基于刚度可变弹簧缓冲的某航炮后坐过程动力学建模及仿真

发布时间：2025-05-29 01:09

　　 提出了一种刚度可变并带有阻尼的新型弹簧双向缓冲装置并对航炮后坐系统过程进行了动力学建模和仿真。不考虑碰撞建立火炮、串联弹簧和阻尼所组成系统的非线性动力学模型,运用4阶Runge-Kutta数值算法得到了单弹簧、串联弹簧和结合阻尼的串联弹簧3种缓冲方式下后坐过程的数值解,并在ADAMS中进行了系统动力学仿真。分析了刚度可变弹簧缓冲装置中前置弹簧刚度、后置弹簧刚度、阻尼等对最大后坐力的影响规律。数值仿真结果验证了刚度可变弹簧缓冲方法对最大后坐力的减少机理。在缓冲位移、初始预压力相同的条件下,最大后坐力由9 100N降低为6 534. 24 N,刚度可变弹簧缓冲装置相比单刚度缓冲装置大大降低了最大后坐力和冲击,应用于某型航炮项目上,减后坐冲击效果很好。

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【部分图文】：

图1 新型刚度可变缓冲器原理示意图

新型刚度可变弹簧缓冲器原理如图1所示，其中，前置弹簧8预压缩量为δ1，后置弹簧10预压缩量为δ2。工作原理:套筒1与火炮身管固连，拉杆12与炮架固连。航炮击发时，在火药燃气作用下，套筒1相对于外预压套筒7和拉杆12向右运动。后置弹簧10设置了较为合理的预压力，且大于前置弹簧8的预....

图2 基于刚度可变弹簧缓冲的航炮局部示意图

航炮系统在射击时，受到的主要作用力力为击发时膛内高温高压火药气体对膛底的压力。作用于膛底的膛内压力会使炮身后坐，它会直接影响整个航炮发射装置的后坐力、后坐位移的大小和整个航炮系统的动力学特性。如图2所示的某型航炮为本文的研究对象。模型中首先需要确定的作用力主要有膛底压力、膛口制退....

图3 3种缓冲装置的后坐力与时间t的关系曲线

为了研究刚度可变弹簧缓冲器比单刚度弹簧缓冲器在缓冲效果上的优势，本文对3种缓冲器用Matlab进行数值计算，通过对微分方程的解析，运用胡克定律和4阶RungeKutta数值算法，得出3种装置的缓冲力F、缓冲距离X分别与时间t的关系曲线如图3、图4，缓冲力F和缓冲距离X的关系曲线如....

图4 3种缓冲装置的缓冲位移曲线

根据第二节内容计算出该型航炮炮架后坐冲量为126kg·m/s，炮架质量为63kg，初始后坐速度为2m/s，缓冲距离设定为20mm,3种缓冲器的初始预压力为3500N。单刚度缓冲器缓冲簧刚度k为280N/mm，后坐力F为9100N。刚度可变缓冲器k1取值1500....

本文编号：4048488