CN113486526B - 动能杆平稳抛撒设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了动能杆平稳抛撒设计方法，涉及建立地面坐标系和杆条坐标系；将抛撒装置对杆条上的多点的作用进行离散化处理，设置杆条抛撒力初始值、抛撒力公差和抛撒力作用时间公差，计算杆条抛撒过程中受到的总力和总力矩；建立杆条抛撒过程中的俯仰平面弹道模型；计算指定距离处杆条的俯仰角；如果指定距离处杆条俯仰角大于指标要求对比，则调整抛撒力公差和抛撒力作用时间公差，重新计算，直至在指定距离处杆条俯仰角小于指标要求；本发明所述的动能杆平稳抛撒设计方法，解决了动能杆平稳抛撒装置设计问题。
Description
技术领域
本发明涉及结构动力学技术领域，尤其涉及一种动能杆平稳抛撒设计方法。
背景技术
采用大厚壁制导弹药精确打击地面重要目标已成为当前主要的作战模式。为有效拦截此类空中厚壁弹药目标，拦截导弹战斗部需具备较强穿甲引爆性能，为此，国内外相关研究机构开展新型战斗部毁伤元探索研究。动能杆是一种有别于传统破片的毁伤元，长径比较大(通常大于10)，其利用较高的弹目交会速度可有效穿透、引爆空中厚壁目标，因此深受国内外研究机构关注。但目前动能杆战斗部的抛撒过程未考虑杆条抛撒姿态的控制问题，抛撒过程中沿杆条长度方向各点受力不一致性，动能杆抛撒过程不平稳，造成动能杆产生大角度随机翻滚，显著影响动能杆与空中厚壁目标的交汇姿态，严重降低动能杆对空中厚壁目标的穿甲、引爆性能。
需要研发出一种动能杆平稳抛撒设计方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种动能杆平稳抛撒设计方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
动能杆平稳抛撒设计方法，包括以下步骤：
S1、建立坐标系；
S2、将抛撒装置对动能杆上多个受力点的作用进行离散化处理；
S3、设置动能杆抛撒力初始值F2n、抛撒力公差ΔP和抛撒力作用时间公差ΔT；
S4、计算动能杆抛撒过程中受到的总力和总力矩；
S5、建立动能杆抛撒过程中的俯仰平面弹道模型；
S6、计算指定距离处动能杆的俯仰角；
S7、如果在指定距离处动能杆俯仰角小于指标要求，则计算结束，按抛撒力初始值F2n、抛撒力公差ΔP和抛撒力作用时间公差ΔT设计抛撒机构；否则，调整抛撒力公差ΔP和抛撒力作用时间公差ΔT，直至在指定距离处动能杆俯仰角小于指标要求。
本发明的有益效果在于：
通过本申请的设计方法，可以通过抛撒装置对抛撒力公差和抛撒力作用时间公差的调整，从而保证了在一定设计距离内动能杆的平稳移动，有效解决了动能杆平稳抛撒装置的设计问题。
附图说明
图1是本发明所述一种动能杆平稳抛撒设计流程示意图；
图2是本发明所述动能杆抛撒受力示意图。
图中，1-动能杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，动能杆平稳抛撒设计方法，包括以下步骤：
S1、建立坐标系；
地面坐标系：以抛撒前动能杆的质心为坐标原点o，抛撒前动能杆的轴线为X轴，指向右侧为正方向。过o点在动能杆抛撒平面内作垂直于oX的垂线，得到oY轴，定义指向动能杆抛撒运动方向为oY正方向，oX轴和oY轴符合右手准则；
动能杆坐标系：动能杆质心为坐标原点o1，动能杆轴线为X1轴，指向右侧为正方向。过o1点在动能杆抛撒平面内作垂直于oX1的垂线，得到oY1轴，定义指向动能杆向外抛撒运动方向为oY1正方向，oX轴和oY轴符合右手准则；
S2、将抛撒装置对动能杆上多个受力点的作用进行离散化处理；
由于杆条抛撒时间极其短暂且抛撒速度很低，忽略重力、气动力对杆条运动产生的力和力矩作用。杆条抛撒过程中的力和力矩主要为抛撒装置对杆条的作用产生的。
如图2所示，将抛撒装置对动能杆1上的A2n……A2i……，A0，……A1i……A1n各点的作用进行离散化处理，其中点A0为动能杆1的轴线中心点，A2i和A1i关于A0对称分布；
抛撒中，动能杆1各点的Y轴坐标分别为y2n……y2i……，y0，……y1i……y1n；
假设动能杆1各点受力F2n……F2i……，F0，……F1i……F1n的作用力值和作用时间为等差分布，且从点A2n到点A1n等差增大，相邻作用点的作用力差值为ΔP，作用时间差值为ΔT；
假设点A2n的作用力为F2n，作用时刻为T0，则点A1n的作用力F1n为2n·ΔP+F2n，作用时刻为2n·ΔT+T0；
动能杆1各点作用力对动能杆1轴线中心A0的力矩分为M2n……M2i……，M0，……M1i……M1n，定义力矩方向绕动能杆1轴线中心A0逆时针旋转为正；动能杆1为刚体，抛撒时的俯仰角为
S3、设置动能杆抛撒力初始值F2n、抛撒力公差ΔP和抛撒力作用时间公差ΔT；
S4、以下公式(1)为动能杆上的A2n……A2i……，A0，……A1i……A1n各点力和力矩的计算公式：
以下公式(2)为动能杆抛撒过程中受到的总力和总力矩计算公式：
上式中，F为动能杆抛撒过程中受到的总力，M为动能杆抛撒过程中受到的总力矩。
S5、建立动能杆抛撒过程中的俯仰平面弹道模型；
S6、计算指定距离处动能杆的俯仰角；
以下公式(3)为计算动能杆俯仰角随抛撒距离的变化关系公式：
式中：
F—动能杆抛撒总力，N；
M—动能杆抛撒总力矩，N.m；
V—动能杆抛撒速度，m/s；
wz－动能杆俯仰角速率，rad/s；
