Research on the floating performance of a novel large caliber machine gun based on the floating principle with complicated boundary conditions

In this paper,a novel large caliber machine gun was taken as the research object to analyze the floating technique based on the principle of fixed-point constraint and secondary counter-recoil.A rigid-flexible coupling multi-body dynamic model of the large caliber machine gun with muzzle brake based on floating principle was established,in which the influence of soil and human body was taken into account.The dynamic simulation was conducted and then the results were compared with the corresponding experimental data The dynamic characteristics of the machine gun with or without floating technique were analyzed to indicate the influence of floating technique upon the performance of the gun.Furthermore,the rigid-flexible coupling dynamic models with five different firing angles was constructed to study the influence caused by the angles.The results indicated that the floating mechanism could reduce the recoil effectively and improve the operational performance of this novel large caliber machine gun.

Design Scheme of New Type Shell Raising and Feeding System of Medium-large Caliber Naval Gun

The medium -large caliber naval gun is still playing an important role in modern war. The development of highly automatic Shell Raising and Feeding System (SRFS) in the world has been briefly outlined. Several typical SRFS of medium-large caliber naval guns have been analyzed. A re-design of the system is introduced, in which systematic design method has been used to demonstrate its feasibility. The design goal of the system is to realize rapid shell feeding, with application to many types of shells, quick change of shell types , accurate and reliable feeding operation, simple mechanical structure and easy realization of shell withdrawing.

基于卡式结构的大口径连续变焦光学系统设计

变焦系统可实现对大视场目标的搜索,但是大视场的轴外像差会对卡式结构的轴外成像产生严重影响,为了能同时实现大视场、长焦距连续变焦的目标,在卡式结构像方增加了一个矫正透镜,设计了一种工作场为0°~1.5°、焦距变化范围为800 mm~1600 mm的红外连续变焦系统。系统由卡塞格林望远镜结构和三组元机械补偿变焦结构组成,工作波长为1064 nm的激光,最大口径为300 mm,各个焦距下最大畸变小于0.5%。在17 lp/mm处各个焦距下的MTF均大于0.5,且接近衍射极限,弥散光斑尺寸很小,均在艾里斑内,成像质量良好,各视场下的像差均得到校正,各项指标都满足设计要求。

大口径锥头弹体高速倾斜入水偏转规律数值模拟

结合某大口径锥头弹体高速倾斜入水试验,采用任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)流固耦合方法对弹体倾斜入水偏转行为进行数值模拟,研究了弹体以500 m/s高速倾斜入水过程中不同受力模式、载荷变化特征以及弹体发生偏转的力学机理,分析了入水角度对弹体偏转规律的影响。结果表明:在俯仰力矩作用下,弹体均发生抬头方向偏转,且偏转速度呈现先增大后减小的趋势,偏转程度在不同入水角度范围内呈现不同的变化趋势。当入水角度小于15°时,弹体会发生“跳弹”现象;当入水角度为30°~60°时,弹体偏转趋势基本一致,均由初始倾斜状态逐渐转动至水平状态、竖直状态并最终以弹头入水反方向的“出水”姿态向水下运动;当入水角度为75°时,弹体转动至水平状态后,并未继续偏转至竖直状态,弹头以朝斜上方的姿态向水下运动;弹体的入水侵深随入水角度的增大而增大,且增大趋势近似满足指数函数关系。

某大口径火炮不同坡膛锥角弹丸挤进过程

为对某大口径火炮不同坡膛锥角时弹丸挤进过程进行对比分析,通过光滑粒子流体动力学法仿真某装药条件下弹带挤进过程。仿真得到挤进阻力和导转力矩,分析产生力矩波动的原因,并提出减轻力矩波动、缓解膛线受力的改进措施。结果表明,该研究能为坡膛锥角对弹带刻槽影响的研究提供参考。

后坐载荷施加方式对火炮动力学仿真影响研究

在火炮研发的初期阶段,进行总体方案论证对于确保设计的可靠性和安全性至关重要。考虑到研究条件的不同,利用动力学仿真软件对某大口径履带式自行火炮的发射过程稳定性进行了精确分析,在0°射角的标准射击姿态下模拟了无驻锄支撑2种情形,探讨了基于理论设计公式加载、基于解算曲线的载荷加载以及基于后坐制动图的载荷加载等3种不同后坐载荷施加方式对火炮动力学仿真影响。此外,还对未配备反后坐装置的火炮模型进行了仿真分析。研究通过将仿真结果与高速摄像捕获的实际射击试验数据对比,深入分析了不同模型的误差幅度及其成因。研究成果可以有效提升设计人员对动力学仿真结果误差范围的预测精度,为大口径火炮设计提供了重要的参考依据。

