自行高炮稳定跟踪系统建模与谐振抑制方法

未来战场的高机动作战环境对自行高炮稳定跟踪系统提出了更高的性能要求,根据自行高炮稳定跟踪系统的机械结构特点,应用动量矩定理及矢量求导,基于牛顿-欧拉方法建立描述伺服电机配以减速机驱动方位炮塔和俯仰身管的多刚体动力学模型。通过对动力学模型的进一步分解,得到方位俯仰姿态角与输入力矩的关系式。综合考虑传动机构的刚度和控制对象的变惯量特性,建立载体运动姿态耦合条件下具有复杂动载荷力矩干扰的双轴稳定跟踪系统控制模型。针对结构谐振设计一种基于极点配置法和变增益加速度反馈的自整定PI控制方法与基于观测等效惯量的自整定陷波器,采用大地坐标系下的等效闭环干扰速率补偿式稳定控制策略,对该控制方法进行仿真验证。仿真结果表明:在传动机构存在连接弹性的条件下,所给出的控制方法实现了稳定误差不大于2.2×10^(-2) mrad、正弦稳定跟踪误差不大于3.5×10^(-2) mrad,具有良好的控制精度和抗扰动性能;在保证系统拥有较快响应速度的同时,有效抑制了伺服电机变速和稳态过程中的机械谐振,显著降低了负载力矩振荡和负载有效转矩值。

外能源枪械凸轮传动系统冲击载荷研究与分析

为减小外能源枪械传动系统的冲击载荷,采用了凸轮式外能源枪械传动系统,选取了4种凸轮运动规律进行凸轮设计,确定了外能源枪械抽壳阻力曲线,通过动力学仿真分析方法分别对这4种凸轮对枪械自动动作运动特性的影响开展仿真研究。以枪机框运动过程中的冲量为评价目标,分别分析采用不同凸轮的外能源枪械后坐及复进过程中的冲量大小,对比不同凸轮轮廓曲线对枪械的影响,结果表明,外能源枪械凸轮轮廓曲线在后坐过程中采用修正梯形运动规律、在复进过程中采用简谐运动规律时,枪械自动动作运行最平稳、工作可靠。其中,外能源枪械后坐过程采用修正梯形运动规律可比采用等加速运动规律冲量下降85.86%,复进过程采用简谐运动规律可比采用摆线运动规律冲量下降15.94%。

薄壁球壳在平头弹冲击作用下的变形预测模型

为研究薄壁球壳在局部冲击载荷作用下的变形规律,开展了实验研究和数值模拟分析。利用气枪开展弹丸冲击实验,通过stereo-DIC技术获取球壳动态变形过程,得到了扁球壳在不同弹丸初始冲击速度下的全局变形形态以及凹陷变形特征。通过数值模拟方法研究了各项弹体尺寸参数和壳体尺寸参数对中心凹陷深度和凹陷半径的影响程度和影响规律,通过量纲分析给出了影响无量纲变形特征的主要无量纲参量,建立起能够描述不同尺寸及不同冲击速度的球壳冲击响应面模型,并提出描述全局凹陷变形与中心凹陷深度、凹陷半径之间的公式,所建立的模型对径厚比在1/250~1/50、无量纲冲击动能在132~1190范围内的全局凹陷变形具有较高的预测精度,可为工程中大尺寸曲面薄壳冲击载荷防护设计提供参考。

简易气动式抛锚器的设计和仿真

提出了一种低成本、简易锚钩发射装置设计方案。该方案采用一种新的击发方式,以高压气体为能源,经大小气腔压力差作用使活塞杆后坐,完成击发。数值计算了身管长度、气腔容积与初速之间的变化关系,对身管和气室进行了静力学仿真分析。结果表明,身管长度、气腔容积与初速之间成正相关,身管和气室的最大变形量、最小安全因子均满足要求,膛口初速可达43.4 m/s,能满足极端条件下海上救援、攀爬引缆的功能,且大幅减轻了锚钩发射装置的质量,便于单兵作战。

