大口径舰炮中腹供弹技术研究

论文摘要

舰炮具有反应迅速、携弹量大、持续作战能力强、可靠性高、成本低等优点,尤其是大口径舰炮,在对岸火力支援及近程防御中具有不可替代的作用。作为海上作战中重要的武器系统,大口径舰炮的研究一直以来都受到各国海军的重视。为提高大口径舰炮的发射速率和自动化程度,迫切要求在供弹方式上有新的突破,由于供弹系统的性能直接影响舰炮的供弹及发射速率,也是提升舰炮技术水平的关键技术之一,因此,开展大口径舰炮供弹系统研究对提高舰炮整体作战水平有着重要的理论意义和实际应用价值。本文设计了三种中腹供弹系统方案,利用层次分析法对三种方案进行评价,并由数值分析最终确定了优选方案。利用Pro/E三维建模软件对变径摆弹式中腹供弹系统进行参数化建模。应用机构学原理,建立了中腹摆弹臂运动简化模型,并确定了其并联机构的形式。在对其机构自由度计算的基础上,分别对机构的位置、速度及加速度等方面进行了运动学正逆解分析。根据速度方程验证了所设计的中腹摆弹臂机构是否能够满足大口径舰炮供弹速率的要求。从三个方面探讨了中腹摆弹臂机构的奇异性。在动力学分析方面,主要计算了中腹摆弹臂并联五杆机构各构件的动能及势能,及系统总动能和总势能,建立了拉格朗日形式的中腹摆弹臂机构动力学方程。应用ADAMS动力学仿真软件平台建立了中腹摆弹臂的虚拟样机,并定义了驱动形式及运动约束,在预定的仿真时间内进行了运动学及动力学的仿真研究,并以图表方式输出了各构件的仿真结果,对仿真数据进行了综合分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 舰炮炮塔供弹系统国内外研究现状
• 1.2.2 并联机构研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 中腹供弹系统总体方案的确定
• 2.1 引言
• 2.2 中腹供弹系统概念提出及设计准则
• 2.2.1 传统供弹模式介绍
• 2.2.2 中腹供弹系统概念
• 2.2.3 设计准则
• 2.3 中腹供弹系统多方案设计
• 2.3.1 垂直式中腹供弹系统设计方案
• 2.3.2 耳轴摆弹式中腹供弹系统方案
• 2.3.3 变径摆弹式中腹供弹系统方案
• 2.4 方案评价及确定
• 2.4.1 层次分析法（AHP）简介
• 2.4.2 建立中腹供弹系统递阶层次结构
• 2.4.3 判断矩阵的建立及一致性检验
• 2.4.4 多方案选优
• 2.5 变径摆弹式中腹供弹系统参数化建模
• 2.5.1 参数化建模软件Pro/ENGINEER简介
• 2.5.2 Pro/E建模步骤
• 2.5.3 中腹供弹系统三维实体模型的建立
• 2.6 本章小结
• 第3章 中腹摆弹臂的运动学分析
• 3.1 引言
• 3.2 中腹摆弹臂基本参数
• 3.2.1 中腹摆弹臂运动简化模型
• 3.2.2 机构描述及其自由度计算
• 3.2.3 坐标系建立及坐标转换矩阵
• 3.3 中腹摆弹臂机构的位置分析
• 3.3.1 位置逆解
• 3.3.2 位置正解
• 3.4 摆弹臂运动分析
• 3.4.1 运动影响系数及雅克比矩阵
• 3.4.2 速度正逆解分析
• 3.4.3 加速度正逆解分析
• 3.5 奇异位形分析
• 3.5.1 机构奇异位形
• 3.5.2 奇异性分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 中腹摆弹臂的动力学分析
• 4.1 引言
• 4.2 动力学方程的建立
• 4.2.1 拉格朗日方程的一般表达式
• 4.2.2 拉格朗日方程的步骤
• 4.2.3 动力学模型的基本性质
• 4.3 中腹摆弹臂机构的动能和势能
• 4.3.1 液压驱动构件的动能和势能
• 4.3.2 动平台的动能和势能
• 4.4 中腹摆弹臂拉格朗日形式的动力学方程
• 4.5 本章小结
• 第5章 中腹摆弹臂运动学及动力学仿真
• 5.1 引言
• 5.2 动力学分析软件MSC.ADAMS介绍
• 5.2.1 ADAMS简介
• 5.2.2 核心模块
• 5.3 基于ADAMS的中腹摆弹臂虚拟样机的建立
• 5.3.1 使用ADAMS建立虚拟样机步骤
• 5.3.2 ADAMS建模注意问题
• 5.3.3 在ADAMS/View环境下建立中腹摆弹臂虚拟样机模型
• 5.4 基于ADAMS的中腹供弹系统仿真
• 5.4.1 添加驱动及验证模型
• 5.4.2 运动学及动力学仿真
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