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[硕士论文] 郭善峰
信息与通信工程 中北大学 2018(学位年度)
摘要:当今,社会的各个方面都广泛应用了智能信息技术,尤其在军事领域,对智能信息技术提出了高精尖的要求。为了实现炮弹的有效打击,火炮建立了智能控制系统,而其中弹丸的出膛速度是控制的反馈信息里最重要的一个[1]。虽然现在许多火炮是制式火炮,初速范围维持稳定,但是火炮炮口初速会受到诸如环境温度和炮管温度导致的炮管热胀冷缩变形、湿度导致的摩擦力变化以及火药残留量导致的炮管摩擦系数改变等多种因素的影响发生波动。这些因素导致的波动是无法排除的,为了使火炮调整受这些因素的影响变小,满足现代化战争的需要,对火炮炮口速度数据的实时获取显得尤为重要。
  在测量中,考虑到测量的原始速度数据量较大,如果不加处理直接传输会导致传输时间太长,系统最好可以拓展其他多种数据传输等的问题,本文进行了一系列的理论分析和系统设计。系统使用多普勒雷达进行制式炮的炮口速度测量,通过对多普勒信号进行放大、滤波、下变频、低通滤波、AD采集,使用实数快速傅立叶变换法和中心频率检测法得到多普勒频移,利用多普勒效应速度与频移的关系求出火炮弹丸在炮口的速度。系统在每一次发射过程中测量三组数据,三组数据经过误差矫正得到最终的速度数据。速度数据通过CAN总线传输给CAN接口功能卡。数据经接口功能卡数据过滤后经由CPCI控制单元送到CPCI总线传输给主控计算机。本系统除了多普勒信号数据采集卡的设计,还设计了接口功能卡以接收多个CAN节点传输来的数据,实现系统的数据多样性。本系统还使用Windriver编写和安装了用户级CPCI设备驱动程序,编写了基于管道通信机制的多任务数据处理测试程序以对系统功能进行验证。此外,结合工程实践中出现的问题,优化和改良了中断处理函数。
  测试结果表明,系统对速度测量的精度达到了实战要求,整体数据处理以及传输时间小于预设时间,有足够的时间反馈给控制单元以做相应的调整,实时性能较高。并且系统可扩展性较高,可以连接多种信息采集装置,可以承受高速数据的传输和处理。
[硕士论文] 王晗宇
艺术设计 西安工业大学 2018(学位年度)
摘要:SR5型火箭炮是我国自行研制的新型中远程多管轮式火箭炮。以SR5型火箭炮驾驶室为代表的特种军用车辆驾驶室,由于其自身的特性以及外形尺寸等各种条件限制,未能全面应用人机工程学原理对驾驶室进行设计。同时,国内的军事标准在车辆人机工程设计上的尺寸限定较为宽泛,并不能完全满足舒适度的需要,驾驶室的人机舒适性仍存在优化空间。因此,亟需利用人机工程学原理对SR5型火箭炮驾驶室的布置设计进行改进、优化,提高驾驶室的人机性能。
  本文通过前期调研获得了驾驶室内各重要部件的尺寸参数,对所测的尺寸参数分析总结,得到影响驾驶室人机性能的关键尺寸参数;对影响驾驶室布局设计的人体模型、H点、眼椭圆等基础工具进行了理论研究;针对SAE推荐的H点位置线不完全适用于中国人体尺寸特征的局限性,以驾驶姿势舒适关节角度和中国男性人体尺寸特征为基础进行H点位置线优化;采用MATLAB软件编程计算,拟合得到优化后的舒适H点位置线区间;依据SR5型火箭炮的使用特点和设计经验,确定驾驶员H点的空间位置;在H点优化的基础上,建立H点与驾驶员眼椭圆的数学模型;应用所建立的数学模型以及参考相关设计标准和设计经验,对驾驶室内的座椅、方向盘、仪表台等进行人机工程学设计;在三维建模软件中建立SR5型火箭炮驾驶室三维模型;运用JACK人机仿真分析软件,建立虚拟仿真环境,选定合适的虚拟人模型对优化后的驾驶室设计方案从驾驶姿势舒适性、可达域、可视域三个方面进行了仿真校核。
  仿真结果表明,设计方案驾驶舒适性较高,驾驶员身体各部位均在舒适范围内,各操纵部件的伸及性均满足要求,仪表板视野校核满足视野要求,该驾驶室设计方案合理可行。
[硕士论文] 张世琼
艺术设计 西安工业大学 2018(学位年度)
摘要:火箭炮是军事力量火力支援的重要作战武器装备,被广泛的运用在我国的各个军事领域中。火箭炮不但应具有良好的应用性能,同时也应具备良好的美学感知,其造型设计不仅要满足火箭炮战术技术指标、作战效能和外观造型艺术因素,还需要体现出火箭炮独特的造型风格与特征。因此,造型美学在火箭炮外观造型设计中具有重要的意义。
