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[硕士论文] 苏瑞
兵器发射理论与技术 中北大学 2017(学位年度)
摘要:现代冲锋枪为提高可靠性和经济性,多采用自由枪机式自动方式;为了减轻全枪质量并降低枪机撞击对武器射击精度的影响,其枪机质量不能太大,导致武器的理论射速一般都较高。较高的理论射速不仅会增加弹药的消耗,而且高速运动的枪机对武器的撞击会严重影响武器的射击精度,因此在不增加枪机质量的同时,降低自由枪机式冲锋枪的理论射速是冲锋枪设计中的一个关键问题。
  本文针对自由枪机式冲锋枪理论射频较高的问题,通过对降低射频技术措施的分析,确定了采用基于能量转化原理的射频抑制总体方案,将枪机后坐动能的一部分转换为其旋转能量,达到降低枪机运动速度和射频的目的。为确定枪机回转驱动曲线槽的轮廓曲线,利用经典动力学理论建立了不同曲线轮廓条件下的全枪动力学模型,利用UG软件建立了冲锋枪的三维模型。应用MATLAB软件和虚拟样机仿真软件ADAMS对不同轮廓曲线条件下冲锋枪的自动循环过程进行了理论计算和虚拟样机仿真模型,得到了不同形状螺旋槽轮廓曲线下枪机的速度、位移等特性曲线。
  通过对比分析不同形状的螺旋槽结构参数下的理论计算结果与虚拟样机仿真结果,从运动平稳、撞击小、曲线槽磨损均匀的角度选定抛物线为螺旋槽轮廓曲线。通过对比分析不同焦距抛物线槽轮廓曲线的理论计算结果和虚拟样机仿真结果,确定抛物线槽的焦距为81/π。采用该抛物线作为曲线槽轮廓曲线,冲锋枪的射频由1197发/分降低到560发/分,且武器在射击过程中枪机运动平稳,撞击小,枪机受到的旋转加速度波动小,曲线槽和枪机凸笋受力小、磨损均匀。
  通过仿真结果及对比分析表明,采用基于能量转化的自由枪机式冲锋枪射频抑制方案,将枪机后坐能量的一部分转换为其旋转能量,通过合理选择曲线槽的轮廓曲线,可有效降低枪机的运动速度,从而达到降低全枪的射频目的,说明所确定的方案原理可行,所确定的轮廓曲线结构参数合理。本文的研究工作对新型低射频冲锋枪的研制具有一定的理论指导意义。
[硕士论文] 武文娜
计算机技术 中北大学 2017(学位年度)
摘要:在新型枪械的研制过程中,需要将其置身于预定的作战环境中,考虑可能出现的环境与对抗因素来评估其作战效能,以论证枪械系统的设计必要性和有效性。本文设计了一套较为完整的枪械作战效能评估系统,是在虚拟现实视景仿真技术的基础上完成设计的。
  系统首先实现虚拟作战环境模型、枪械模型、士兵模型的建立,还为士兵模型添加了感知模型;其次,通过分析人工智能中A*寻路算法在简单地图上搜索速度快的优点,将A*算法应用于单兵射击考核模块中实现路径规划问题,但双人对抗中由于地形较大,A*算法不适用,烟花算法可以克服这一局限,故将烟花算法应用于双人对抗中实现士兵对抗的路径规划问题,完成士兵在场景中的智能移动;再次,本文为实现真实的评估结果,在单兵考核功能模块中搭建了枪械作战效能评估模型,通过外弹道微分方程计算公算偏差,得出士兵射击命中率;而双人对抗模块中,在输入不同型号枪械的公算偏差和士兵的生命数量的情况下,将士兵置于四种不同场景下进行对抗,评估结果是通过命中子弹数与发射子弹数的比值计算命中率,综合分析剩余生命数量以及命中率,对比评估不同型号枪械的作战效能。
  最后,本文用三维视景仿真技术,初步完成了枪械作战效能评估系统,实现了单兵射击模块中对枪械命中率的评估以及双人对抗模块中对不同枪械作战效能的对比评估功能。直观的对枪械的效能进行评估,经过XX厂的测试验收,达到了枪械作战效能评估的预期效果,表明系统具有较强的可行性和准确性。
[硕士论文] 曹帅
兵器工程 南京理工大学 2017(学位年度)
摘要:枪械冷热偏、热散现象指的是枪械在冷枪状态和热枪状态下,射击精度的不一致现象,主要表现为冷热枪状态下射击准确度的不一致现象和射击密集度的不一致现象。在现代枪械要求高精度的背景下,进行枪械的冷热状态差异分析与研究,可以为深入了解枪械冷热偏、热散机理提供依据,对保证武器射击精度具有重要的现实意义。