低温破碎及装药结构对内弹道性能影响的数值分析

以大口径火炮密实装药发射安全性为背景,对火药颗粒低温破碎及装药结构对内弹道特性的影响进行了数学建模和仿真分析。针对中心点传火管结构的大口径火炮密实装药,建立传火管及装药床的双一维两相流数学模型,结合膛内火药颗粒应力及破碎度函数,采用数值差分方法对内弹道过程进行数值仿真,研究火药温度及混合装药方案对火药颗粒破碎度及火炮内弹道性能的影响。结果表明,在低温条件下,单一装药结构火药颗粒将发生破碎,且破碎度随温度降低而增大,在-20℃和-40℃条件下,最大破碎度分别达到1.896和2.487,膛内压力分别为690.32MPa和803.64MPa,增幅达到16.4%;在总装药质量6.25kg不变的条件下,小颗粒药装药质量从0增至0.4kg,最大破碎度从2.487减至1.803,膛内压力从803.64MPa减至740.81MPa,由此可见混合装药结构可以有效避免火药颗粒的破碎。

大口径三偏心蝶阀应力强度及应变分析

蝶阀是目前被广泛运用于各种流体输运管路的重要流动控制设备,本文研究了大口径三偏心蝶阀在特定工况下的应力强度及应变特性。针对DN3000、PN10规格的三偏心多层次金属密封蝶阀,通过建立其三维模型并利用CFD和有限元分析方法,详细探讨了阀门在自重、内压及扭矩作用下应力场及变形量。结果表明,在内压1.5 MPa下,阀体最大应力为93.3 MPa,蝶板最大应力为288 MPa,且通过应力线性化路径分析确认其应力在限值内;在扭矩400000 N·m的作用下,阀杆上的应力分布均匀,最大值为212 MPa,远低于其许用应力。此外,阀门整体变形量较小,阀体最大变形为0.43 mm,蝶板最大变形为3.8 mm,表明阀门结构具有良好的刚性和密封性能。本文的研究不仅验证了该大口径三偏心蝶阀在内压以及扭矩下的可靠性,也为大口径蝶阀的设计与分析提供了有价值的参考。

基于烟花算法的反后坐装置布置结构优化研究

为研究反后坐装置布置结构对射击精度的影响,针对某轮式大口径火炮的结构特点和发射原理进行受力分析与炮口振动影响因素分析,建立了轮式大口径火炮整车发射刚柔耦合多体系统动力学模型,通过数值计算获得了反后坐装置不同布置的后坐运动规律,在此基础上采用烟花算法分别对3种反后坐装置布置结构进行优化分析,确定了3种结构下对射击精度的影响最小的布置方案,优化后比优化前的炮口扰动分别减小了39.6%、42.4%、28.2%。研究结果表明所提出的数值仿真与烟花算法相结合的优化方法具有可行性,且双制退机双复进机斜向中心对称布置的射击精度要优于其他结构。

中大口径加榴炮发射环境极限边界工况炮-弹-引耦合响应特性

针对中大口径加榴炮机械触发引信早炸时有发生,引信及其典型结构在内弹道高动态复杂力学环境下的响应特性不清晰、失效机理不明确等问题,建立了考虑身管中后期磨损、底排弹0号装药、弹丸最大装填角、弹丸与引信极限偏差等极限边界工况的内弹道环境炮弹引耦合动力学仿真模型。采用融合SPH和Lagrange的有限元计算方法,分析弹引典型机构响应特性,并通过底凹弹和底排弹典型工况测试数据对仿真模型的预测误差进行验证。结果表明,极限边界工况会对弹丸挤进阻力、前定心部与身管撞击力的时域分布特征以及运动姿态等造成显著影响,会对引信及其典型机构过载响应造成较大影响。相比底凹弹和底排弹常规工况,膛内弹丸与身管撞击力分别增大63.75倍和29.82倍,出炮口瞬间弹丸俯仰角分别增大8.69倍和6.71倍,偏航角分别增大3.89倍和1.75倍,膛内引信回转体轴轴向峰值过载分别增大19.49%和5.44%,径向峰值过载分别增大78.7%和1.44倍。极限边界工况下,膛内阶段引信发生强度失效的风险明显增大,出炮口后弹引初始章动角量值明显增加,飞行阶段异常作用的风险也会增大。相关研究对于探寻复杂动态力学环境中大口径机械触发引信失效机理,指导引信加固优化设计具有重要意义。

复杂地质下长距离大口径顶管施工技术研究

文章结合某机械顶管专项施工案例,分析了复杂地质条件下大口径、长距离顶管施工的技术难点。同时,给出了具体的顶管施工技术方案,以此明确大口径、长距离顶管施工在面临复杂地质时的质量控制思路,为同类工程建设提供参考。

