弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法技术

本发明专利技术公开了一种弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法。该方法涉及高速数字摄像机，运动分析软件、长度尺。步骤一：火炮平角射击状态布置在炮位上，在身管非导向段部分侧面沿身管轴线方向等距选择10个测点，在测点上粘贴测试标识，测量各测点沿身管轴线坐标。步骤二：在火炮侧面20米地面上布置一台高速数字摄像机，其镜头与身管轴线等高，并对准身管。步骤三：火炮射击，高速数字摄像机拍摄身管振动图像。步骤四：射击结束，进行图像处理，得到每个测点高低振动位移；步骤五：绘制同一时刻身管高低振动位移等时刻曲线。步骤六：按照时间顺序连续显示不同时刻的等时刻曲线，这样，就能观察到弹炮耦合效应火炮身管振动形态。观察到弹炮耦合效应火炮身管振动形态。观察到弹炮耦合效应火炮身管振动形态。

【技术实现步骤摘要】
弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法


[0001]本专利技术涉及一种弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法，具体地讲，本专利技术涉及一种基于高速数字摄像原理的弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法。

技术介绍

[0002]火炮发射过程，弹丸在身管内不仅发生高速平动运动，还发生绕身管轴线的高速转动和相对于身管轴线的摆动，形成了所谓的弹炮耦合效应。在弹炮耦合效应下，将发生身管弹性振动，身管轴线形状不再保持静止状态形态，而是随时间发生变化，出现了身管振动形态问题。身管不同振动形态对射击精度有不同影响，通过身管振动形态测试，研究提高火炮射击精度方法。
[0003]火炮武器的工作特点是高温、高压和高速。火药被点燃后迅速燃烧，生成高温高压的火药气体推动弹丸沿炮膛做剧烈的加速运动直至以高速飞离炮口。弹丸一启动其后坐部分沿炮膛轴线方向做后坐运动，当弹丸飞离炮口后，高温高压的火药气体喷出炮口，形成气体复杂运动的后效期，使后坐部分继续后坐，最后其后坐部分制止在规定的长度上。由于火药气体对火炮的强激励，不但使后坐部分后坐，同时使全炮各零件都受到强烈的激励，使其运动和受力十分复杂。火炮发射不但使火炮产生强烈的平移，而且产生强烈跳动和转动，并伴随产生各个零部件间的强冲击和整炮的高速时变，火炮将产生非常复杂的非线性振动。火炮整个工作过程大约在十几毫秒至几百毫秒，表现出强烈的瞬态性和随机性。
[0004]火炮结构简单可分为身管、摇架和炮架等。身管为细长悬臂梁结构，火炮发射时，一方面，身管沿摇架导轨发生后坐与复进运动。另一方面，在燃气流作用下，弹丸沿身管内膛高速运动并离开炮口飞向预定目标。若身管轴线平直，则弹丸在膛内运动就顺畅、平稳，炮口振动响应就小，弹丸起始扰动就小，火炮射击精度性能就好。反之，若身管弯曲变形大，则弹丸在膛内运动就不顺畅、也不平稳，弹炮耦合强烈，引起较大的炮口振动响应，使弹丸起始扰动变大，最终引起火炮射击精度性能变差。
[0005]身管结构包括悬臂段和摇架重合段，摇架最前端向后部分为身管摇架重合段，向前为身管悬臂段。身管悬臂段又分为导向段和非导向段，火炮发射过程在炮膛合力作用下，身管相对于摇架将发生后坐运动，发射过程身管与摇架重合部分为身管导向段，导向段前端与炮口之间部分为身管非导向段，射击过程，身管非导向段不接触摇架。身管非导向段长度一般占身管总长的50％之上。
[0006]火炮发射过程，身管轴线在空间随时间变化的形状定义为身管振动形态。为了研究问题方便，身管轴线在空间形状分解到铅垂面和水平面。本专利技术解决身管轴线在铅垂面的振动形态测试问题，涉及的火炮主要指大口径火炮。
[0007]火炮发射时弹丸膛内运动期间，身管处于什么振动形态，到目前为止，未见测试结果的公开报道。研究身管振动形态对提高火炮射击精度有重要意义。