  本文以某小口径自动步枪为研究对象,首先进行的是其枪管材料的冷热力学性能差异研究。通过万能试验机对材料试件在不同温度的条件下进行拉伸试验,得到冷热不同温度下枪管材料的力学性能变化情况,其中包括:屈服强度、抗拉强度、弹性模量和伸长率,并在试验的基础上对材料的主要力学性能指标进行了拟合。然后进行某小口径自动步枪枪管有限元模型建立。基于内弹道理论和热弹耦合理论,确立枪管内外壁的边界条件和初始条件,建立了某小口径自动步枪枪管的有限元模型,确定了枪管在射击的三个不同时期内的火药燃气温度和强迫对流系数,确定了在不同温度条件下的枪管钢材料和铬层材料的物理和力学性能参数。基于建立好的枪管有限元模型,应用ANSYS软件中的Multiphysics模块,采用APDL语言编程,计算了枪管在150发连发射击过程中不同时刻的瞬态温度场和应变场,分析了枪管不同位置的温度、径向位移、轴向位置随射弹量的变化情况及其分布规律等;通过改变枪管外径,分析枪管外径变化对瞬态温度场和应变场的影响情况。再进行枪管在冷枪状态和热枪状态两种不同状态下10发单发的有限元仿真,并对比分析了冷枪和热枪两种不同状态下枪管不同位置的温度、径向和轴向位移差异情况。最后对某自动步枪进行射击试验;测量了枪口不同位置的温度、冷热不同状态下射弹的散布情况;为深入了解枪械的冷热偏、热散机理提供了基础数据。
[硕士论文] 潘伟杰
兵器工程 南京理工大学 2016(学位年度)
摘要:本文以枪口烟的检测为目标,设计了一种基于光电转换原理的便携式小口径枪械膛口烟雾检测系统(以下简称枪口烟检测系统)。通过研究国内外烟雾检测领域研究成果,确定以比尔—郎伯定律为设计原理,设计了系统的总体方案,明确了各部分的功能。
  本研究主要内容包括:⑴基于Solidworks三维设计平台,对枪口烟检测系统的机械结构部分进行了设计和优化。通过ANSYS软件对机械结构的重要零件和关键部位进行了强度校核,确保机械结构满足设计要求。⑵设计了枪口烟检测电路,通过对放大电路、滤波电路等设计,对光电池、电源转换器、单片机等的选型,实现了将光信号转换为可测电信号。此外,电路部分还设计了数据显示和传输功能模块。⑶利用虚拟仪器软件LabVIEW,开发了枪口烟检测专用软件,该软件可实现数据接收、传输、处理、显示,并可实现对机械结构的操作控制,保证硬件工作的可靠性和检测人员的安全。⑷研制了枪口烟检测系统原理样机,并开展了不同环境、不同实验对象条件下的多组枪口烟雾检测试验。试验研究表明,提出的枪口烟检测系统方案可行,工作稳定,测试结果准确可信。
[硕士论文] 杨松
兵器工程 南京理工大学 2016(学位年度)
摘要:自动防暴枪是可连续发射霰弹的新型霰弹枪,能够对目标实施持续性的火力打击。当前国内反恐防暴形势严峻,火力持续性较差的常规单发唧筒式霰弹枪已不能满足维稳处突等行动的需求。国外早已有许多国家大规模装备自动防暴枪的案例,国内却尚未有相关产品大规模装备。
  本研究主要内容包括:⑴提出了该枪的设计思想,确定了该枪预期实现的战术技术指标,拟定了总体方案,设计了该枪自动机的自动循环图。⑵使用SoildWorks三维建模软件对全枪零部件进行了详细的结构设计,并生成了符合国家制图标准的二维图纸,进行了原理样机加工和实弹射击试验,验证了方案和结构设计的可行性和工作可靠性。⑶将三维模型导入ADMAS多体动力学分析软件,建立了该新型自动防暴枪的虚拟样机模型,进行了自动机工作循环的动力学仿真,并将后处理曲线与全枪结构进行对比,重点分析了自动机工作循环中发生的碰撞。此外,对不同工况下的自动机工作特性,选取四个主要因素,采取单一变量法,开展了四组仿真分析,得出了这四个因素对枪机框体复进到位速度、后坐到位速度和理论射频的影响,为后续样机的试验与改进设计指明了方向,提供了重要的技术支撑。⑷对该防暴枪中的闭锁机构和壳膛配合两处关重件,在膛压载荷下的受力进行了有限元分析,得到了应力的大小和分布,根据相关强度理论校核了关重件的强度,发现均未超过屈服极限,可判定闭锁机构工作可靠,弹壳的部分药室露出弹膛的设计安全可行,自动机抽壳时机适宜。
[硕士论文] 赵天涛
材料加工工程 兰州理工大学 2016(学位年度)
摘要:机枪是现代陆军最重要的火力武器之一,具有威力大、射程远、重量轻、机动性好等特点,是打击一公里内火力点和轻型装甲目标最经济最有效的手段。射击时,机枪身管处在高温高压高速火药流体的冲击和弹丸的机械摩擦双重作用下,随着射击次数或射速的提高最终引起身管膛线磨损、弹丸初速度降低、射击精度下降,研究认为热冲击作用是引发这些故障的主要原因,故研究机枪身管在射击时瞬态温度场的变化规律和应力分布对身管的寿命预测、结构设计、材料选择具有重要的意义。
