机只能近似平衡重力矩,不能达到真正平衡;为了解决这一问题,一种新型平衡机方案设想被提出,该方案不同于传统的两点平衡、三点平衡理论,能够实现火炮在任意仰角射击时达到完全平衡;通过结构设计、建立数学模型解析计算得出理论结果,再利用Matlb绘制曲线,并通过理论计算验证;最终该方案可以实现火炮在任意仰角射击时达到完全平衡的功能,对于降低手轮力、延长火炮平衡机寿命具有重要的意义。     

新型扭簧式平衡机设计

针对小口径武器结构设计的技术要求,提出一种与武器耳轴同轴布置的扭簧式平衡机。该平衡机利用扭转弹簧提供的扭转力矩来抵消武器在俯仰过程中起落部分的重力矩,以此减小重力矩对武器操控带来的负面影响。以遥控武器站为对象,通过建立遥控武器站的虚拟样机模型,对遥控武器站俯仰过程中重力矩、平衡机力矩以及不平衡力矩的变化情况和到达指定射角火炮起落部分停止运动时武器系统的稳定性进行了分析。由仿真结果可知,新型的扭簧式平衡机能够很好地平衡重力矩,并在火炮起落部分停止运动时遥控武器站具有良好的稳定性。     

协调器小平衡机失稳校核及设计

为进一步研究协调器小平衡机机械特性,分析小平衡机活塞杆的稳定性及其设计位置对整机性能的影响。以多体动力学及虚拟样机技术为基础,在ADAMS环境里建立小平衡机的虚拟样机模型。利用该模型对小平衡机活塞杆进行受力分析和压杆稳定校核,并分析了小平衡机的位置改变对协调器驱动力矩的影响。仿真结果证明:该方法能确定位置变化量与最大力矩之间的关系,为小平衡机的压杆稳定研究提供数据依据。     

一种新型发条簧式平衡机计算与设计

针对遥控武器站的技术需求,提出设计一种新型发条簧式平衡机,根据武器站俯仰部分重力矩的变化规律,利用发条簧和变径轮相结合的理念进行平衡机的计算与设计,使用MATLAB软件计算发条簧的设计参数和变径轮的半径变化曲线,并利用UG软件作图确定平衡机的结构方案,探讨了发条簧式平衡机的工作原理和安装调试方法,对轻型遥控武器站的工程设计具有一定的技术参考价值。     

某平衡机弹簧簧力衰减的处理及改进

针对某平衡机在整机试验过程中出现左右弹簧簧力衰减的质量问题,通过对其材料进行分析和理论校核,查找质量问题产生的原因,并采取措施进行改进,解决了该问题.     

某大口径舰炮自适应平衡机的应用研究

为了解决某轻型大口径舰炮超低火线架构下产生的大俯仰不平衡力矩问题,提出了一种可实现俯仰自适应调节的平衡机方案,建立了数值求解模型,对自适应调节结构进行了优化设计,分析了静态条件下自适应平衡机的平衡效果。根据装舰平台的摇摆参数,进行了摇摆条件下的过载系数计算,基于ADAMS软件,建立了舰炮俯仰部分的刚体动力学模型,进行了摇摆条件下的动力学仿真,研究了自适应平衡机在摇摆条件下的动态响应。结果表明：该自适应平衡机在静态条件下可有效降低俯仰变化引起的不平衡力矩波动,使俯仰射角内的剩余不平衡力矩稳定在较小范围内;在摇摆条件下,自适应平衡机有利于降低摇摆引起的负载力矩,其平衡效率与摇摆参数有关,在低海况条件下的平衡效率更高。研究结果可为自适应平衡机在大口径舰炮上的设计和应用提供指导。     

提高大口径牵引火炮操炮机动性的一种技术途径

为发挥大口径牵引火炮的优势，弥补大口径火炮进出阵地操炮困难的不足，从战术使用角度出发，分析了辅助推炮的必要性和可行性，提出了一种新型辅助推炮方案，阐述了总体思想，分析了需要解决的关键技术和技术措施。     

大口径压制火炮的早期尝试——中国203毫米大口径压制火炮访谈

在我国的大口径火炮研制方面,155毫米口径火炮成就最大,屡有新品面世,而203毫米口径火炮外人却知之甚少。事实上,我国在203毫米大口径火炮的研制方面,曾有着较多的技术突破,后因特定原因在研制出牵引式原理样机的情况下中途下马。203毫米口径火炮的研制在我国火炮发展史上就像一颗划过天际的流星,转瞬即逝。它甚至没有一个正式的型号,以至于十几年后的今天我们还只能用口径来称呼它。前不久,记者就我国203毫米口径火炮的相关情况采访了我国西北某研究所的老所长马福球研究员。[编者按]     

基于复合形法的某高炮平衡机优化设计

在研究某高炮重力矩、平衡力矩的基础上,对某高炮平衡机进行了优化设计。建立不平衡力矩理论模型,确定平衡机优化设计目标函数及设计变量,形成平衡机优化设计数学模型。基于复合形法,编制优化设计计算程序,获得了某高炮高低射界内平衡机优化设计参数。平衡机优化设计结果能很好满足高炮的总体布置及使用性能要求,提高了平衡机设计效率。     

火炮点火药的冲击波点火现象研究

本文研究了口径火炮点火药的冲击波点火。利用轻气炮作为冲击波加载设备，利用激光速度步步仪和锰铜压阻法作为测量手段和方法，研究了ＨＹ－５和硼／硝酸两种点火药在冲击波作用下界面的雨贡组参数，还得到了两种点火的临界冲波压力近似值。     

