火炮身管压坑允许深度曲线精细化方法技术

本发明专利技术涉及一种火炮身管压坑允许深度曲线精细化方法，其包括如下步骤：(一)确定实际承压曲线；(二)计算压坑允许深度曲线。本发明专利技术可精细化不同射击条件下压坑允许深度曲线并给出了确定不同射击条件下压坑允许深度曲线的方法，为火炮身管的精确化保障提供了依据，可用于院校、科研所和武器生产厂的火炮身管研制和部队的火炮身管保障。

【技术实现步骤摘要】
火炮身管压坑允许深度曲线精细化方法
本专利技术属于武器研制和保障领域，具体涉及火炮身管压坑允许深度曲线的精细化方法。
技术介绍
火炮身管压坑允许深度曲线是火炮保障尤其是战场保障的重要参考数据，当炮身上弹坑或压痕深度超过压坑允许深度曲线数值时，认为火炮强度已经不够，火炮不能继续射击。身管压坑允许深度曲线是身管各截面实际外形和理论外形之间的深度曲线，身管实际外形确定后，压坑允许深度曲线就取决于理论外形，理论外形是根据火炮射击过程中各截面承受压强最大值曲线(承压曲线)计算出来的，因而身管压坑允许深度曲线与火炮实际承压曲线密切相关。目前，身管压坑允许深度曲线主要用在单筒身管的火炮上，对于一种火炮只有一条曲线。这条曲线是考虑火炮最苛刻射击条件下的承压曲线确定的。但是火炮实际射击条件差别很大，譬如在不同的装药号、不同的药温、不同的药室增长量、不同的弹重条件下进行射击，火炮承压曲线变化很大，因此压坑允许深度曲线必然要发生变化。目前关于精细化火炮身管压坑允许深度曲线的想法还没见被提及。火炮使用过程中，一些情况下火炮身管实际可以继续使用却被判定不能使用，如旧火炮(药室增长量增大)射击、采用大号装药射击、火炮使用温度变化范围很小等情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是精细化不同射击条件下压坑允许深度曲线并给出确定不同射击条件下压坑允许深度曲线的方法。本专利技术的原理为：对于确定的火炮，不同射击条件对应不同的承压曲线，因而对应不同的压坑允许深度曲线。由具体射击条件(考虑装药的变化范围、药室增长量的变化范围、温度的变化范围，弹重影响较小加以忽略)计算出火炮身管实际承压曲线，进而计算出火炮身管理论外形，最终确定与具体射击条件相应的身管压坑允许深度曲线。本专利技术采用如下技术方案：一种火炮身管压坑允许深度曲线的精细化方法，其包括如下步骤：(一)确定实际承压曲线；(二)计算压坑允许深度曲线。进一步的，所述步骤(一)包括如下步骤：(1)确定使用条件；(2)计算膛压曲线；(3)计算承压曲线。进一步的，所述步骤(二)包括如下步骤：(I)计算理论强度曲线；(II)计算身管理论外形；(III)计算身管压坑深度允许曲线。进一步的，所述步骤(1)所述使用条件包括：装药号的范围、药室增长量的范围和装药温度的范围。进一步的，所述步骤(2)中，所需计算的膛压曲线条数根据使用条件进行确定，每条所述膛压曲线均通过求解内弹道方程组得到；当仅有一个装药温度时，选用最小装药号、最小药室增长量和该装药温度计算一条膛压曲线；当装药温度为范围值时，选用最小装药号和最小药室增长量，并选取该范围内包括两端点在内的5个以上的装药温度值，分别计算对应的膛压曲线。进一步的，所述步骤(3)中：当仅有一个装药温度时，承压曲线由两段直线和一段曲线组成，直线段用端点连接而成，曲线段用数个数据点连接而成，所述数据点通过膛压曲线上的数据点根据公式(b)、(c)和(d)计算；L＝l+lys(b)式(b)中，l-弹丸相对身管行程，L-身管距离膛底长度，lys-身管药室长度；式(c)和(d)中，p-弹后空间平均压强，pt-膛底压强，pd-弹底压强，-只考虑弹丸摩擦和旋转的次要功计算系数。当装药温度为范围值时，承压曲线由两条直线和两条曲线组成，炮口曲线段数据点由装药温度范围的最低值时的膛压曲线上数据点根据公式(b)、(c)和(d)计算得到；中间曲线段数据点由步骤(2)中选取的装药温度范围最低值和最高值之间的数据点根据公式(b)、(c)和(d)计算得到。进一步的，所述步骤(I)中，理论强度曲线通过数据点(与膛底距离L，修正最大压强pl)得到；修正最大压强pl＝np1，其中p1为最大压强，n为安全系数。进一步的，所述安全系数n通过如下方法确定：将火炮身管分为4段：药室部为0～lys、膛线起始部为lys～Lm+1.5d、膛线中段为Lm+1.5d～Lg-2d、炮口部为Lg-2d～Lg；所述药室部的安全系数取1；所述膛线起始部的安全系数取1.1或1.2，其中，浅膛线取1.1，深膛线取1.2；所述炮口部的安全系数取1.9或1.7，其中，牵引火炮取1.9，自行火炮取1.7；所述膛线中段的安全系数取临近两端安全系数的线性插值。进一步的，所述步骤(II)中，身管理论外形半径r2l通过公式(e)计算；公式(e)中，r1-身管各截面内半径，σp-材料弹性强度极限。进一步的，所述步骤(III)中，身管各截面实际外半径r2减去身管理论外形半径r2l就得到各截面的压坑允许深度h，并形成压坑深度允许曲线。本专利技术的有益效果在于：本专利技术将不同射击条件下压坑允许深度曲线精细化并给出了确定不同射击条件下压坑允许深度曲线的方法，为火炮身管的精确化保障提供了依据，可用于院校、科研所和武器生产厂的火炮身管研制和部队的火炮身管保障。附图说明图1为身管理论外形和实际外形曲线。图2为身管膛压曲线。图3为身管弹后压强分布曲线。图4为单一温度下身管承压曲线。图5为多个温度下身管承压曲线。图6为身管安全系数曲线。图7为身管理论强度曲线。图8为身管压坑允许深度曲线计算实例1。图9为身管压坑允许深度曲线计算实例2。图10为身管压坑允许深度曲线计算实例3。图1中，L-身管距离膛底长度，r-身管半径，1-身管内半径曲线，2-身管理论外形，3-身管实际外形。图2中，l-弹丸相对身管行程，p-弹后空间平均压强，p0、pm、pk、pg-对应弹丸启动时、膛压最大时、发射药燃烧完毕时、弹丸出炮口时膛内平均压强，lm、lk、lg-对应膛压最大时、发射药燃烧完毕时、弹丸出炮口时的弹丸相对身管行程。图3中，x-距离膛底位置，px-x位置处压强，pd-弹底压强，pt-膛底压强。1-曲线分布，2-直线分布。图4中，p1-身管各截面承受最大压强，Lg-身管长度，Lm、Lk-弹后膛压达到最大时和发射药燃烧结束时弹丸底部距离膛底距离，ptm-弹后膛压达到最大时膛底压强，pdm、pdk、pdg-对应膛压最大时、发射药燃烧完毕时、弹丸出炮口时弹底压强，d-火炮口径。图5中，-x温度下时弹后膛压达到最大时弹丸底部距离膛底距离，-x温度下时发射药燃烧结束瞬间弹丸底部距离膛底距离，-x温度下时弹后膛压达到最大时膛底压强，-x温度下时弹后膛压达到最大时弹底压强，-x温度下时弹丸出炮口瞬间弹底压强。图6中，n-安全系数，lys-药室长度。图7中，pl-安全系数修正后身管截面承受最大压强。图8～图10中，h-压坑允许深度。具体实施方式对于确定的火炮，其身管材料是确定的(材料弹性强度极限σp已知)，各截面(用离散数据点表示，见表1)的内半径r1和外半径r2都是已知的。各截面还有一个理论外半径r2l，r1与r2l之间的壁厚刚好能够承受该截面承受的修正最大压强pl(该截面承受最大压强p1乘上安全系数n)，r1与r2之间的壁厚承受pl是有安全余量的，这个安全余量就对应压坑允许深度h＝r2-r2l。离散数据点连接起来形成特定曲线。如图1所示，以各截面位置距离膛底距离L为自变量，各截面r2形成实际外形，r2l形成理论外形，h形成压坑允许深度曲线；另外，各截面pl形成理论强度曲线，p1形成承压曲线。计算火炮身管具体射击条件下的压坑允许深度曲线，就要首先计算身管承压曲线，而后计算身管理论外形，身管实际外形与理论外形相减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火炮身管压坑允许深度曲线精细化方法，其特征在于，其包括如下步骤：(一)确定实际承压曲线；(二)计算压坑允许深度曲线。