某枪械的连发改进仿真

为研究在某型18.4 mm功能多防暴枪结构的基础上将半自动发射方式改为全自动发射的可行性,结合3维作图软件和仿真软件建立其动力学仿真模型。通过单发射击仿真结果和试验结果对比验证模型的有效性,并在此基础上进行连发射击仿真,对该型半自动防暴枪连发功能改进后的自动循环、抛壳、供弹等工况进行仿真分析。结果表明:防暴枪现有自动循环、供弹、抛壳等结构满足连发射击的要求,仅需对其发射机部分进行细微改动即可实现全自动射击。

三级磁阻型线圈发射器工作过程仿真研究

为提高弹丸发射速度,需要利用多个驱动线圈对弹丸的连续加速。对三级磁阻型线圈发射器进行了理论分析,利用Ansoft有限元分析软件仿真研究了其工作过程,重点分析了触发位置对三级磁阻型线圈发射器发射性能的影响。仿真分析表明,触发位置对三级磁阻型线圈发射器的发射性能影响较大,每一级驱动线圈都存在最佳触发位置,使弹丸出口速度及能量转换效率达到最大。研究成果将为后续多级磁阻型线圈发射器的设计与试验提供参考。

导气式水下枪械气室压力工作规律研究

介绍了水下枪械气室压力的测试系统及测试方法 ,分析了工作条件变化对气室压力工作规律的影响 ,得到了重要的结论。根据实验数据 ,通过曲线回归的方法拟合了水下枪械气室压力经验公式 。

高速点射浮动新结构无壳弹枪自动机动力学理论研究

本文将无壳弹枪的自动机运动机构作为多自由度的多体系统 ,采用牛顿—欧拉法 ,建立了考虑浮动体与自动机耦合作用的高速点射浮动新结构无壳弹枪自动机动力学理论模型 ,基于这个理论模型分析了这类自动机的运动状态、能量传递关系与工作特性 。

水下枪械动力学的实验研究

为了探索导气式水下枪械气室压力工作规律和水阻力对自动机运动规律的影响 ,设计了实验装置 ,在装置中以活动件模拟枪机 ,气体调节装置通过改变导气孔尺寸来调节活动件的后坐能量 ,机匣上的排水孔减少了活动件的后坐阻力。由装在实验装置上的专用传感器 (如应变测压传感器、感应测速传感器 )和其它测量仪器构成动力学测量系统。通过大量的实验 ,分别测定了活动件速度、膛压、气室压力和弹丸初速。数据分析结果显示 ,水阻力显著降低了活动件后坐速度 ,气室压力随实验用弹装药量、药室初始容积和导气孔尺寸的改变而改变 。

基于射击噪声原理的消音器设计方法研究综述

基于轻武器射击过程中噪声的来源和物理特性,通过分析膛口消音器与线性声学消音器的区别,说明在轻武器膛口加装消音器抑制射击噪声的原理.根据膛口消音器的设计目标,可以通过调整火药燃气的能量分配关系,降低火药燃气能量在膛口向噪声声能转化.将膛口消音器设计按照膛口噪声的产生和传播分为4个环节,分析了每个环节的设计案例,最后展望了膛口消音器设计与计算机仿真技术和优化技术结合的发展趋势.

水下枪械动力学分析

水阻力是影响水下枪械自动机运动规律的主要因素。因水阻力较难准确求得,可利用实验确定活动件(枪机)运动总阻力。具体方法为:由动力学测量系统测得活动件速度和气室压力;分析活动件的受力,建立动力学模型;以运动总阻力代替水平方向上的摩擦阻力和水阻力,获得各运动阶段的阻力-速度关系曲线;利用气室压力经验公式和阻力-速度关系曲线,对水下突击步枪进行初步的动力学分析,确定其构造型式及主要参数。

喷射催泪器中有效成份的GC/MS分析

运用GC/MS技术对喷射催泪器中有效成份邻氯代苯亚甲基丙二腈(CS)、辣椒素等进行定性分析。由实验结果知,对于未知有机混合物,GC/MS技术是一种快速、准确的分析方法。

水下枪械弹丸膛内速度变化规律的研究

弹丸在膛内速度的变化规律是水下枪械的一个重要内弹道量,是火炮性能及弹药检验的主要标志量,本文通过建立水下枪械的内弹道模型并结合仿真技术得出弹丸在膛内速度的变化规律。

