舰炮整体振动分析及结构参数优化研究

为了减小舰炮射击过程中整炮振动,基于简化的三自由度舰炮与平台系统振动模型,进行了舰炮系统整体振动分析及结构参数优化的相关研究。通过建立三自由度系统下的运动动力学微分方程,在一定条件下求得舰炮系统的无阻尼固有振动频率和有阻尼固有频率,分析了舰炮系统的射击静止性和稳定性条件,并计算得到不同时刻舰炮系统整体跳角的位移方程。结合某型舰炮实例,根据安装条件中的约束力与结构参数函数关系,采用函数寻优算法获得该型舰炮结构参数最优解,通过振动案例表明结构参数优化在舰炮减振中的重要作用。

基于小波包的炮架振动响应信号能量分析

针对炮架结构优化中固有频率提升目标不明确的问题,结合实弹射击响应试验,提出了一种基于小波包的结构振动信号能量分析方法。针对炮架振动响应数据采集问题,设计了一种结构振动响应测试系统,结合舰炮实弹射击响应试验,采集到了炮架的结构响应数据;基于炮架固有频率选择频带宽度,采用小波包对振动响应信号进行分解,求得振动信号在各个频带内的能量分布情况;根据振动信号的能量频带分布特性,给出炮架结构优化后的一阶固有频率目标范围。试验和信号分解分析结果表明,炮架振动能量主要集中在低频段,且在炮架的模态修改中,模态的提升需要避开振动能量较高的频带范围。该方法能够为炮架的结构设计和优化确定目标和优化方向。

考虑炮弹质心偏离影响的摆弹机系统振动特性分析

大口径舰炮摆弹机构在实际工作过程中,存在偏心问题,由此引起的惯性激励力将导致摆弹臂呈现弯扭耦合振动特性,这对于摆弹机转运弹药的可靠性造成较大影响。针对这个问题,建立摆弹机系统弯扭耦合动力学模型,采用模态截断法将时变方程离散,根据炮弹姿态控制方程确定振型函数,运用四阶龙格-库塔法进行数值计算,考虑炮弹和摆弹臂耦合系统质量分布对振型函数的影响,研究了炮弹惯性效应作用下摆弹臂振动响应规律。研究表明:炮弹质心偏心距是影响摆弹臂振型函数的重要因素;炮弹质心偏离引起摆弹臂振动响应幅值增大,影响交接动作可靠性;减小炮弹质心离心距有利于控制上摆运动时间误差。研究结果可为摆弹机系统的设计和优化工作提供理论依据。

鼠笼弹性支承应力分析与降低应力方法的研究

为了减小鼠笼弹性支承应力集中以降低鼠笼条根部断裂的可能性,基于鼠笼弹性支承几何结构、受力特性等,进行了鼠笼弹性支承根部的应力分析。首先,简化鼠笼弹支的力学模型并进行受力分析;然后,推导出鼠笼弹支根部应力的计算公式,分析了鼠笼弹支的可靠性条件;最后,基于有限元仿真对比研究了几种降低鼠笼弹支根部应力集中的方法。