  本文通过火箭炮的基本性能属性进行分析,对火箭炮车辆结构特点进行了重点研究,根据战术技术指标和作战效能指标,归纳总结火箭炮的功能特点及其关键造型因素;通过人体知觉感官造型美学要素形、色、材三方面的分析,结合重型装备的造型设计原则以及方法,分别对火箭炮外观造型设计进行分析并总结其造型设计原则;根据具体设计要求、设计依据进行设计定位,通过设计原则和方法,选取造型意象“美洲豹”和关键词组“迅捷”、“雷霆”、“威猛”进行设计展开,并完成火箭炮造型设计实践;运用定量评分法、加权系数法、列项计分法对本次设计实践进行综合评价,得出火箭炮外观造型设计评价等级。
  至此,本文完成了火箭炮外观造型设计的实践与应用,同时,验证了火箭炮造型设计原则的可行性,完善了火箭炮外观造型设计方法。
[硕士论文] 杨兆振
机械工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:随着时代的发展,舰炮逐渐向着更大口径发展,弹药的形式也从整装弹药发展为弹丸、药筒分装形式,这对舰炮供弹系统在分装弹药供应和快速供弹方面提出了更高的要求。因此,大口径舰炮分装弹药快速供弹问题,成了舰炮供弹系统设计的重点。
  本文针对分装弹药供应需要解决的问题,在详细分析舰炮供弹系统结构和工作原理的基础上,设计了一种新的弹药转运机构—弹药转运机器人。弹药转运机器人能实现分装弹药从卸载平台到扬弹机之间的弹药转运。对弹药转运机器人的水平驱动机构及弹药提升机构进行了详细设计,并对各机构的工作时序和运动规律进行了优化设计;对转运机器人与各模块之间的接口进行了研究;分析了转运机器人在舰船横摇情况下的运动学特性,为后续章节的分析提供数据基础。
  对弹药转运过程中弹药与抱弹筒之间的接触碰撞问题进行了理论分析。以药筒与抱弹筒之间的接触碰撞现象为研究对象,首先确定了药筒与抱弹筒之间的接触模式,然后运用空间几何等数学方法推导了药筒与抱弹筒接触碰撞的判定条件,综合分析并选择了合适的法向接触力及切向摩擦力理论模型,最后运用牛顿-欧拉法推导了间隙影响下药筒的动力学方程。
  在理论分析的基础上对含间隙药筒-抱弹筒之间的接触碰撞问题进行了动力学仿真。运用多体动力学分析软件Adams分析了间隙对药筒动力学特性的影响,并探究了因间隙导致的弹药晃动抑制方法,设计了弹药扶持机构来抑制药筒的晃动,并对扶持机构中板簧的刚度和初始预紧力进行了参数化优化,得到了最佳板簧参数。
  在动力学分析结果的基础上,运用有限元分析软件Ansys/Workbench对转运机器人中的行走轮导轨、链条导轨、弹托、架体等关键部件进行了静力学有限元分析,获取了这些关键部件的应力分布情况。通过改换抱弹筒材料和对转运机器人架体进行拓扑优化的方式对转运机器人进行了轻量化研究,减轻了转运机器人的质量。
[硕士论文] 倪路瑶
机械工程 江苏科技大学 2017(学位年度)
摘要:抽筒子是炮闩抽壳机构的重要部件,在抽壳过程中由于受到较大的应力作用极易产生疲劳裂纹,在连续的作业下裂纹会发生扩展,甚至出现断裂现象,因此,开展对炮闩抽筒子的疲劳裂纹扩展寿命研究,对确保抽壳机构的可靠性和舰炮的战斗力有着十分重要的意义。本文以某炮的炮闩机构为研究对象,对抽壳作用力进行了理论分析,采用实验法研究了炮钢的断裂韧度和裂纹扩展速率,结合扩展有限元法探索了抽筒子裂纹扩展的规律,获取了抽筒子材料的断裂公式,并对抽筒子的裂纹扩展影响因素做了探究。
  首先,对抽筒子的断裂机理展开了探究。以疲劳裂纹扩展方程与扩展速率方程为依托,从材料的阻碍裂纹扩展的功能及承受载荷的两个方面,研究了控制疲劳裂纹扩展速率的几个要素。得到了设置几组各异的应力比、断裂韧度、参数C、参数m时,裂纹扩展与应力强度因子幅值的相对关系。也讨论了材料的裂纹生长速度的试验结果与工程应用。
  然后通过对抽筒子材料做了断裂韧度试验,使用标准的三点弯曲试样,对45CrNiMoVA材料的断裂韧性做了研究,给材料阻碍裂纹扩展的能力找出了断裂力学依据。试验得出,45CrNiMoVA的材料断裂韧性值是73.2155MPa·m1/2。由45CrNiMoVA材料CT试样在室温下的疲劳裂纹扩展速率试验,得到了疲劳裂纹扩展量a与反复加载次数 N的关系,并确定了裂纹扩展速率与应力强度因子的关系,建立了计算45CrNiMoVA材料裂纹扩展寿命的Paris公式。