技术实现思路

[0008]为了掌握火炮射击过程身管振动形态测试问题，特专利技术一种弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法。该方法涉及高速数字摄像机，运动分析软件、长度尺。弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法涉及的步骤如下：
[0009]步骤一：火炮平角射击状态布置在炮位上，在身管非导向段部分侧面沿身管轴线方向等距选择10个测点，在测点上粘贴测试标识，测量各测点沿身管轴线坐标。
[0010]步骤二：在火炮侧面20米地面上布置一台高速数字摄像机，其镜头与身管轴线等高，并对准身管。
[0011]步骤三：火炮射击，高速数字摄像机拍摄身管振动图像。
[0012]步骤四：射击结束，借助于运动分析软件进行图像处理，得到每个测点高低振动位移；
[0013]步骤五：绘制同一时刻身管高低振动位移曲线，定义该曲线为等时刻曲线。
[0014]步骤六：按照时间顺序连续显示不同时刻的等时刻曲线，这样，就能观察到弹炮耦合效应火炮身管振动形态。
[0015]弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法具有显著优点。1)采用高速数字摄像测试方法，高速数字摄像机远离火炮，消除了仪器支架振动对测试结果的影响；2)用测试方法得到了射击过程身管振动形态，对火炮射击精度分析提供了重要的测试数据支撑；3)能揭示火炮振动影响射击精度机理；4)能显著提高我国火炮测试技术水平。
附图说明
[0016]附图1是弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法示意图。其中，1表示身管，2表示测点，3表示炮口，4表示高速数字摄像测试线，5表示高速数字摄像机。附图1中画出的带圆圈序号表示测点序号。附图1是测试现场轴测图，身管处于水平状态，水平状态也称为平角射击状态。身管最前端为炮口。高速数字摄像机拍摄身管上每个测点运动，以此得到火炮身管振动形态。
[0017]附图2是水平布置的身管示意图。以第1测点为坐标原点o，沿身管轴线方向向炮口方向为x轴正向，向上为y轴正向，建立直角坐标系xoy。用高速数字摄像机测试身管每个测点y方向振动位移，身管测点y方向振动位移很小，一般小于2毫米。高速数字摄像机布置在身管侧面，附图2中未画出高速数字摄像机。
具体实施方式
[0018]下面结合附图及优选实施例对本专利技术作进一步详述。
[0019]为了掌握火炮射击过程身管振动形态测试问题，特专利技术一种弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法。该方法涉及高速数字摄像机，运动分析软件、长度尺。弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法涉及的步骤如下：
[0020]步骤一：火炮平角射击状态布置在炮位上，在身管非导向段部分侧面沿身管轴线方向等距选择10个测点，其序号分别为
①
，
②
，......，
⑩
，在每个测点上粘贴测试标识，用长度尺测量各测点沿身管轴线方向坐标x1，x2，......，x
10
。根据需要，沿身管轴线方向不仅测点数量能增减，而且相邻测点距离也能增减。身管上粘贴的测试标识与身管无相对运动，
用测试标识的运动代表测点的运动。
[0021]步骤二：在火炮侧面20米地面上布置一台高速数字摄像机，其镜头与身管轴线等高，并对准身管，镜头视场覆盖10个测点。
[0022]步骤三：火炮射击，高速数字摄像机拍摄弹丸膛内时期身管振动图像，包括弹丸出炮口时刻身管振动图像。
[0023]步骤四：射击结束，借助于运动分析软件进行图像处理，得到每个测点高低振动位移y1(t)，y2(t)，......，y
10
(t)，其中，每个测点高低振动位移随时间变化，t表示时间；
[0024]步骤五：以10个测点测试数据为依据，绘制同一时刻身管高低振动位移曲线f(t)，定义该曲线为等时刻曲线。
[0025]步骤六：按照时间顺序连续显示不同时刻的等时刻曲线，这样，就能观察到弹炮耦合效应火炮身管振动形态。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法，其特征在于，弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法涉及高速数字摄像机，运动分析软件、长度尺；弹炮耦合效应火炮身管振动形态测试方法涉及的步骤如下：步骤一：火炮平角射击状态布置在炮位上，在身管非导向段部分侧面沿身管轴线方向等距选择10个测点，其序号分别为
①
，
②
，
……
，
⑩
，其中，序号
⑩
在炮口，在每个测点上粘贴测试标识，用长度尺测量各测点沿身管轴线方向坐标x1，x2，......，x
10
；身管上粘贴的测试标识与身管无相对运动，用测试标识...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：西北机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：