大口径榴弹塑料闭气环作用的研究

本文讨论了在大口径榴弹的金属弹带后面加塑料闭气环的作用原理，及其对提高弹丸强度和火炮寿命．提高弹丸射击密集度的作用效果；并用实验作了验证。     

某大口径火炮装填过程弹带磕碰问题研究

对于大口径火炮而言，在弹丸装填过程中弹带难免受到磕碰，严重的磕碰会使弹带的闭气性能下降，影响火炮的射击密集度。通过理论研究和实验测试相结合的方法分析了某大口径火炮装填过程弹带磕碰的形成机理，针对输弹速度越高、弹带磕碰越厉害的现象，提出了减少弹带磕碰的方法和措施，在强制输弹阶段采取了2级速度输弹方式。经过试验验证，较好地解决了弹带磕碰问题，保证了火炮射击密集度的稳定性。     

大口径火炮对海射击弹着点检测激波定位模型

对海射击受能见度、目标运动等因素的影响,弹着点检测困难.针对激波稳定性好、受环境因素影响小等特点,提出了一种弹着点检测的激波定位模型,利用试验方法确定弹丸系数,利用传感器阵检测弹道激波,利用射弹飞行时间和落速确定弹道入射方向,综合激波到达时间差和传感器之间的几何关系,从而实现单发弹着点、弹群射的精确检测,将弹着点定位精度提高到10 m范围之内,检测可靠性大于95%.能够用于大口径火炮对海间瞄射击弹着点检测和实弹射击成绩评定,为炮兵对海射击弹着点检测提供了一种准确、有效手段.     

基于随机规划的火炮膛内发射性能不确定性优化

为了研究大口径火炮膛内发射性能的不确定性优化问题,编制了内弹道程序并嵌入ABAQUS有限元软件进行二次开发,构建了膛内发射动力学模型。综合考虑火炮内膛结构参数、弹丸结构参数与发射装药参数等不确定性因素,通过分布参数模拟其随机特性,利用BP神经网络建立了膛内发射动力学模型的代理模型。基于蒙特卡洛模拟得到不确定约束函数的概率分布,以内弹道性能指标构建概率约束函数,以起始扰动的均值与标准差构建不确定目标函数,建立膛内发射性能的随机不确定性优化模型。运用多目标遗传算法进行优化求解,获得了该问题的最优解与不确定参数的合理区间,证明了该方法的有效性。     

大口径火炮座圈整体结构动态响应研究

采用炮塔加座圈整体结构的刚柔耦合有限元模型,计算获得了某大口径火炮座圈在射击载荷作用下的变形和应力分布.针对模型将滚珠简化为刚体引起的座圈局部应力较大问题,建立了一个简化模型分析了滚珠材料参数对座圈局部应力的影响,进而对实际座圈模型的应力进行了修正.结果表明,炮塔加座圈整体结构的刚柔耦合模型能够显著提高分析效率,保证了载荷传递路径,避免了传统载荷及约束简化等对座圈受力和变形的影响,弥补了传统座圈结构刚强度计算的不足,对设计具有一定指导意义.     

大口径火炮反后坐装置及定向栓空间布置对炮口振动影响研究

大口径火炮发射系统总体结构布置是影响发射系统性能的关键之一,其决定着火炮架体结构设计和关键指标实现。火炮架体、反后坐装置和定向栓及其空间布置是火炮结构的重要组成部分,是发射系统实现射击精度的结构基础。开展大口径火炮发射系统反后坐及定向栓空间布置对炮口振动影响研究,从总体结构布置出发降低炮口振动,是从火炮结构设计角度提高火炮射击精度的重要研究内容之一。通过建立某大口径自行炮全炮的有限元模型,采用动力学方法仿真得到了全炮动力学响应,包括炮口点振动速度和角速度、前套箍受力等。分析了该自行炮反后坐装置及定向栓布置对炮口振动影响,结果表明,采用双定向栓设计能够减小炮口左右方向振动速度和角速度、减小前套箍受力;采用双定向栓和反后坐装置对称布置方案能够减小炮口振动量。该研究为优化大口径火炮火力系统方案提供了理论和工程技术参考。     

大口径火炮压力波分析

本文应用膛内反应两相流动的数学物理模型,采用在药室中设置有质量、动量、能量交换的中心点火管,发射装药,弹与膛壁间隙区等多排平行一维网格的摸拟方法,分析了药包装药结构下的大口径火炮膛内压力波的形成过程,讨论了影响压力波形成与发展的各种因素。     

大口径火炮身管主动冷却温度场分析

利用有限元软件分析了某大口径火炮身管的温度场分布,并对自然散热条件下的单筒身管和主动冷却条件下的复合身管温度场进行了比较,其结果为(1)身管温度场分布存在初始和正规工况阶段,后者的单筒身管热状态可以通过测定任意两发身管外表面温度来评估;(2)持续射击过程中,单筒身管始终处于非稳态导热过程,主动冷却身管则包括非稳态和准稳态两个过程,实现了身管热状态由不可控向可控转变;(3)对流传热系数h和身管壁厚δ的组合对降低内膛温度具有很大影响.临界对流传热系数hc的存在表明,对自然散热条件下单筒身管来说(h＜hc),在重量、刚度允许条件下,增加壁厚可以达到降低内膛温度的目的;就主动冷却身管而言(h＞hc),选择大h、小δ时需兼顾强度和制造工艺性.