  再以弹塑性力学为依据,对炮膛和药筒之间的抽壳力做了理论计算。结合柔体动力学方法,在 ABAQUS中对抽筒子进行了分析,找出了抽筒子易发生断裂的危险部位和应力值。将抽筒子的裂纹特征简化为含边缘裂纹的板状结构,通过扩展有限元法计算了裂尖应力强度因子,再和理论计算结果做比较,验证了方法的可行性,并绘制了应力强度因子范围和裂纹长度的关系曲线。
  最后,建立抽筒子的裂纹扩展寿命评估方法,基于Paris断裂公式,预估抽筒子的裂纹扩展寿命。基于扩展有限元方法,对抽筒子进行裂纹扩展模拟分析,研究了载荷条件、裂纹特征对裂纹扩展寿命的影响。
[硕士论文] 王泽坤
航天工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:反冲模拟试验系统最初应用在火炮缓冲器研究上,相较实弹发射,模拟试验系统只需要很小装药量,就可以实现与实弹发射近似的动态效果,在自动武器的研制中有着广泛的应用。模拟试验技术不仅可以模拟火炮射击时的动态力,还可以模拟出类似的强冲击力,例如冲压设备工作时的强振动、飞机着陆时起落架所承受的强冲击等。随着试验系统的技术要求日渐提高,以往的模拟试验系统无法满足现实应用,结构急需改进。本文在前人研究的基础上,分析试验系统工作原理及运动过程,引入新的方案,设计一套新型模拟试验系统,以满足现实应用中的新要求。
  根据技术要求中的各项指标,在以往的结构基础上进行改进,设计出一套新的方案。试验系统在运行时能够实现一系列复杂动作来保证各项技术指标。依照结构方案完成模拟试验系统的三维建模,分别阐述各部件的结构特点,并从模拟试验中的动力加载过程、部件运动过程两部分详细说明系统如何实现工作要求,然后对系统的整体运行过程进行数学建模,再将数学模型编制成计算机程序导入数值分析软件MATLAB中,利用其强大的计算能力进行数值仿真。将仿真试验计算分为理想工况、单周期试验、多周期试验三组进行,得到的三组仿真结果数据相互对比研究用以评估试验系统的结构设计是否合理有效。
  仿真数据对比研究表明,各项结果数据误差均在合理范围内,建立的试验系统动力学模型可靠,试验系统结构设计方案可行,对其他缓冲器的模拟试验具有一定的借鉴意义。
[硕士论文] 田园
机械工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:供输弹系统承担着火炮等武器系统的核心工作任务,其动作卡滞故障严重制约战机的把握,所以对其进行状态监测并对潜在故障进行预示意义重大。
  本文对中口径转管火炮供输弹系统的工作原理、常见故障进行了分析,并以此为基础进行测点布置与多场信号采集。针对其多场信号存在高噪声的问题,采用了基于双正交样条小波的自适应分块阈值降噪法,该方法核心为将Stein无偏风险估计作为约束条件,对阈值和邻域分块长度进行自适应优选。该方法相比分块阈值和相邻系数小波降噪,对微弱冲击保留情况最好,且与仿真冲击信号的相关系数最大、均方根误差最小,且可突出实测信号中1~10倍工频频谱能量。之后针对供输弹系统信号中成分复杂的问题,运用主成分分析(PCA)与轮廓似然率相结合的方法对其进行数据降维,在抑制冗余成分的同时保证故障识别的敏感度,并通过简单均匀分布模拟数据对该方法的有效性进行了验证。接着阐述了潜在故障预示的思路:通过参照工况构建PCA模型,找出未知工况与参照工况在主成分轴上潜分数分布的概率密度函数间的差异,并通过Kullback-Leibler散度(KLD)进行表征。之后对KLD的潜在故障识别能力进行了验证:发现在数据概率分布未知的情况下,KLD比威克森等级和检验表现出更好的潜在故障识别能力。之后在双正交样条小波框架内设置了小波的选取准则,并对供输弹系统实测信号构建小波时频图作为PCA-KLD法的输入数据。由于信号频谱能量主要集中于倍工频序列频率点,故将倍工频序列转化为尺度序列,代入到小波时频图的计算中。之后通过三种正常工况数据分别构建PCA模型,对比分析各次试验的KLD值发展趋势,找出了故障征兆。最后通过引入了脱离率的深度置信网络(DBN)对正常、故障、恶化中这三类工况进行智能分类,结果证明该方法相比BP神经网络与普通DBN表现出了较好的分类效果。