大口径火炮闭气环动态密封特性分析

为掌握某型号火炮的楔式炮闩闭气环处的动态密封性能,采用有限元分析和CFD计算相关联的方法,计算了炮弹发射初期,0.01~0.05 mm密封间隙下闭气环与各零部件间距随时间变化关系及密封间隙对火药燃气泄漏以及流动特性的影响变化规律。结果表明,0.03 mm密封间隙为闭气环安全性拐点,当密封间隙≤0.03 mm时,闭气环密封时间为0.03 ms,闭气环两端压力衰减程度为90%以上,气体泄漏量小于0.1 kg/s/m,气体流动方向沿炮体轴向向下流动,具有一定的安全性。而当0.03 mm<密封间隙<0.05 mm时,密封时间增加,出口流速陡增,局部最高流速大于300 m/s,速度相对0.03 mm密封间隙时增长67%,气体直接向右泄漏,表现出剧烈的射流现象,泄漏量较大,存在安全隐患。

大口径窄波束天线前馈控制技术研究

随着毫米波通信技术的逐步成熟,高频点高速率的卫星载荷数据传输需求越来越大。基于毫米波卫星信号的高动态窄波束的特点,地面伺服系统的高动态条件下稳定跟踪成为保证数据质量的关键。考虑到目前天线伺服控制系统动态特性无法满足窄波束信号的稳定跟踪,需对伺服控制模型进行适应性改进。针对大口径窄波束天线跟踪的特殊要求,分析复合控制的动态特性,并结合工程应用情况提出仿真模型,优化实用性复合控制方案,满足高动态窄波束天线的高精度稳定跟踪要求,为后续大口径窄波束天线地面高精度跟踪提供改进方案。

中大口径舰炮总体设计中的主要技术问题

针对中大口径舰炮总体设计要求,提出中大口径舰炮总体设计的任务、原则、思路。根据舰炮的基本结构,对中大口径舰炮总体设计中的确定弹药传送路径、选择供弹系统构架、规划排壳方式、制定循环图、选择动力源、实现动力统一等主要技术问题进行分析,对涉及的技术方案进行比较和综述。本文研究成果对中大口径舰炮的总体方案设计具有重要指导作用。

大口径轨道炮弹药运用中多物理场环境表征

当前轨道炮相关研究主要集中于小口径轨道炮,对于大口径轨道炮发射过程中弹药的多物理场环境表征缺乏认知。针对该问题设计了一种大口径轨道炮发射一体化弹丸的动态仿真模型,充分考虑了组件之间的接触特征、材料属性变化以及结构变形等实际因素,讨论了发射过程中发射组件的电磁场、温度场以及结构场的时空分布特性。基于仿真结果,对发射过程中弹药运用的可靠性进行了评估。研究结果表明,该型130 mm轨道炮能够将26 kg弹丸加速至1 023 m/s,最大过载约为6 700g。此外,在发射组件出炮口的瞬间,引信感应电流以及TNT药柱所受应力会急剧增大,导致弹药运用存在安全隐患,而温度场对弹药的影响较小。

大口径复合材料顶管接头应力分布模拟仿真

为探索大口径复合材料顶管接头应力分布规律,以武汉邓西220 kV输变电工程为背景,采用包含混凝土、凝胶材料、掺合料、细骨料、化学增强剂和超细金属纤维的大口径复合材料顶管,并应用Midas/FEA仿真软件建立顶管接头有限元数值模型,模拟不同加载条件观察接头处应力分布情况。结果表明,顶管接头内外表面上的轴向与环向应力分布水平极为相似,且内表面的轴向应力峰值略低于外表面,环向应力峰值则高于内表面。随着管壁厚度的增加,顶管接头径向应力表现出两端压中间拉的变化特点。顶管接头应力分布具有不均匀特点,距离接头中心位置越远应力变化越小。

大口径盐卤井超长裸眼段的分级固井工艺

在盐卤井钻井施工过程中,技术套管固井作业面临井眼直径大,顶替效率低、二开裸眼段长,地质情况复杂、固井作业时间长,影响固井质量等难题,通过加强井眼准备、强化下套管措施、优选水泥浆体系和固井工艺,确保固井施工质量,有效解决了开孔直径大、超长裸眼段和地层压力不均匀等诸多难题,保障后续施工和开采安全。

大口径供热管道电预热安装设计及施工应用

通过工程案例,介绍了大口径供热管道敞沟电预热的设计及施工应用,根据设计参数对预热参数进行了计算与确定,详细阐述了敞沟电预热施工过程及需要注意的问题。

大口径气体流量计在线检测技术

以大口径气体流量计的在线检测技术为研究对象,首先对测管式流量计进行了简要的介绍,主要是关于其原理和结构;其次对流量计的堵塞问题提出了相关的避免方案;最后详细分析了流量计在线检测的重点技术。本文分析过程严格遵守标准,可以作为计量的技术方案。

大口径水流量标准装置的研制与不确定度评定

本文介绍了DN25~DN300口径的静态质量法水流量标准装置,装置的等级为0.1级。通过分析,该装置的不确定度主要来源于计时器、电子秤质量测量、换向器的同步性、标准砝码及分辨力。该装置不确定度的评定对流量计量值传递的准确性有重要意义。