1、第44卷第4期火炮发射与控制学报Vol.44No.42023年8月JOURNAL OF GUN LAUNCH&CONTROLAug.2023DOI:10.19323/j.issn.1673-6524.2023.04.008某两栖火炮水上发射稳定性仿真及试验研究崔青春,宁变芳,林文琦,王在森(西北机电工程研究所,陕西咸阳712099)摘要:为了掌握某两栖火炮水上射击时发射安全性与稳定性,对其纵稳性及横稳性进行了计算,建立了两栖火炮水上发射动力学方程,应用分步式选代数值方法,有效解决了水动力变质量问题,获取了3种射击工况下火炮的运动响应及姿态角,结合水上射击试验火炮姿态角测试,对建立的水上发射动力
2、学方程进行了验证。结果表明,高低0射角条件下,纵向射击仿真与测试底盘最大纵摇角误差3.6%,横向射击最大横滚角误差2.7%,验证了发射动力学方程准确性及数值求解的计算精度,同时表明该两栖火炮具有良好的水上射击稳定性储备,为该两栖火炮水上发射安全性评估提供了理论依据。关键词:两栖火炮;水上射击稳定性;发射动力学方程;分步式迭代;水上射击试验中图分类号:TJ302文献标志码:A文章编号:1673-6524(2023)04-0051-05Simulation and Experimental Research on the WaterLaunch Stability of an Amphibious
3、 GunCUI Qingchun,NING Bianfang,LIN Wenqi,WANG Zaisen(Northwest Institute of Mechanical&Electrical Engineering,Xianyang 712099,Shaanxi,China)Abstract:In order to know the firing safety and stability of an amphibious artillery in water,the longi-tudinal and transverse stability are calculated.A dynami
4、c equation of the amphibious gun firing in wa-ter is established.The distributed iterative numerical method is applied to solve the problem of hydro-dynamic mass variation effectively.The motion responses and attitude angles of the gun under threeshooting conditions are obtained.Based on the attitud
5、e angle test of the gun in the water shooting test,the dynamic model of water launch is verified.Results show that under the condition of firing with anelevation of 0,the chassiss maximum error of pitch between the longitudinal shooting simulation andtest is 3.6%and the maximum error of roll of tran
6、sverse shooting is 2.7%.The accuracy of theequation of firing dynamics and the numerical solution are verified.As the same time,it shows that theamphibious gun has a good stability capacity of firing in water,which provides a theoretical basis forthe safety evaluation of the amphibious gun.Key words
7、:amphibious gun;waterborne firing stability;firing dynamics equation;distributed itera-tion;waterborne shooting experiment具有两栖作战能力的自行火炮是两栖登陆作渡安全性、射击安全和稳定性等研究至关重要。战的重要武器装备,目前世界各国装备的两栖型自段怡君等建立了带水翼的两栖火炮水上射击行火炮多为直瞄突击装备,射角通常不大于25。动力学模型,分析了有无水翼对车体稳定性的影研制具有海上间瞄射击功能的最大射角达到70、响;郭昭蔚等以某轮式自行火炮为例,采用水动射向360的两栖自行压
8、制火炮,适应不同海况的航力无因次体系法对该自行火炮的水动力试验数据收稿日期:2022-07-13作者简介:崔青春(1967-),男,研究员,研究方向为火炮总体设计技术研究。52火炮发射与控制学报第44卷进行合理转换,运用MATLAB对轮式自行火炮水上(2)射击动力学方程进行了解算,获得了火炮的水上射To=CM=V,击位移规律2。以上文献均针对两栖车辆水上射式中,V为排水体积。击稳定性进行仿真计算,计算过程未涉及水的附加横稳性高为阻尼力及水中附加惯性矩的计算,同时也未涉及对ho=DM=ro-(zD-zc),(3)模型验证。式中,o和zc分别为D、C两点垂直方向坐标。为了分析某两栖自行压制火炮水上
9、射击时发射安全性与稳定性,对纵稳性及横稳性进行了计算,建立了两栖火炮水上发射动力学方程,应用分步式迭代数值方法,有效解决了水动力变质量问题,获取了3种射击工况下火炮的运动响应及姿态角,结合水上射击试验火炮姿态角测试,对建立的水上发射动力学方程进行了验证。结果表明,高低0射角条件下,纵向射击仿真与测试底盘最大纵摇角误差3.6%,横向射击最大横滚角误差2.7%,验证了发射动力学方程准确性及数值求解的计算精度,同时表明该两栖火炮具有良好的水上射击稳定图1横倾状态稳性计算图性储备,为该两栖火炮水上发射安全性评估提供了1.2纵稳性计算理论依据。两栖车辆纵倾状态如图2所示,车辆水线面面积对其纵轴的惯性矩为
10、4)1稳性计算LB1=12(41.1横稳性计算式中,L为水线面纵向惯性矩。稳性是两栖车辆重要的水上性能之一,代表两纵稳性半径为栖车辆受到外力作用离开平衡位置,外力消除后恢R.-CN-(5)复到平衡位置的能力。静稳性参数是水上射击车纵稳性高为体稳定性计算的基础。H。=DM=R。-(zD-2c).(6)当两栖车辆浮在水面上处于平衡状态时,受到铅垂向下的重力G和铅垂向上的浮力P的作用,作用点分别在系统的重心D和浮心C上,通过重心D和浮心C的铅垂线O-0称为浮轴。重心D和浮心C之间的距离用e表示。当系统受到外界作用力干扰而发生微倾时,由于排开水的体积发生改变,重力G保持不变,浮心由C移到C点,过C作铅垂线,交浮轴O-0于M点,该称为稳心。浮心和稳心之间的距离CM(或CM)称为稳心半径r。重心和图2纵倾状态稳性计算图稳心之间的距离DM称为稳心高度h,重力G和浮力P组成一个力偶,此力偶矩称为恢复力矩。受力2水上射击动力学模型示意如图1所示。两栖车辆水线面面积对其横轴的惯性矩为32.1水上射击动力学方程的建立4俗某两栖火炮水上射击动力学方程的建立采用(1)刚体平动、定轴转动定理及平面力系分解原理建式中:I为水线面横向惯性矩;L和B分别为车体立5-,坐标轴原点取在车辆左右对称面主动轮中在水中浸润的水线长度和宽度。心位置,向后为x轴正向,向左为y轴正向,垂直向横稳性半径为上为z轴正向。如图3所示。