[硕士论文] 齐东兴
控制工程 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:电磁轨道炮作为一种新型的动能武器,具有打击精度高、隐蔽性好、毁伤能力强等优点。但是受制造成本和发射技术等客观条件限制,目前的研究还处于理论和样机试验阶段,运用仿真的方法研究电磁轨道炮可以缩短研发周期,减少试验成本,提高总体性能。试验设计与灵敏度分析是其中的重要研究手段,如何获取高效合理的仿真试验设计方案以及准确的进行灵敏度分析,从深层次挖掘各种因素对系统性能的影响,对电磁轨道炮系统的评估和优化都具有重要意义。
  本研究主要内容包括:⑴针对电磁轨道炮系统的特点和分析需求,构建了电磁轨道炮外弹道试验设计与灵敏度分析框架。建立了电磁轨道炮外弹道弹丸刚体六自由度模型,进行了外弹道仿真,分析了电磁轨道炮试验设计和灵敏度分析过程中的常用方法,为后续章节的研究奠定基础。⑵研究了电磁轨道炮外弹道的最优拉丁超立方试验设计以解决仿真模型解算运行次数多和效率低等问题。针对最优拉丁超立方设计中存在的计算量大,易陷入局部最优解的缺陷,提出一种基于多变异自适应遗传算法的最优拉丁超立方试验设计方法。通过算例说明了该方法在精度和效率上均优于现有的三种方法,验证了该方法的合理性和有效性。⑶研究了电磁轨道炮外弹道灵敏度分析方法。根据电磁轨道炮外弹道的特点和分析目的,建立了灵敏度分析流程。针对混合不确定性的灵敏度分析问题提出了一种基于辅助变量法的改进 Sobol’灵敏度分析方法。在实例中对电磁轨道炮射击精度进行灵敏度分析,分析不同因子对电磁轨道炮射击精度的灵敏度,验证了所提方法的正确性和实用性。⑷设计开发了电磁轨道炮外弹道试验设计与灵敏度分析工具。在对工具进行需求分析的基础上,设计了工具的总体框架和运行流程,根据总体框架对工具各关键模块进行了设计,在Visual Studio2010环境下开发实现。并利用其对电磁轨道炮射击精度进行分析,验证了工具的实用性和可操作性。
[硕士论文] 韩宝章
物理学 中北大学 2017(学位年度)
摘要:微角度测量在日常生活以及工业制造测试领域一直占据着重要的位置,以往机械式的测试方法已不足以满足当代工业发展的需求,测试过程自动化、数字化是目前微角度测试方法的主要研究方向。在众多微角测试方法中,光学测角法以其准确度高、非接触测量的优势而被运用最多。
  针对火炮出厂前的校瞄工作,存在自动化程度不高,测试结果分辨率、精度低的缺点,设计了一种新颖的激光微角检测校瞄系统。该系统由位置灵敏探测器(PSD)、准直平行激光管与二维精密旋转控制器构成,采用光电转换和信号处理技术,可实时获取火炮炮膛的微角偏移量,完成了高精度的测试,有效地改善了传统校瞄方法的不足。结合课题研究的基本目标,深入研究了激光作为光学测角法光源的优良特性;设计了检测系统的硬件组成,并对系统各部分硬件进行了分析和选型;对系统进行了现场测试,通过对测试数据、测试条件及误差的各项分析,进一步说明了本系统相比于传统校瞄方法在精度、分辨率以及效率等方面都有很大提高。
  实验测试结果表明,该系统可在炮膛仰角0°~70°范围内对炮膛的微角偏移量进行全程测试,其分辨率可达到0.001°,可广泛应用于不同口径火炮炮膛的校瞄工作中。
[硕士论文] 莫微
兵器工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:减小武器射击时的后坐力,提高武器的射击精度是武器装备核心中一项重要而又长期的研究课题。本文为减小某链式炮后坐力,根据缓冲器的设计要求,对比分析了不同的缓冲器,拟采用弹簧液压式缓冲器。针对所论证的缓冲器方案,建立了内弹道模型、液压阻力模型以及在缓冲条件下的全炮动力学模型,列出了缓冲器动力学方程。在Simulink建模环境中使用SimHydraulics液压模块建立了缓冲器动力学模型。针对不同的结构参数,通过它们对最大后坐力的灵敏度分析,根据相对灵敏度的大小来判断该参数对最大后坐力的影响程度。把对最大后坐力影响较大的一组结构参数作为优化设计变量,并根据整体布置要求以及最大后坐位移要求,并将其作为优化约束条件,通过使用MATLAB优化工具箱中的globalsearch函数调用fmincon函数来进行全局优化,得到一组使最大后坐力最小的结构参数。对优化后的结果进行仿真分析,仿真结果表明,优化后的结构参数能够满足整体布置要求以及最大后坐位移要求,能够有效的降低最大后坐力。论文的研究工作对某链式炮缓冲器的低后坐技术研究有一定的指导意义。