  本文研究了身管在射击时的传热过程以及火药流体在身管内的流动过程,建立了身管传热和火药流动的数值模型,采用借助MpCCI多物理场耦合计算平台联合结构分析软件ABAQUS和流场分析软件Fluent的方法对机枪身管进行流-固-热多物理场耦合计算。ABAQUS采用耦合温度位移模型对身管的传热过程及热力耦合进行了模拟计算;FLUENT采用标准k??湍流模型对身管内的火药流动过程进行了分析计算,通过MpCCI交换结构场和流场在耦合区域的计算结果并以此互为对方的边界条件最终完成了身管的流-固-热耦合计算。
  针对身管内壁不同的铬涂层厚度建立了0.28mm、0.35mm、0.41mm三种几何模型,对其进行流-固-热多物理场耦合有限元仿真计算,分别得到了三种身管的瞬态温度场和应力场分布情况。对比分析计算结果得出以下结论:基于MpCCI多物理场耦合接口,联合结构计算软件ABAQUS和流体计算软件Fluent对身管进行流-固-热耦合的分析方法是可行的;在相同的射击条件下,随着身管内壁铬涂层厚度的增加,身管的温度最大值依次上升而Mises应力最大值依次下降;在身管与涂层的结合部位产生了应力集中现象,随着身管内壁铬涂层厚度的增加集中应力的最大值依次减小。
[硕士论文] 张志宏
材料加工工程 兰州理工大学 2016(学位年度)
摘要:目前,对自动武器射击精度的要求越来越高,弹丸在发射过程中,2000℃~3000℃的高温火药燃气对身管产生热冲击,而且作用时间极短,这样会在内膛表面附近产生瞬时的动态温差效应,使内膛表面产生非常大的热应力。连续发射时,连续脉冲式的高温热冲击会加剧身管的热累积使身管膨胀,大的热应力加上弹丸的摩擦会使内膛表面产生磨损,导致射击精度降低、身管寿命缩短。
  本文以89式12.7mm的重机枪为例,利用计算机模拟仿真技术,采用动态的显式求解器,利用ABAQUS有限元仿真软件对身管的磨损行为进行了研究。身管的摩擦磨损研究主要集中在:首先对传热学和摩擦磨损的模型进行基本理论分析。结合内弹道学理论和传热学对身管的热交换形式进行理论分析,并求解火药燃气的温度等身管热传递过程中所需的边界条件。其次对本文所使用到的物理量与量纲单位以及所用到的材料属性与参数进行收集归纳,建立本文所用的摩擦磨损模型。分别对模型的网格、材料本构关系、身管磨损特性进行分析,确定本文所用到的网格密度和网格类型以及材料的本构模型。第三模拟连发120发状态下身管的磨损特性,分析子弹射击速度、火药流体温度和火药压力对身管的温度场和应力场的影响,然后对身管的热力学特性进行详尽的分析。最后对子弹在膛内的高速运动进行受力分析,建立子弹与涂层摩擦生热的等效模型,运用显式动力的求解方法,对身管热力学特性进行分析,从而得到摩擦生热对身管涂层热力学特性的影响。
  子弹对身管涂层的摩擦磨损行为的研究,显示了身管涂层的磨损量和磨损状态的分布,以及子弹发射次数的增加对身管涂层摩擦磨损的影响。结果表明,身管磨损主要集中在枪口近端位置,随着子弹发射次数的增加累积磨损量相应增加而单次磨损量却有少量的减小,同时建立了发射多次子弹后总磨损量的计算公式。本研究对身管的摩擦磨损研究提供了一定的借鉴意义。
[硕士论文] 赵衡
电子与通信工程 兰州大学 2016(学位年度)
摘要:在部队、公安的实弹射击训练中,能准确的显示弹着点并进行射击成绩的统计,有利于射手进行射击瞄准矫正,缩短射击训练时间,降低训练成本,提高射击训练效果。目前传统的训练方式采用简单的手动固靶,人工报靶的方式进行。该方法的准确性和实时性差,安全隐患大,不能自动完成射击成绩的记录、统计和分析,效率较低,影响了实弹射击训练和考核效果。
  本论文研究了一种基于激光光幕弹着点检测的实弹射击自动报靶技术和方法,该方法通过子弹阻挡激光光线接收的方法,检测出弹着点位置信息,并在显示端显示,实现实弹射击弹着点的快速定位以及射击成绩的实时,准确、高效的播报以评判。具有分辨率高、成绩统计分析及时、耗材少、后期维护成本低的特点,克服了人工报靶方式的缺陷,对于部队、公安现代化条件下的军事训练,特别是实弹射击训练以及考核具有重要的实际意义。
  该论文采用了激光技术、自动控制技术、无线通信技术,实现了实弹射击弹着点的自动检测和显示。论文分析了这种自动报靶技术的可行性和实用性,给出了系统的设计框架以及配套的子系统,包括:靶面子系统、主控制系统、显示子系统、跟踪定位子系统。主控子系统以 ARM7芯片为主控 MCU,控制其他子系统以及弹着点的定位;靶面子系统由激光管,光电接收管以及锁存电路组成,收集子弹轨迹参数;显示子系统则是通过手持式设备和PC机显示弹着点的相关信息;跟踪定位子系统通过GPRS网络和GPS技术对设备进行跟踪、定位和管理。
[硕士论文] 李翔飞
