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舰炮发射动力学及减小后坐力研究

作　者: 沈启敏
导　师: 胡胜海
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 舰炮动力学后坐力炮口制退器开闩
分类号: TJ391
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 175次
引　用: 3次
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内容摘要

现代战争中,舰炮作为不可取代的舰载武器,受到各海军强国的普遍重视。舰炮发射过程的运动及受力对舰炮系统的性能有着较大的影响。其中舰炮后坐力对舰炮的结构强度及射击精度的影响尤为突出,减小后坐力是舰炮技术研究或对舰炮改进设计的一项关键技术。因此,进行舰炮发射动力学及减小后坐力的研究对提高舰炮的技术水平有着十分重要的意义。本文对舰炮发射时的运动及受力进行了较为深入的研究。在对舰炮炮架系统结构组成及各部分运动关系进行分析的基础上,根据舰炮射击时的主要运动和受力,选取四个自由度建立了舰炮炮架的动力学模型,并分别针对舰炮炮架的三个基本组成部分进行了动力学分析。在静平衡及稳定的假设条件下建立了舰炮系统的平衡方程,对舰炮发射时的后坐运动进行了分析,并从增大舰炮后坐时的阻力及减小后坐时期炮膛合力两个方面探讨了减小舰炮后坐力的问题。对增大舰炮后坐时阻力的方法进行了比较和选择,以炮口制退器为研究对象,探讨了制退器对后坐力的影响,并对其综合性能进行了分析。在减小后坐时期炮膛合力方面,设计了一种新型的四连杆开闩机构,并结合膨胀波原理对开闩过程进行了内弹道过程数值模拟,对其减小舰炮后坐力的作用及效率进行了分析计算,最后应用RecurDyn多体动力学仿真软件对四连杆开闩机构进行了动力学仿真分析,验证了该种开闩方式的可行性。本文的研究成果对舰炮武器的设计及改进有着一定的参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 论文研究的背景和意义  11-12
  1.2 国内外的研究现状  12-19
    1.2.1 舰炮概况及其发展  12
    1.2.2 火炮动力学研究现状  12-14
    1.2.3 减小后坐力研究现状  14-19
  1.3 本文主要研究内容  19-21
第2章舰炮发射过程炮架动力学研究  21-34
  2.1 引言  21
  2.2 舰炮炮架系统组成  21-23
  2.3 舰炮炮架动力学分析模型  23-26
    2.3.1 基本假设及系统自由度  23-24
    2.3.2 动力学分析模型  24-26
  2.4 炮架系统动力学方程  26-33
    2.4.1 刚体的动力学一般方程  26
    2.4.2 后坐部分动力学分析  26-28
    2.4.3 摇架受力及运动分析  28-31
    2.4.4 托架及回转装置的动力学分析  31-33
  2.5 本章小结  33-34
第3章舰炮后坐动力学研究  34-45
  3.1 引言  34
  3.2 舰炮后坐运动简化模型  34-36
    3.2.1 条件假设及载荷施加  34-35
    3.2.2 舰炮系统平衡方程  35-36
  3.3 后坐部分的受力及运动分析  36-42
    3.3.1 后坐力的分析  36-41
    3.3.2 后坐阻力的分析  41-42
  3.4 减小后坐力方法  42-44
    3.4.1 增大舰炮后坐阻力  43
    3.4.2 减小后坐时期的炮膛合力  43-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章增大舰炮后坐阻力的研究  45-60
  4.1 增大后坐阻力方法  45-46
    4.1.1 方法比较及选择  45-46
    4.1.2 炮口制退器在舰炮中的应用  46
  4.2 炮口制退器对后坐力的影响  46-47
  4.3 制退器制退机理研究  47-59
    4.3.1 制退器的原理及分类  47-48
    4.3.2 制退效率计算  48-51
    4.3.3 结构参量与效率的关系  51-54
    4.3.4 炮口流场分析  54-55
    4.3.5 不同孔型制退器强度比较  55-58
    4.3.6 制退器设计准则  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第5章减小后坐时期炮膛合力的研究  60-85
  5.1 减小炮膛合力方法  60
  5.2 舰炮后坐时间分析  60-62
  5.3 新型开闩机构的设计  62-67
    5.3.1 开闩机构原理及分类  62-64
    5.3.2 四连杆开闩机构的设计  64-67
  5.4 内弹道过程数值模拟  67-75
    5.4.1 膨胀波火炮发射原理  67
    5.4.2 物理模型  67-68
    5.4.3 内弹道数学模型  68-70
    5.4.4 内弹道拟合求解方法  70-72
    5.4.5 闩体打开时机的计算  72-74
    5.4.6 减小后坐力作用及效率  74-75
  5.5 四连杆开闩机构动力学仿真分析  75-84
    5.5.1 仿真模型的建立  75-77
    5.5.2 载荷及约束  77-78
    5.5.3 开闩过程仿真分析  78-80
    5.5.4 关闩过程仿真分析  80-84
  5.6 本章小结  84-85
结论  85-86
参考文献  86-89
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  89-90
致谢  90

舰炮发射动力学及减小后坐力研究

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