[硕士论文] 王鹏翔
兵器科学与技术 中北大学 2017(学位年度)
摘要:从未来作战需求来看,减轻重量、提高机动性和快速反应能力已成为追击炮的发展趋势。根据迫击炮承担的任务,要求追击炮在保证威力的条件下,尽可能尺寸小、重量轻,而迫击炮座钣是主要的部件,座钣轻量化是新型迫击炮关键技术之一。本文重点从座钣结构、材料两个方面,采用有限元法进行了优化设计。主要研究内容如下:
  本文首先对迫击炮发射过程及座钣受力进行了分析,迫击炮发射时大多以密实中硬土介质为支撑,座钣承受很大的炮膛合力,因此设计时必须充分考虑结构不能发生塑性变形,在此基础上,初步进行了座钣的结构设计。
  为了对结构进行详细的刚强度分析,建立了座钣与土壤耦合力学有限元模型,土壤采用半无限空间体,座钣-土壤采用非线性接触关系。使用ANSYS Workbench对不同射角下座钣在最大炮膛合力作用下的应力应变进行了仿真与分析。并设计了炮射试验测试方案,验证了仿真的合理性。
  在仿真与试验结果分析基础上,对材料和结构进行了进一步优化,质量比现有同口径迫击炮的座钣减轻50%,结构满足发射刚强度要求。
  本文在座钣优化设计、仿真及试验验证技术方面的研究成果可为迫击炮轻量化提供参考。
[硕士论文] 赵佳楠
信息与通信工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:火炮射击时,发射火药瞬时燃烧产生的巨大的气流膨胀力,以及高速运动中的弹丸与炮膛之间的摩擦力,都会导致炮口发生振动。而这种振动也会反过来影响弹丸产生起始扰动,进而影响到火炮的射击精度,以及对打击目标的杀伤力和破坏力。因此,业内常选择炮口的振动位移作为炮口振动影响火炮射击精度的指标之一。
  由于火炮发射后,炮管附近会产生烟雾、炮口焰等复杂的环境因素,其对测量仪器的安全性和可靠性有很高的要求,因此对于炮口振动位移的测量通常采用的是非接触式的测量方法。该类方法测量精度较高,但是由于测量仪器安装不便限制了测试点个数,导致无法进行炮口振动的全面测量。近些年随着MEMS加速度计的发展,其体积以及重量变得越来越小,使得通过接触式方法测量炮口振动成为一种选择。
  本论文设计了一套应用MEMS加速度计测量炮口振动位移的加速度采集存储系统。该系统通过对NAND FLASH编程时间的有效利用,使其存储容量扩展到16GB。并且充分利用了FPGA内部软核的32位数据总线,使该系统能够同时采集32通道振动数据,达到了全面测量炮口振动的目的。
  本论文首先介绍了采集存储系统的硬件搭建以及多通道、数据同步采集的实现方式。然后介绍了加速度信号处理中直流分量以及多项式趋势项的处理方法,重点介绍了本文提出的应用于位移转换的半周期积分算法及其优化算法。最后通过设计的光放大法实验以及图像采集法实验,验证了该套系统以及相关理论算法的可行性。
  本论文主要工作成果:(1)搭建了32通道的加速度传感器数据采集存储系统;(2)对振动加速度信号进行了频域分析,研究了处理干扰信号以及传感器零漂的相关算法;(3)模拟炮口振动设计了两个实验,并通过与加速度数据进行对比,验证了半周期积分算法及其优化算法的可行性。
[硕士论文] 杨咪
信息与通信工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:火炮身管是现代自动武器系统的重要组成部分,自动武器及自动机的寿命可以用身管寿命来衡量,也就是说身管寿命在很大一部分程度上决定了自动机的寿命。身管又是承担弹丸发射的主要部件,对自动武器的射击精度也有着重大影响,身管内膛检测对于保证自动武器的性能具有很大的意义。
  由于目前依然以人工方式对身管进行检测,检测效率低,不能定量检测等问题,本文以火炮身管为研究对象,对其内膛参数进行检测,提出了一种基于上位机与下位机交互的自动非接触检测系统。该系统具有检测效率高、自动化程度高、定量检测各个参数等优点。该系统基于激光位移传感器测量系统,通过机械结构带动激光位移传感器在身管内部进行直线运动,采用微调机构进行位置校准,在身管绕轴旋转运动时,进行内膛参数检测,上位机控制电机的启动与停止以及转速的调整。