兵器工程 中北大学 2016(学位年度)
摘要:新形式下局部战争和反恐作战中,单兵作战能力日益成为决定战场胜负的关键因素,提高单兵作战能力的核心在于日常军事训练,增强轻武器射击能力是提高单兵作战能力的必要条件。为提高射击训练安全性,节约训练经费,降低枪支磨损,轻武器辅助训练系统的研发有较高的军事应用价值。
  本文以95式自动步枪外形尺寸、操作使用方法为依据,研宄设计95式步枪辅助训练系统,本系统以提高打靶射击能力、辅助射击训练为设计宗旨,以提高模拟训练质量、增强为设计目标。
  正确的据枪是提高射击成绩的前提,本系统提出对整个射击过程中据枪动作要领进行实时检测的设计概念;并将检测到的数据以图文等直观形式反馈给训练者,为其改善据枪动作提供数据参考,体现系统辅助训练的设计主旨。
  系统由模拟训练设备、上位机系统和光电感应靶构成。模拟训练设备是辅助训练系统的主体,采用模块化设计,在设备内部集成各硬件控制模块,构成数据检测硬件系统;采用脉冲式半导体激光器模拟打靶射击;应用电磁铁点通式工作原理设计后坐模拟装置;系统下位机软件控制功能采用C语言编程实现。
  上位机系统(射击成绩评定系统)采用C#语言编写,通过USB串口上传数据接收子系统接收的据枪动作要领检测数据和光电感应靶靶点坐标数据,实现模拟报靶功能,模拟显示中靶环数和靶点坐标,对射击成绩进行实时统计分析,完成射击成绩综合评定功能。
  本文研宄设计的95式步枪辅助训练系统,大大提高了射击训练的自动化程度,节省了训练资源投入,可以发挥良好的模拟射击辅助训练功能。
[博士论文] 柳鸣
仪器科学与技术 长春理工大学 2016(学位年度)
摘要:随着光电技术的飞速发展,单兵武器火控作战系统已成为国家安全依赖的战略性需求,是未来高科技反恐战争与局部战争依赖的一种高新技术产品。在目前高强度电子对抗条件下,单兵武器火控作战系统作为未来理想单兵战斗武器,将突击步枪、榴弹发射器与火控设备合一,摒弃了传统的视轴与目标简单对准的射击原理,具有昼夜观瞄、测距、环境温度探测和步枪弹/榴弹瞄准点自动装表、信息输出等功能,以其精确打击目标的优势被广泛应用于军事领域。目前,单兵武器火控系统性能参数检测手段却很落后,部分参数的检测方法尚处于靶场立靶的主观测量,无法满足现阶段高性能的单兵武器火控设备的检测需求。因此,根据单兵武器火控多参数检测现状,本文针对某型单兵武器火控设备的弹道装表解算精度、瞄准点移动精度、瞄准点移动范围,火控设备的测距精度、作用距离、枪目角测量精度、环境温度测温精度等多参数的检测问题,开展了单兵武器火控多参数检测系统及关键技术研究,对提高我国单兵武器火控作战系统的整体性能具有重要意义。
  通过查阅大量国内外相关文献资料,研究了单兵武器火控设备组成与各部分功用。在此基础上,系统总结了检测系统的研究背景、目的意义及其国内外研究现状。在研究半实物模拟技术的基础上,针对单兵武器火控多参数的检测需求,给出了检测系统的总体设计方案、技术指标、系统组成与各部分功用;重点研究了弹道解算装表精度的检测原理、测试流程及瞄准点移动量的检测原理。
  基于角运动模拟技术,采用俯仰回转台模拟火控设备精准射击姿态时的枪目角。根据技术指标完成了俯仰回转台的整体结构设计、电机的选取与轴系尺寸设计,在此基础上,研究其控制方案;采用变密度法的拓扑优化方法对俯仰回转台进行最小质量结构优化。利用有限元分析方法,对转台进行自重、模态、热(冷)变形、频率响应进行分析,确保枪目角模拟分系统在野外靶场环境下的使用可靠性与环境适应性。
  采用计数器法与时幅转化相结合的方法,研究了激光回波大气传输距离模拟技术,其模拟距离将作为弹道装表解算精度检测的测距信息真值。针对距离模拟完成了该模拟器的接收模块驱动电路设计、高精度延时模块的软件核心程序与斜坡延时电路设计、辐射模块激光器驱动电路设计;采用MODTRAN大气传输数据库与半波片和偏振片组合的方法,进行了激光大气传输回波能量模拟技术的研究。在激光回波功率数学模型基础上,完成了激光辐射模块激光器功率的选取与准直物镜设计,通过调用MODTRAN大气传输数据库确定国军标 GJB2241A中仲裁试验中能见度距离、温度湿度、气压等标准大气环境参数,依据这些参数计算激光大气传输透过率,并采用半波片和偏振片组合实现了模拟器辐射模块透过率0~1之间高精度连续变化,结合毛玻璃以实现激光在大气传输后回波能量大小与分布的复现。
