基于生物蠕动特性的弹药输送系统设计及机理研究

发布时间：2020-06-09 21:40

【摘要】：供弹系统是舰载武器系统的重要组成部分,为了使舰炮具有高射速、远射程、快速机动性和持久的作战能力,要求供弹系统具有与其特性相匹配的弹药输送能力。因此,针对大口径舰炮弹药输送系统存在的稳定性差、转运速度慢、接口过弯不稳定、可靠性及通用性不高等问题,通过对生物原型的实验研究,提出蠕动式仿生弹药输送系统的方案,对实现我国大口径舰炮具有储弹基数大、供弹连续、输送快速、接口过弯稳定、可靠性高及通用性强的目标具有重要意义。本文针对大口径转管舰炮弹药质量大、供弹速度快、连续性能好、稳定性能强及接口过弯冲击小等特点,通过蠕动生物原型实验明确环节型蠕动生物的结构特征、运动机理以及在刚-刚接触环境下具有过弯性、运动稳定性、姿态保持性与抗倾覆性等特点,通过仿生类比找出生物蠕动和弹药输送系统的共同点;基于功能仿生原理提出具有蠕动特性的仿生环形结构,建立了仿生结构的运动学、力学方程和结构蠕动输送的评价数学模型,分析激励幅值、频率及材料接触系数对仿生结构蠕动过程的影响。通过对螺旋结构的双列对称使用方式的分析,提出蠕动式螺旋交错弹药输送系统方案,对系统螺旋结构参数进行计算,验证了其具有蠕动式运输功能;并采用拉格朗日法、耦合变形法建立了系统的多体动力学方程和蠕动的刚-刚、刚-柔接触环境方程。采用刚柔耦合的动力学数值计算方法,建立了蠕动式弹药输送系统的动力学仿真模型,进行了供弹系统的机理仿真,验证其具有时序供弹能力和蠕动特性;选取同型大口径弹药并在相同工况下,对典型的链式、鼓式及蠕动式弹药输送系统的性能进行了对比分析,得到了蠕动式仿生供弹系统在运动稳定性、抗冲击性和接口性能方面的优势,为物理样机的制造提供支持。
【图文】：

舰炮,供弹系统,舰载武器

针对我国现役大、中型舰船对具有优越性能大口径武器的硬性需求和大口径舰载武器存在的主要问题，基于对某型号现役主战舰船的大口径转管舰载武器供弹系统的课题研究，从仿生设计的角度出发，对大口径弹药仿生式的弹药输送的方案设计，供弹机理和性能评估进行探索了拓宽了新思路，并针对某型大口径舰载武器供弹系统基于仿生设计的研究提出一种新的设计方案。1.2 舰载武器供弹系统性能国内外研究现状弹药输送系统作为舰载武器的核心组成部分，，其技术性能和供弹能力将直接影响武器系统的作战力，目前世界针对大口径舰炮的供弹系统的关键技术和性能要求主要包括供弹速度、转运弹药运动稳定与连续性、供弹路径距离短可靠性高、接口转弯稳定等。1.2.1 国外供弹系统研究现状目前国外大口径舰炮供弹系统发展较为成熟主要集中在欧美、俄等军事大国，如俄罗斯 AK-176 舰炮系统、美国 AGS 155 毫米舰炮系统、法国 100 毫米舰炮系统等[8、9]。

舰炮,供弹系统,舰载武器

针对我国现役大、中型舰船对具有优越性能大口径武器的硬性需求和大口径舰载武器存在的主要问题，基于对某型号现役主战舰船的大口径转管舰载武器供弹系统的课题研究，从仿生设计的角度出发，对大口径弹药仿生式的弹药输送的方案设计，供弹机理和性能评估进行探索了拓宽了新思路，并针对某型大口径舰载武器供弹系统基于仿生设计的研究提出一种新的设计方案。1.2 舰载武器供弹系统性能国内外研究现状弹药输送系统作为舰载武器的核心组成部分，其技术性能和供弹能力将直接影响武器系统的作战力，目前世界针对大口径舰炮的供弹系统的关键技术和性能要求主要包括供弹速度、转运弹药运动稳定与连续性、供弹路径距离短可靠性高、接口转弯稳定等。1.2.1 国外供弹系统研究现状目前国外大口径舰炮供弹系统发展较为成熟主要集中在欧美、俄等军事大国，如俄罗斯 AK-176 舰炮系统、美国 AGS 155 毫米舰炮系统、法国 100 毫米舰炮系统等[8、9]。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.703.5

【参考文献】