  本文使用多圈绝对式编码器进行旋转零点的定位,经过AD采集模块将采集到的模拟信号转换为数字信号,在上位机中进行实时显示与处理,将采集到的单个截面数值在直角坐标系和极坐标系下进行显示,可以得到具体的参数尺寸值。在本文中,对于系统各个误差的构成都进行了具体的分析与计算,并对相应可调整的误差进行了校准,对构成系统的各个器件参数进行计算、匹配与选型。
  经过试验验证,系统可以实现对于身管内膛截面各个参数的检测,并在极坐标系下绘出身管截面的轮廓图,从图中也可以观测到突变的地方。
[硕士论文] 郭强舟
机械工程 武汉科技大学 2017(学位年度)
摘要:钛镭炮因其结构简单、操作方便、使用环保等优良特征而在无伤驱鸟领域逐渐普及。使用钛镭炮进行驱鸟作业时发现,在钛镭弹发射至高空这一过程中时常会发生钛镭弹卡壳的现象,导致钛镭弹的二次爆轰意外发生在炮筒中。此类炸膛事故的发生会直接导致钛镭炮各部件受到不同程度的损坏,严重时会导致部件破裂产生飞溅物造成人员伤亡。
  本文以单个钛镭炮装配体为研究对象,从钛镭弹在炮筒中的发射过程开始研究,并对炸膛的原因进行分析,研究炸膛对结构的影响并从结构上进行优化以抵御炸膛带来的危害。
  首先结合Chapman-Jouguet爆轰理论对钛镭弹发射过程进行相关的理论分析与计算,同时通过对钛镭炮炮筒等相关部件进行实地测绘,建立钛镭炮装配体的有限元分析模型并对钛镭炮的发射过程进行数值模拟;其次,结合ALE流固耦合算法搭载有限元分析软件Ls-dyna对炸膛事故进行数值模拟,并从数值模拟分析结果中提取各关键部位所承受的爆轰压力及其它相关数据。
  在保证数值模拟分析结果与实际情况相接近的前提下,以数值模拟分析结果的数据为依据,面向单个钛镭炮装配体的薄弱环节进行优化处理,运用Optistruct求解器对钛镭炮结构中的薄弱部份进行优化求解。最终的优化目标为,强化钛镭炮筒,炮筒底座及其相关锁紧部件的装配关系,使钛镭炮整体抵御爆轰压力的性能得到加强,从而有效降低乃至抵消炮筒炸膛所带来的危害。
[硕士论文] 刘松
兵器科学与技术 中北大学 2017(学位年度)
摘要:高机动性、轻量化迫击炮是现代迫击炮的发展趋势,采用轻型材料、优化座钣结构降低全炮重量,或通过模块化结构设计分散全炮重量分布是重要的技术手段。随着研究的深入,火炮发射载荷过大引起的结构强度和射击稳定性问题成为迫击炮进一步减重的瓶颈。针对这个问题,本文以某120mm迫击炮为研究对象,从降低后坐力角度出发,进行了迫击炮发射载荷的缓冲技术研究,完成了适用于迫击炮的小型弹性胶泥缓冲器的结构设计,可为迫击炮进一步轻量化设计提供前提条件。论文主要工作内容如下:
  (1)弹性胶泥缓冲器特性研究:在对比分析现有的降低火炮后坐力技术和工业缓冲器的优缺点后,选定了弹性胶泥缓冲器为结构方案,分析了弹性胶泥材料特性和胶泥缓冲器作用原理,建立了胶泥缓冲器的力学模型,分析了关键参数对缓冲器性能的影响。
  (2)迫击炮后坐复进运动分析与仿真建模:基于MATLAB/Simulink完成迫击炮内弹道计算并建立了迫击炮后坐复进运动仿真模型,为确定弹性胶泥缓冲器结构设计提供了载荷条件和分析工具。
  (3)弹性胶泥缓冲器结构设计:通过仿真分析确定了满足设计要求的缓冲器结构参数,完成了单出杆式胶泥缓冲器的结构设计,并根据设计过程中出现问题提出了弹簧-胶泥组合式缓冲器设计方案,对两种方案的优劣进行了对比分析。
  (4)刚柔耦合的迫击炮发射动力学分析:为了研究缓冲器对迫击炮的影响,分析了迫击炮的发射动力学特点,结合土力学基本理论、多体系统动力学和有限元理论,以ABAQUS为仿真工具,对加装缓冲器的迫击炮进行了刚柔耦合的全炮发射动力学分析。
  分析表明,本文设计的迫击炮缓冲器可有效降低发射载荷20%以上,明显改善座钣受力。本研究表明,利用缓冲技术对于迫击炮发射载荷进行缓冲,可为迫击炮座钣采用轻型材料、减轻重量提供一种有效的技术措施,为轻量化迫击炮的研制提供重要参考。
[硕士论文] 李鑫
控制工程 燕山大学 2017(学位年度)