  针对火控瞄具瞄准点移动量的测量,建立了基于机器视觉判读的检测数学模型。为同时满足瞄准点移动精度与移动范围两项指标高分辨率、大视场的检测需求,借助MATLAB仿真分析软件计算变焦镜头各组态初始参数,采用ZEMAX完成了CCD相机变焦镜头的设计;针对光学设计完成后的大视场时短焦组态下的畸变现象,提出了基于直线特征的视场仪棋盘格分划畸变校正方法,将带权重因子的弯曲测度做为指标函数,离图像中心不同距离的曲线给予不同的权重值,作为求取最终畸变参数的目标函数,在最小化目标函数过程中求解出最优畸变系数进而校正畸变;研究了火控瞄具箭头靶标的机器视觉识别方法。
  依据-40oC~+60 oC的瞄准点移动量检测工作温度指标,进行了变焦镜头热光学特性分析与挠性压圈被动消热差结构优化研究。手动划分高质量的六面体网格进行仿真建模,并考虑了硫化胶层(RTV)对镜头热光学特性的影响。提出了一种挠性压圈的被动消热差结构,并通过优化挠性压圈的结构参数,使得光机结构在轴向温变位移可控。结合 Zernike多项式拟合优化后的光机结构在温度变化后各组元镜片面形,通过ZEMAX分析温度载荷下的变焦镜头的成像质量。通过温度应力可靠性实验对热光学分析结果与变焦镜头的温度适应能力进行验证。
  全面分析了检测系统各参数检测的检测精度,完成了相应的检测精度验证试验,结果表明所研究的单兵武器火控多参数检测系统是正确可行的。
[硕士论文] 王丽丽
控制理论与控制工程 中北大学 2016(学位年度)
摘要:枪械验收的重要指标之一是其击打目标的准确度,瞄准装备被誉为“轻武器之眼”,其瞄准的精确与否直接影响武器性能的发挥。但目前的瞄准装备存在着使用不便,校准精度不高,对枪膛造成磨损等缺点。本文将嵌入式系统与图像处理技术巧妙地结合在一起,设计了一种新型的轻武器电子校瞄系统。系统利用图像处理算法,通过获取瞄具与枪体的相对位置关系,来完成对轻武器的校准。
  本文主要工作如下:
  1.完成了轻武器电子校瞄系统的硬件电路设计。硬件系统能够实现图像的采集,解码,编码,并且能利用图像处理算法获得枪口中心轴线坐标,准星基座相对于0°基准线的偏移角度,同时获取枪口中心位置与十字光标的相对位置关系,并存储在FLASH中。
  2.根据校瞄系统的要求,设计了枪口中心位置识别算法。系统算法采用Hough变换,首先对已有的Hough变换算法进行了分析,然后结合本系统的功能需求,设计了一种基于随机Hough变换的改进算法,可准确识别枪口位置。
  3.设计了轻武器电子校瞄软件系统。根据系统功能需求完成了底层驱动的设计,实现了枪口中心位置识别算法由基于PC的MATLAB环境向基于DM642的嵌入式软件环境的移植,完成了图像处理的硬件实现方法,对软件系统进行了优化设计,最后在实验室的条件下对所设计的系统进行了验证。
  本文所设计的轻武器电子校瞄系统通过CCD图像采集设备采集枪口图像信息,利用Hough变换算法获取瞄具与枪体的相对位置关系来完成校准,属于一种无损校枪装置,可以延长轻武器的使用寿命,为轻武器的校准提供了新的方法,并且可在狙击现场对轻武器进行校准,提高武器射击精度。
[硕士论文] 雷霖
控制工程 中北大学 2016(学位年度)
摘要:现代化、信息化、综合化的战场对军用光电跟踪子系统的瞄准线独立功能要求越来越高,越来越严,要求其具备反应速度快、瞄准精度高、可靠性能强等功能特点。要实上述性能,除了在设计理论上,提出新的设计方案,优化已有算法;在实践操作中研发一套能够用于检验瞄准线独立性的各项性能指标的测试系统更是非常必要的,它将为瞄准线独立功能的设计研发与提高改进提供大量的参数与宝贵的技术资料。
  本文提出了一种瞄准线独立测试系统的设计方案,它是用于测试和检验班组武器系统、轻型低空反导转管机枪等武器系统中的光电跟踪子系统瞄准线独立性能的专用设备。可在水平方向上测试检验光电跟踪子系统的独立性能,并给出检验报告。为了实现设计方案,本论文围绕着瞄准线独立测试系统的工作原理、硬件与软件设计、测试与发展,这三大方面分五个章节展开论述。
  首先,简要介绍光电跟踪子系统瞄准线独立功能,并分析课题背景来源与实际应用价值,论述国内外相关课题研究现状;接着详细讲解瞄准线独立测试系统的基本工作原理,提出系统将要实现的功能构想。
  然后,提出系统的硬件设计方案,从转台子系统,数据处理计算机子系统,目标模拟子系统三方面详细介绍硬件设计。紧接着基于Labwindows/CVI软件开发平台提出系统软件设计方案,从转台子系统软件与数据处理计算机软件两个模块分别设计。