【技术特征摘要】
1.一种火炮身管压坑允许深度曲线精细化方法，其特征在于，其包括如下步骤：(一)确定实际承压曲线；(二)计算压坑允许深度曲线。2.根据权利要求1所述的一种火炮身管压坑允许深度曲线精细化方法，其特征在于，所述步骤(一)包括如下步骤：(1)确定使用条件；(2)计算膛压曲线；(3)计算承压曲线。3.根据权利要求2所述的一种火炮身管压坑允许深度曲线精细化方法，其特征在于，所述步骤(二)包括如下步骤：(I)计算理论强度曲线；(II)计算身管理论外形；(III)计算身管压坑深度允许曲线。4.根据权利要求3所述的一种火炮身管压坑允许深度曲线精细化方法，其特征在于，所述步骤(1)所述使用条件包括：装药号的范围、药室增长量的范围和装药温度的范围。5.根据权利要求4所述的一种火炮身管压坑允许深度曲线精细化方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所需计算的膛压曲线条数根据使用条件进行确定，每条所述膛压曲线均通过求解内弹道方程组得到；当仅有一个装药温度时，选用最小装药号、最小药室增长量和该装药温度计算一条膛压曲线；当装药温度为范围值时，选用最小装药号和最小药室增长量，并选取该范围内包括两端点在内的5个以上的装药温度值，分别计算对应的膛压曲线。6.根据权利要求5所述的一种火炮身管压坑允许深度曲线精细化方法，其特征在于，所述步骤(3)中：当仅有一个装药温度时，承压曲线由两段直线和一段曲线组成，直线段用端点连接而成，曲线段用数个数据点连接而成，所述数据点通过膛压曲线上的数据点根据公式(b)、(c)和(d)计算；L＝l+lys(b)式(b)中，l-弹丸相对身管行程，L-身管距离膛底长度，lys-身管药室长度；式(c)和(d)中，p-弹后空间平均压强，pt-膛底压强，pd-弹底压强，mω-发射药质量，mq-弹丸质量，-...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜中华，马吉胜，张玉荣，杨玉良，吴大林，李鹏，刘海平，
申请(专利权)人：中国人民解放军军械工程学院，
类型：发明
国别省市：河北,13