火炮身管除炭设备动力学仿真分析.pdf

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1、第31卷第2期计算机仿真2014年2月文章编号：1006—9348(2014)02—0026—05火炮身管除炭设备动力学仿真分析戴荣，杜中华(1．海军装备技术研究所，北京102442；2．军械工程学院，石家庄河北050003)摘要：火炮身管积炭清除是火炮发射最重要的维护保养工作之一。由于身管全自动除碳设备在管内爬行的作业过程具有负载时变、槽型壁面、机电一体等特点，真实动力学特性很难获取。为解决上述问题，在研制过程中依托多体系统动力学虚拟样机技术，采用载荷噪声、实体接触、机电耦合建模等方法建立了更加接近实际情况的样机模型，对除炭设备作业过程进行了深入的动力学仿真，考核

2、了设备的结构设计及动态特性的正确性与合理性，为完善设计提供了依据。试验表明，所研制的除炭设备作业性能良好。关键词：动力学仿真；虚拟样机；除炭设备；火炮身管中图分类号：TP242文献标识码：BDynamicsSimulationAnalysisofGunTubeDirt——ClearingEquipmentDAIRong，DUZhong—hua(1．NavalEquipmentTechnologyResearchInstitute，Beijing102442，China；2．OrdnanceEngineeringCollege，Sh~iazhuangHebei0500

3、03，China)ABSTRACT：Guntubedirtclearingisoneoftheimportantgunmaintenancejobs．Becausetheautomatictubedirtcleaningequipment’Sworkprocesshassomespecialties：loadchangingwithtime，grooveshapeface，mechatronicsetc，itisdificulttogettherealdynamicscharacteristics．So，duringthedesignprocess，weusedth

4、evirtualprototy—pingtechnologybasedonmulti—bodysystemdynamicsandconsideredbrushscrubbing，solidcontactingandelectro—mechanicalcoupling，tobulitupamode1．Anddeepdynamicssimulationontheequipmentworkprocesswascarriedout．Recurringtothesimulationdatum，thevalidityandrationalityoftheequipment’Ss

5、tructuredesignanddynamicscharacteristicswerecheckedandtheimprovementadvicewasbroughtout．Thetestindicatesthatthedirt—clearingequipmentcanworksmoothly．KEYWORDS：Dynamicssimulation；Virtualprototyping；Dirt—clearingequipment；Guntube槽内，手工擦拭费时费力，效果难以保证，且可能损伤内膛，l引言于是近年来出现了一些自动擦拭设备。对国内外、各军兵种火炮射击

6、时，身管的工作环境极为恶劣。火药燃气使身炮膛除炭设备的调研表明，目前适用于大口径火炮，尤其是管温度高达3000~C以上，火炮内膛的压强高达500～大口径舰炮海上航行作业需求的除炭设备很少，手动清洁保700MPa。高温高压的作用下，炮弹发射时产生的物质会粘养仍是普遍采用的方式。由于身管除炭在火炮每批附在炮管内壁上，形成积炭。积炭的存在会损伤膛线，影响次发射后都须进行，因而研发一套除炭效果好、自动化程度弹丸的直线运动和旋转运动，导致弹道性能下降⋯。身管积高、安全可靠的身管除炭设备具有显著的军事经济意义。炭清除直接影响火炮身管寿命和作战使用，尤以大口径火炮本文针对大口径舰

7、炮除炭作业空间小、航行摇摆、炮位的相关技术需求最为突出。高等条件所带来的全自动、更紧凑的除炭设备设计需求，开身管除炭方法包括人工手动擦拭与自动擦拭两种。由发了可管内爬行的灵巧除炭设备。该设备采用中空轴双输于大口径火炮身管长度可达8米，并且残留物往往嵌在膛线出头专用电机，使除炭设备整体进入膛内，体积更小、使用更简单；将高速旋转组合结构应用于除炭作业机构设计，实现了除炭设备膛内高速、双向运动。考虑到所设计除炭设备结收稿日期：2013—04—02修回日期：2013—06—05构复杂、膛内运动作业动力学过程特殊，在完成结构设计后，—26一