  最后,依据设计思路与功能要求对系统总体与子系统进行严格检验,并通过实验试验证系统的精确性、可靠性、稳定性。依据检验结果与测试结果,对本论文的工作内容进行总结,就瞄准线独立测试系统的后续发展、功能扩充阐述自己新的想法。
  经过理论技术攻关与现场调试实验,表明测试系统达到设计构想,符合瞄准线独立功能的检验测试要求标准,能够对上述武器系统瞄准线独立功能进行测试,测试系统后续的改进与升级正在研发中。
[硕士论文] 齐清
火炮、自动武器与弹药工程 中北大学 2016(学位年度)
摘要:随着轻武器科学的发展,小口径自动武器自动机在运动过程中与机匣的撞击问题慢慢的被重视起来了,减小自动机与机匣的撞击力不但可以减小后坐力,而且在减小枪身振动和提高射击精度方面也有着重要的意义,除此之外,还可以改善一些构件的受力情况,有利于枪械的轻量化。
  本文通过设计三种缓冲方案(弹簧缓冲器、定流液孔弹簧液压缓冲器和变流液孔弹簧液压缓冲器)来减小自动机后坐到位的速度和撞击,以某步枪最小导气孔时自动机后坐到位速度为零作为设计目标,设计缓冲器,利用UG软件建立缓冲器及全枪的三维模型。应用 ADAMS仿真软件分别对小号、中号和大号三种导气孔下自动机的运动特性进行了仿真,获得自动机运动数据;通过简单的人枪系统仿真,获得三种缓冲方案的后坐力的大小。
  通过对三种缓冲方案的仿真结果进行整理和分析,本论文得出以下结论:弹簧式缓冲器,虽然结构简单,制造容易,但是在满足缓冲要求的情况下,其尺寸过大,由于不消耗机械能,使得自动机复进起始速度过大,从而加大了自动机的复进到位速度和撞击力;定流液孔弹簧液压式缓冲器,与弹簧式缓冲器相比,在满足缓冲效果的情况下,其尺寸减小了很多,并且由于液压缓冲器对速度的自我调节功能,使其在中号和大号导气孔下,缓冲效果比弹簧式的更加明显;变流液孔弹簧液压式缓冲器,在保留定流液孔弹簧液压式缓冲器的优点外,使得缓冲器内部受力更加平稳,缓冲器阻力更加小,这有利于缓冲器的结构尺寸和质量的减小。
[硕士论文] 魏松波
火炮、自动武器与弹药工程 中北大学 2016(学位年度)
摘要:手枪射击过程中由于二次冲量的作用,会使全枪产生较大的后坐阻力和枪口上跳,因此减小二次冲量,不仅可以提高射击舒适性,也可以缩短再次瞄准射击时间。
  本文针对这一问题,提出了采用能量迁移原理,将后坐能量一部分用于枪管回转,一部分用于偏移块绕着定位销逆时针回转。针对所确定的微后坐手枪总体方案采用经典动力学理论,建立了全枪动力学模型;利用 UG软件建立了微后坐自动机的三维模型,用MATLAB软件对内弹道进行了仿真,用动力学仿真软件ADAMS建立了该手枪微后坐自动机的原理样机仿真模型,对枪管外表面螺旋槽曲线导程、偏移块轨道槽轮廓曲线、枪机质量等关重参数对自动机运动规律、后坐阻力、枪口跳动量等的影响进行了仿真,得出了各参数的影响规律。
  通过与对比手枪的相应仿真结果相比,采用该微后坐自动机,在不增加手枪重量的条件下,可使后坐阻力减小,峰值减比为45.9%,枪口垂直跳动量减小,峰值减比为55.6%。达到了减小后坐阻力和枪口跳动的目的。从而提高射击舒适性和缩短再次瞄准射击时间。仿真结果及对比分析表明,采用能量迁移的微后坐手枪方案,原理可行,可实现微后坐射击,并可减小枪口垂直跳动量。本文的研究工作对微后坐手枪的研制具有一定理论指导意义。
[硕士论文] 任琳
兵器发射理论与技术 中北大学 2016(学位年度)
摘要:本文针对大口径狙击步枪后坐力大、加装高效枪口制退器后射手可感冲击波强度大、难于承受的矛盾,经分析,论证了多孔式液压缓冲器和反作用式膛口制退器联合作用的低后坐、低冲击的总体方案。该方案采用弹丸出膛口前枪管自由后坐,后效期内,制退器制退,同时包含枪管在内的后坐部分在缓冲器的作用下制动后坐的工作顺序,以达到在不影响射击精度的条件下,有效降低后坐阻力和射手的可感冲击波强度的目的。
  针对所论证的方案,建立了内弹道及全枪分段动力学模型,在拟定制退器效率的条件下,应用AMESim软件,建立了全枪动力学仿真模型,对不同缓冲器的活塞工作面积、流液孔位置、流液孔孔径下的缓冲性能进行仿真,确定了缓冲器的结构参数。建立了反作用式枪口制退器的计算模型,并应用流场仿真软件,对枪口气流的流场进行了仿真,得到了射手位置处的冲击波强度。仿真结果表明,采用液压缓冲器和枪口制退器相结合的低后坐、低冲击方案,不仅降低了后坐阻力,也降低了射手位置的冲击波强度,验证了总体方案的可行性。本文的研究工作对于大口径狙击步枪的研制具有一定的指导意义。
[硕士论文] 郭佼瑞
兵器工程 中北大学 2016(学位年度)