摘要:随着世界车辆装配技术与军事工业技术的迅猛发展,军用战车装配平台的研究对我国军事实力的提升具有重要的理论意义和实用价值。装配平台的调平关系到平台的各项工作任务能否高精度、高效率的完成。因此,平台的调平是近年来研究平台运动控制的热点。
  本文研究对象为某种军用战车的炮塔装配平台,针对其装配工作中调平这一动作的控制系统进行设计和研究。本文介绍了国内外平台调平控制的发展状况,包括平台的结构形式、控制系统的软硬件组成、控制算法等方面,并对未来的发展趋势进行分析。由于平台本身存在非线性、强耦合、时变等现象,因此,本文对平台调平的控制技术做了深入的研究,主要研究内容如下:
  建立了平台的数学模型,通过空间坐标变换原理,得出了平台由倾斜状态到水平状态各支腿的位移量与水平倾角的关系。考虑到系统控制的复杂性,提出了分散控制的方式,即通过各个支路位置的高精度控制实现平台的调平控制,在此基础上,设计了支路的位置控制器,并完成了控制系统硬件的搭建和软件的设计。通过仿真,将模糊PID控制器与经典PID控制器进行对比,证明模糊PID控制器能有效避免超调量,使支腿更加快速、平稳的达到预定高度。对平台调平控制系统进行了仿真研究,仿真结果表明,所设计的模糊 PID控制器和同步控制策略,能够将平台快速、平稳、高精度的调至水平状态,达到了良好的控制效果。
[硕士论文] 陈可
仪器科学与技术 长春理工大学 2017(学位年度)
摘要:我国的国防军事工业进入高速发展阶段,对于火炮反后坐装置检测设备的研究开发也提出了更高的要求。针对这一情况,利用PLC及其配套模块为核心控制元件,提出了一套完整的火炮反后坐装置检测自动控制系统方案。
  系统采用SIMATIC S7-200系列CPU226作为中央控制单元,通过传感器、模拟量转换模块、工控机、伺服放大器、激光测速仪等设备对试验平台进行搭建,通过PLC的STEP7编程软件对控制器软件部分进行编写,实现了对火炮反后坐装置检测试验进行自动化控制。为了便于人机交互,利用力控组态软件对上位机进行组态。通过试验及软件优化,基于PLC的火炮反后坐装置检测控制系统已经成功实现了对检测试验参数的采集,运动状态的控制等各项功能。
[硕士论文] 李凯
电子与通信工程 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:当前我国的武器装备发展速度非常快,先进的武器装备迅速的研发并列装部队,这些大大提升了我军的战斗力。2016年党的十八届六中全会提出了军民融合式发展这一新的理念,可以预见到,我国新一轮武器装备的发展浪潮已经来临。然而不管未来武器装备如何发展,火炮依然是一种重要的作战单元,它因为制造方便、操作简单、威力巨大、可靠性强、杀伤性强、维护保养简便、价格低廉,故而被广泛的应用到各种武器装备系统中,其中包括战斗机、军舰、坦克、自行火炮、牵引式火炮、高射炮、迫击炮等等。随着科技的发展,火炮的智能化程度也在不断的进步,但是不论火炮的技术如何发展,它的作战效能必须通过的它的命中率和杀伤力来计算的,因此如何打得准就成为了研究火炮的一个永恒课题。而对于火炮解决命中问题的各项因素中,目前仍然存在的短板就是对于初速度的测量和计算。
  本文主要以激光三角法测量理论为基础,设计测量仪器及其位移和自旋转装置,以此为基础,选取某炮兵营所属24门火炮的24根身管为实验样本,设计激光三角测量法测量药室增长量的实验方案,收集相关的数据,并与传统的测量法进行比较分析,发现本文所选取的测量方法要明显优于传统的测量方法。为验证本文所测量数据的准确性和实用性,本文还将使用外弹道学理论反推初速的方法,设计实验方案并实施,获取的相关数据经过处理之后,与经典的身管磨损规律进行对比,对选取的实验样本通过对前人的研究进行分析,发现当前关于火炮初速测算的研究较为混乱,主要存在的问题有:一是对于火炮初速度的概念不清楚。很多的研究将相对炮口速度、实际炮口速度、理论炮口速度、实际初速度等概念当成了初速度进行研究。本文将对这些概念性问题进行进一步的区分和界定;二是研究目的混乱。内弹道学通过对火药燃烧和弹丸在炮膛内部的运动规律等的研究,其数据虽然可以对初速度的测算起到重要作用,但是更重要的是对火炮设计、研究新式弹药和装备起到至关重要的作用,而对于实战中的的初速度测算,明显显得过于繁琐,本文将对相关内容进行推导。