支持向量机方法在线条痕迹检验中的应用

应用支持向量机的基本原理和信息融合思想,经对两种不同类型枪支所发射同一型号子弹上磨损线条状痕迹数据提取特征后,用特征小波包维数和磨损痕迹中坡膛痕迹尺度参数作为样本数据的因子分量,建立了较为理想的SVM分类模型,以此SVM分类模型实现了对磨损线条状痕迹的分类识别。研究表明:采用参数融合要比使用单一参数更有利于分类识别,并能提高分类识别率。

水下枪械内弹道基本方程组及其设计

该文介绍了水下枪械发射的技术特点，分析了水下枪械内弹道与常规枪械的差异，以弹丸和枪管内水柱为受力体建立了水下内弹道的简化模型，导出了水中枪械内弹道基本方程组。以某单基药为发射药对一杆型弹进行了弹道特征参数的计算，计算结果与实验结果表明，文中所建方程组较为适用。通过大量的计算及结合理论分析，讨论了水下内弹道设计时应注意的几个问题。

链式机枪滚子链链轮齿形改进仿真分析

针对滚子链传动过程中波动量大、平稳性差、啮合冲击力大的技术难题,通过分析链轮齿形角一致性可降低传动过程中的啮合力以达成改进齿廓。借助Abaqus软件建立滚子链链条链轮的仿真模型,通过仿真得到链条的波动量、啮合冲击力、速度不均等系数的曲线和空间速度、空间位移、应力分量的云图;采用可信的比较标准波动量△h和速度不均等系数k进行评估,并进行射击试验。结果表明:设计的外摆线等距齿轮的链式机枪滚子链传动机构的方案是有效可行的,能够提高链式机枪在可靠传动时的动态性能。

干扰速率补偿式火炮线自稳定跟踪控制建模与仿真

为适应动基座、高射角条件下火炮高精度的稳定跟踪控制的需求,提出一种基于大地坐标系下干扰速率补偿式火炮线自稳定控制方法,以有效抑制自行火炮车体姿态扰动对火炮线指向的影响。根据指向稳定的火炮线在动基座上的运动规律,设计新的干扰速率测量陀螺安装方式,推导在大地坐标系下的方位向和高低向干扰速率解耦补偿值,并在传统的高炮随动基础上应用干扰速率前馈补偿,实现火炮线自稳定和控制解耦。由于火炮稳定只涉及炮塔回转、火炮俯仰两个自由度且都存在偏心矩等因素,采用牛顿-欧拉法建立运动车体与火炮、炮塔之间的动力学模型,并考虑传动机构的刚度和齿隙的非线性,结合执行电机模型和经典闭环控制,以车体航向、俯仰、横滚各幅值为7°,周期为2 s的三轴复合摇摆条件,分别对该控制策略在忽略弹性、考虑动弹性的两种情况下对该控制策略进行仿真研究。仿真结果表明,所提稳定控制方法实现了稳定射角不低于60°,在传动弹性条件下的稳定误差不大于0.5 mrad,正弦稳定跟踪误差不大于2.8 mrad,同时实现了高低向和方位向的的控制解耦,为火炮线高响应、高精度稳定控制提供了新的研究思路和方法。

虚拟样机技术及其在轻武器研制中的应用

给出了虚拟样机技术一个建议性的定义并论述了虚拟样机、虚拟现实及虚拟制造之间的区别·在新型单兵自卫武器的研制中引入虚拟样机技术·仿真评估结果表明:所建立的虚拟样机具有模拟物理样机的能力·这种虚拟样机应用的新方法在轻武器的研制中具有十分重要的意义·

水下枪械活动件运动分析

该文根据水下枪械的特点 ,组建了水下枪械活动件运动测量系统 ,在此基础上做了大量的实验。对影响活动件运动的因素进行了分析 ,包括工作介质的变化、导气孔的变化等。得到了对水下突击步枪自动机设计有一定的指导意义的理论 ,为水下枪械的开发和研制打下了坚实的基础。

水深变化时水下发射装置的内弹道计算

本文讨论了不同水深对水下发射装置最大膛压和弹丸出膛口速度影响的实验现象 ,提出了将水深的影响折算到次要功中去的思想 ,提供了不同水深内弹道的计算方法 ,并用实验数据验证 。