摘要:步枪发射过程中会产生后坐力。往往步枪的口径越大、射程越远、射击威力越大,所产生的后坐力也越大。后坐力太大会使得步枪振动加剧,造成射击精确度降低,系统质量增大,这样会影响战士的作战效率,不能满足现代战争高机动性和高效率作战的需求。因此,减小步枪后坐力将成为未来步枪设计与研发的一个重要课题。
  本文以步枪自动机为研究对象,以减小步枪自动机后坐力和提高射击精度为目标,拟定研究设计一种新型发射原理的步枪自动机。在保证步枪作战效能不变的情况下,采用恒定后坐发射原理,提出了恒定后坐原理自动机的总体方案,并对恒定后坐原理自动机的主要部件进行了结构设计。根据总体方案要求,运用MATLAB软件对恒定后坐原理自动机内弹道进行了编程计算,得到了膛底压力的曲线和相关的内弹道数据。在分析恒定后坐自动机运动过程的基础上,建立了恒定后坐自动机的动力学模型,运用MATLAB软件编程仿真,对不同的自动机结构参数进行了合理匹配。仿真结果表明:所设计的方案可以实现步枪自动机的恒定后坐发射。基于恒定后坐自动机动力学仿真模型,分析了不同结构参数(导气孔直径、导气孔的位置、活塞直径、气室初始容积、复进簧刚度和预压力)对自动机动力学特性的影响。
  本论文首次将恒定后坐发射原理应用于步枪上。论文的仿真结果证明了所提出的设计方案可行,理论分析正确。步枪恒定后坐自动机的研究结果对减小步枪后坐过程中产生的第一冲量、第二冲量和提高步枪射击精度具有一定的现实意义和参考价值。
[硕士论文] 高斌
兵器工程 中北大学 2016(学位年度)
摘要:论文以小口径自动武器的身管径向锻造工艺为背景,针对身管膛线径向锻造成形分析了不同阶段的身管变形,基于功平衡法得出了锻造锤头力的计算公式。根据轴对称理论建立了身管径向锻造的轴对称简化模型,运用大型有限元软件DEFORM-3D对身管膛线径向锻造成形过程中金属的流动进行分析,确定了不同阶段金属材料的流动速度的大小和方向,清晰地展示了金属流动形成膛线的过程。
  建立了身管径向锻造过程的轴对称模型,运用DEFORM-3D模拟了身管径向锻造时锤头力的大小,建立了不同工艺参数对应的有限元模型,研究了变形程度、锻件转速、轴向进给速度、径向压下量、锻造温度、锤击速度、摩擦以及锤头包角等工艺参数对身管膛线径向锻造时锤头力的影响规律,为实际的身管径向锻造选取合适的锻机和工艺参数提供参考。
  运用有限元方法模拟身管径向锻造过程,预测经径向锻造成形身管的残余应力,得到了锻后身管内、外表面等效残余应力、径向残余应力和轴向残余应力的分布情况。
  采用高倍显微镜对经径向锻造成形的身管表面进行观察,检查是否有裂纹的存在。采用X射线衍射法应力测试仪对锻后身管进行了轴向、切向和径向残余应力的测试,测试结果表明,经径向锻造成形的身管存在残余应力,与有限元仿真结果对比发现,测试结果和仿真结果吻合,验证了有限元仿真的正确性。
[硕士论文] 石立雄
兵器工程 南京理工大学 2016(学位年度)
摘要:枪管是自动武器的主要构件,其作用是使自动武器在射击过程中让弹丸具有相对稳定的内外弹道,使弹丸高速向前并作旋转运动,在枪口获得一定的初速和保证飞行稳定性的转速,它是决定弹丸初速、转速、射角和射向的关键零部件。
  枪管寿命是指自动武器在丧失其要求的战术性能以前所发射的枪弹总数,是自动武器的主要性能之一。连续射击过程中,枪管内膛不断受高温、高压、高速火药气体的作用以及弹头导转侧的挤压等综合机械作用,造成膛线不断烧蚀和磨损。
  随着射弹数量的增加,烧蚀与磨损也在逐渐加剧,内膛逐渐受到破坏,发射出去的弹丸的弹道性能也随之破坏。一般表现为初速降低、射击精度和弹丸飞行稳定性变差,椭圆孔率变大等。烧蚀磨损是决定身管寿命的关键因素之一。改善内膛和弹丸结构,合理选择火药种类、装药,是减少内膛烧蚀的重要措施。文中指出了加入缓蚀剂、通过内膛表面处理以及采用复合材料身管都能有效提高身管的寿命。机枪枪管烧蚀机理、寿命趋势和寿命预测一直是国内外关注和研究的重要课题,因此对大口径机枪枪管寿命研究具有重要意义。
  本文的主要研究内容如下:
  (1)本文建立了枪管瞬态传热模型,运用显式的有限差分法对枪管的热传导和热应力顺序耦合进行了研究,给出了枪管热应力的相关结果;
  (2)本文建立了六条圆弧形膛线枪管、矩形膛线枪管和锯齿形膛线枪管有限元模型,采用显式积分方式求解了三种工况下弹丸挤进的动力学响应,并给出了弹丸在不同内膛结构下的损伤情况和挤进压力结果;根据试验结果与仿真结果对比发现,结果具有很高的一致性。