  本研究致力于寻找一种能够快速、精准测算火炮初速度的方法。虽然对于这方面的研究仁者见仁智者见智,但是像本文这样使用激光三角法测距手段,并于内弹道学和外弹道学结合,研究范围横跨三个学科,在同类的文章中也并不多见,因此本文能够为以后的研究开辟一条新的路子。
[硕士论文] 万济民
机械工程 哈尔滨工程大学 2017(学位年度)
摘要:小口径舰炮武器系统作为舰艇防空反导最后一层的火力屏障,在海战中的作用愈发重要。为了有效拦截飞行速度越来越高的反舰导弹,必须要提高小口径舰炮的射速形成更加密集的弹幕,从而自身备弹量有限的小口径舰炮炮弹消耗量将急剧增加,当前的补弹方式已无法满足作战需求,迫切需要在其补弹技术上有所突破。
  在综合分析研究国内外速射火炮补、供弹装置及相关文献资料的基础上,首先以小口径舰炮补弹系统的关键技术研究为切入点,建立系统模块功能图,明确了快速补弹系统的基本概念以及设计准则,进而提出一种新型的快速补弹系统,说明其工作原理,并重点描述了补给弹仓输弹机的结构特点。然后为了保证炮弹在输弹机中顺畅输送,对其部件做出详细的设计计算。
  以补给弹仓输弹机的整个链传动系统为研究对象,首先对影响炮弹传输稳定性的多边形效应、啮合冲击及链条张力进行分析。之后针对链轮轮齿标准齿廓的形状特点,分别对滚子-链轮和炮弹-弹托的位置关系进行分析,得出发生接触的数学判定条件,并根据Hertz理论得出确定等效接触刚度系数的值。考虑不同链节形式并建立输弹机链传动系统的力学模型,用 Lagrange法求得输弹机链传动系统的弹性动力学方程,之后通过MATLAB对链传动系统进行数值分析,分析了链传动的动态特性。
  补给弹仓输弹机链传动紧边链条的横向振动是造成炮弹传输失稳的主要原因,以紧边链条为研究对象,首先建立其横向振动模型,以影响系数法得出链传动系统的刚度矩阵,进而用Lagrange法得出输弹机链传动横向振动微分方程。接下来对横向振动微分方程进行数值计算,分析在不同运动状态和输弹链参数的固有频率及模态振型。然后求出横向振动的激励力,分析输弹机链传动系统中不同链节的位移响应,并对如何改进输弹机结构改进提供了理论依据。
  将输弹机链传动系统模型简化,在ADAMS中进行多体动力学仿真,对仿真结果进行分析。针对输弹机关键部件的结构强度问题,首先简要的介绍了有限元分析的基本思想和概念,运用有限元分析软件ANSYS对链节、链轮进行了静力学分析,并提出弹托的结构改进及链条弹性变形的补偿方法。然后对输弹机紧边链条进行了模态分析,得出链条在不同运动状态下的模态振型,验证了其横向振动方程的正确性;并通过模态分析所得出链轮的各阶固有频率,分析了链轮工作的可靠性。
[硕士论文] 庄宇
兵器发射理论与技术 南京理工大学 2017(学位年度)
摘要:本文以二级轻气炮为工程研究背景,建立二级轻气炮的内弹道数学物理模型,并对其内弹道过程进行数值仿真和优化设计,主要研究内容如下:
  (1)根据二级轻气炮的发射特点,采用经典内弹道模型描述药室内火药燃烧状况和活塞运动,同时采用一维非定常可压缩流动模型描述轻气室内的气体流动状态和弹丸运动,并通过活塞的运动状态将两者耦合到一起,从而建立二级轻气炮发射过程的内弹道数学模型。
  (2)药室部分基本方程组选用四阶Runge-Kutta法数值求解,轻气室部分控制方程组选用二阶MacCormack格式数值求解,二者交替计算,从而实现对30mm/120mm二级轻气炮内弹道过程的数值仿真,仿真结果较好地验证了所建模型的合理性。
  (3)改变装药量、初始注气压力、活塞质量、弹丸质量、活塞起动压力以及弹丸起动压力等发射参数,分析不同发射参数的变化对二级轻气炮发射性能,尤其是对弹丸炮口初速的影响,为二级轻气炮的参数设计和发射性能的提高提供了理论依据。
  (4)在此基础上,在药室和轻气室最大压力限制的约束条件下,以弹丸最大炮口初速为目标函数,以火药装药量、初始注气压力和活塞质量作为设计变量,建立二级轻气炮的内弹道优化设计模型。采用实数编码的遗传算法对30mm/120mm二级轻气炮内弹道进行优化设计,获得较好的优化结果。分析优化结果可知,采用遗传算法对二级轻气炮内弹道优化设计时具有良好的收敛性。
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