θ—动能杆弹道倾角，rad；
—动能杆俯仰角，rad；
根据公式(3)，计算杆条俯仰角随抛撒距离的变化关系。
S7、如果在指定距离处动能杆俯仰角小于指标要求，则计算结束，按抛撒力初始值F2n、抛撒力公差ΔP和抛撒力作用时间公差ΔT设计抛撒机构；否则，调整抛撒力公差ΔP和抛撒力作用时间公差ΔT，直至在指定距离处动能杆俯仰角小于指标要求。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.动能杆平稳抛撒设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立坐标系；
S2、将抛撒装置对动能杆上多个受力点的作用进行离散化处理；
S3、设置动能杆抛撒力初始值F2n、抛撒力公差ΔP和抛撒力作用时间公差ΔT；
S4、计算动能杆抛撒过程中受到的总力和总力矩；
S5、建立动能杆抛撒过程中的俯仰平面弹道模型；
S6、计算指定距离处动能杆的俯仰角；
S7、如果在指定距离处动能杆俯仰角小于指标要求，则计算结束，按抛撒力初始值F2n、抛撒力公差ΔP和抛撒力作用时间公差ΔT设计抛撒机构；否则，调整抛撒力公差ΔP和抛撒力作用时间公差ΔT，直至在指定距离处动能杆俯仰角小于指标要求；
步骤S2、S3、S4包括：
将抛撒装置对动能杆上的A2n……A2i……，A0，……A1i……A1n各点的作用进行离散化处理，其中点A0为动能杆的轴线中心点，A2i和A1i关于A0对称分布；
抛撒中，动能杆各点的Y轴坐标分别为y2n……y2i……，y0，……y1i……y1n；
假设动能杆各点受力F2n……F2i……，F0，……F1i……F1n的作用力值和作用时间为等差分布，且从点A2n到点A1n等差增大，相邻作用点的作用力差值为ΔP，作用时间差值为ΔT；
假设点A2n的作用力为F2n，作用时刻为T0，则点A1n的作用力F1n为2n·ΔP+F2n，作用时刻为2n·ΔT+T0；
动能杆各点作用力对动能杆轴线中心A0的力矩分为M2n……M2i……，M0，……M1i……M1n，定义力矩方向绕动能杆轴线中心A0逆时针旋转为正；动能杆为刚体，抛撒时的俯仰角为θ；
设置动能杆抛撒力初始值F2n、抛撒力公差ΔP和抛撒力作用时间公差ΔT；
以下公式(1)为动能杆上的A2n……A2i……，A0，……A1i……A1n各点力和力矩的计算公式：
以下公式(2)为动能杆抛撒过程中受到的总力和总力矩计算公式：
上式中，F为动能杆抛撒过程中受到的总力，M为动能杆抛撒过程中受到的总力矩；
步骤S5、S6中，以下公式(3)为计算动能杆俯仰角随抛撒距离的变化关系公式：
式中：
F—动能杆抛撒总力，N；
M—动能杆抛撒总力矩，N.m；
V—动能杆抛撒速度，m/s；
wz－动能杆俯仰角速率，rad/s；
θ—动能杆弹道倾角，rad；
θ—动能杆俯仰角，rad。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006515664A (ja) * | 2002-08-29 | 2006-06-01 | レイセオン カンパニー | 運動エネルギーロッド弾頭散開システム |
| CN111412792A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-14 | 贵州省材料产业技术研究院 | 一种活塞式抛散机构 |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20050109234A1 (en) * | 2001-08-23 | 2005-05-26 | Lloyd Richard M. | Kinetic energy rod warhead with lower deployment angles |
| US20060021538A1 (en) * | 2002-08-29 | 2006-02-02 | Lloyd Richard M | Kinetic energy rod warhead deployment system |
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2021
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006515664A (ja) * | 2002-08-29 | 2006-06-01 | レイセオン カンパニー | 運動エネルギーロッド弾頭散開システム |
| CN111412792A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-14 | 贵州省材料产业技术研究院 | 一种活塞式抛散机构 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 庞军 ; 袁宝慧 ; .离散杆战斗部现状与发展.四川兵工学报.2013,43-45. * |
| 蒋建伟,卢永刚,门建兵,万丽珍.动能杆战斗部杆条抛撒规律及散布场数值仿真.北京理工大学学报.2002,62-65. * |
| 蒋建伟,门建兵,卢永刚,蒋道建.动能杆定向抛撒规律的数值模拟.爆炸与冲击.2004,85-89. * |
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