  (3)基于XFEM有限元扩展法,给出了膛线枪管镀铬层裂纹扩展的模拟,预测了裂纹下一步扩展方向和角度。通过与试验测试结果对比,仿真结果具有足够的精度,为裂纹扩展研究提供了方法和手段。
  (4)分析了枪管疲劳寿命计算方法,采用FE-safe软件分析了膛线枪管的疲劳寿命,给出了枪管寿命等值云图和载荷安全系数。
[硕士论文] 陈昊
光学工程 南京理工大学 2016(学位年度)
摘要:光电火控系统是使用光电传感器来控制射击武器自动瞄准与发射的装备的总称,已经在各种武器系统中普遍应用。为确保火控系统在实战中的打击精度和快速反应能力,我国引入了随行保障系统的概念,经过多年的研究,已经卓有成效。但是激光测距仪作为火控系统重要的组成部分,它的测距精度检测还少有专用的随行保障性系统。
  本文根据随行保障系统的特殊要求,围绕着光纤延迟和多光轴对准的应用技术,设计了一种用于激光测距仪测距精度检测的系统。系统选用中程长度的多模光纤作为传输系统,实现了模拟光程的技术要求。根据激光光束的光纤耦合特性设计了了大口径“前凸型”双片式激光耦合透镜。综合考虑激光测距仪的工作原理和结构,设计了一种CCD捕捉脉冲光斑的入射光轴对准系统和对应的系统软件。依据平行光管光轴校正技术设计了系统的出射端,结合入射光轴对准技术实现了激光测距仪的多光轴校准。考虑到系统光敏部件的阈值损伤,选择中性密度滤光片作为衰减系统。利用以上设计原理,对多模光纤以及CCD捕捉脉冲光斑技术进行了验证实验,实验表明了多光轴校准系统和多模光纤延迟技术的可行性。
  本文为校正标定系统的平行度,根据平行光管法,搭建了光轴平行度自校准实验平台,完成了系统平行度的高精度自校准。为准确标定光纤基线的长度,搭建了单脉冲多级反馈光程检测实验平台,实现了光纤光程的精确标定。本文还对系统的检测精度进行了分析。本论文的研究工作为系统的后续研制提供了有力支撑。
[博士论文] 金鑫
机械工程 南京理工大学 2016(学位年度)
摘要:武器的性能评价依赖于对其进行的一系列考核试验,其中极为重要的试验项目之一就是武器的射击精度试验。在传统射击精度试验中,需要真人射手握持武器进行射击,这会导致安全保障、环境限制等方面的问题。更为重要的是,这一过程中必然会引入射手本身的主观因素,无法客观反映武器本身的射击精度,导致对武器的性能评价产生偏差。因此,设计一种仿人射击枪架代替真人射手进行射击试验具有极其重要的意义。
  本文以立姿握持射击的人枪系统作为研究对象,研究了射击过程中人枪系统的运动规律、相互作用力及动力学特性,基于研究成果设计了进行单发和三连发射击试验的仿人射击枪架。本文所做的主要工作和研究成果如下:
  (1)通过分析研究获得了射击过程中人枪系统的运动特点,并基于此建立了人枪系统的五自由度动力学模型。采用第二类Lagrange方程方法推导了该模型的动力学方程,为人枪系统运动规律、相互作用力及动力学特性的分析提供了理论基础。
  (2)提出了一种射击过程中人枪系统相互作用力的非破坏测量方法。利用所提方法进行了射击试验,首次获得了射击过程中人手与武器间的相互作用力。通过经验模态分解(EMD)方法和Hilbert-Huang变换(HHT)方法对测得的相互作用力信号进行分析,提取获得了人手对武器的作用力分量。
  (3)提出了基于正交化经验模态分解(OEMD)方法的人体系统动力学特性参数辨识方法。基于射击试验获得的人枪系统相互作用力和运动规律,利用所提方法首次获得了人体系统等效刚度和等效阻尼的时变参数,证明了射击过程中人体系统等效参数具有时变特性。
  (4)基于国家标准和射击过程中人枪系统运动特点,设计了能够等效代替真人射手进行单发和三连发射击试验的仿入射击枪架。利用ADAMS仿真软件和ANSYS分析软件,建立了所设计枪架的刚柔耦合模型。通过仿真计算结果与试验测试结果的对比调试,获得了仿人射击枪架中弹簧阻尼系统的设计参数,从理论上保证了仿入射击枪架与真人射手的射效一致性。
  (5)通过射击过程中人体肌肉表面肌电信号测量实验,验证了本文所提方法和结果的正确性和合理性。研制了仿人射击枪架的原理样机,并进行了射击实验。通过实验结果考核证明了所设计的仿入射击枪架与真人射手的射效一致性,可用于代替射手进行射击试验。
  本文的研究成果为武器设计、性能测试和人体生物力学分析等方面提供了新的参考方法和理论依据,为进一步的相关研究奠定了基础。
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