您好,欢迎访问三七文档
内弹道课程设计报告题目:152mm榴弹炮内弹道设计11、设计目的榴弹炮作为最早登场的陆军武器之一,历经了几百年沧桑。随着科学技术的不断发展,不断采用新原理、新能源、新技术和新材料加以改进,已经形成了独特的优势。现代化的牵引式榴弹炮已经不是技术落后兵器。所以我们要设计出优良的榴弹炮。对152榴弹炮进行设计,通过设计研究明确身管设计方法和思路,对其中存在的问题和不足进行优化设计,从而提高该火炮的战术技术性能。2、设计要求已知条件(1)口径152mm(2)炮膛横断面积s=1.905dm2(3)弹重45.5kg(4)药室扩大系数1.05(5)全装药最大压力Pm〈3200kg/cm2(铜柱压力)(6)最小号装药最大压力Pm=900kg/cm2(7)采用双芳-3火药,火药力为950000kg.dm/kg,Ik=2408kg.s/dm2初速分级如下表所示:表一装药号初速(m/s)全965一803二680三592四510五4432设计要求(1)对152进行弹道设计(2)对设计方案进行正面计算(3)进行装药设计(含点火药量、除铜剂等的设计计算)(选做)3、设计步骤(1)取定装填密度和相对装药量;我们小组取=0.28至0.85,m取0.25至0.8(2)取次要功系数,mK2。对于榴弹炮K=1.06,将铜柱压力转化为实际压力;铜实mmPP*12.1(3.1)ggk11312(3.2)(3)根据取定的mP、、m,在弹道设计表中查出相应的相对行程g;(4)计算和oV;mm*(3.3)V0=ω/Δ(3.4)(5)求解gl,gV:SVloo,其中201905.0mS(3.5)ogoggVVll(3.6)(6)根据选定的K=1.5,求解炮膛诸元3求解药室长度kovllo(3.7)炮膛全长ovgntllL(3.8)炮身全长cvgshlllLo(3.9)其中cl是炮闩长度,一般0.2~5.1dlc(7)根据已知的mP、、m,在弹道设计表中查出相对应的B,由公式2SmBfIK(3.10)求得Ik,进而求得火药弧厚。(8)选取火药型号,进行适当修正后,进行正面计算。4、设计过程4.1方案评价标准内弹道设计,有诸多的评价标准,利用评价标准,我们可以判断方案的优劣。I、火药能量利用效率标准在目前技术条件下,火炮的能源都是利用火药燃烧后所释放的热能,因此在武器中火药的能量是不是能够得到充分利用,显然应当作为武器性能的一个很重要的标准,即有效功率:1212kfwmvgg(5.1.1)装药利用系数:wmvgw221(5.1.2)在火药性质一定的条件下,以上两个标准实际上就是一个标准,因为4gwkf1(5.1.3)在评定弹道设计方案时,采用其中的一个就可以了。他们的数值大小表示了装药利用效率的高低,从火药能量利用这个角度来说,w或g应该越大越好。在一般火炮中g的数值约在0.16至0.30之间,对于全装药榴弹炮,的变化范围为1400~1600kgkJ/。II、炮膛工作容积利用效率的评价标准充满系数ggmlglppdlg0(5.1.4)III、火药相对燃烧结束位置的特征量kgkkll(5.1.5)由于火药点火的不均匀性以及厚度的不一致,所以计算的火药燃烧结束位置kl并不能代表所有药粒的燃烧结束位置,仅是一个理论值,实际上各药粒的燃烧结束位置分散在这个理论值附近一定区域内,因此当理论计算出的火药燃烧结束位置kl接近炮口时,必然会有一些火药没有能烧完就飞出炮口,在这种情况下不仅火药的能量不能充分利用,而且由于每次射击时未燃完火药的情况不可能一致,因此会造成初速较大散布。所以在选择方案时,一般火炮k应小于0.7.由于榴弹炮是分级装药,考虑到小号装药也能在膛内烧完,所以一般去k为0.25至0.30。IV、炮口压力gPgP炮口压力gP越大对炮手的伤害越大,所以要控制好炮口压力gP5V、武器寿命火炮在使用的过程中,由于高温火药气体的烧蚀作用和高速气流的冲刷作用,以及弹丸的摩擦作用,使得武器的射击性能不断衰退,因而就产生了使用寿命问题,武器的寿命通常是以该武器在丧失一定战术的弹道的性能以前所能射击的发数来表示。主要考虑三个因素:(1)最大压力最大压力增加,火药气体密度也相应增加,因此传给炮膛表面的热量也就越多,加剧火药的烧蚀。所以提高武器寿命的要求来讲,要减少最大压力。(2)装药量一般来说,装药量与膛内表面积的比值越大,膛内表面的温度也就越高,烧蚀现象越严重,所以装药量的所烧是武器寿命的一个重要因素。为了提高武器寿命,在内弹道设计中要选用尽可能小的装药量。(3)弹丸相对行程武器的身管越长,气体与膛内表面积接触的时间也就越长,一次火药对膛内烧蚀越严重,使得武器寿命下降。但是在给定初速的条件下弹丸行程越长,装药量可以相应减少,因此对寿命又有益。对于武器寿命的计算提出下面半经验半理论的公式作为评价弹道方案的相对标准。2221)(1gggtjvvvmwKN(5.1.6)化简可得6mwKNgtj1'(5.1.7)其中对于榴弹炮一般200'K4.2、m的选取1)我们小组取=0.28至0.85,m取0.25至0.8;2)取为横坐标,m为纵坐标,通过查找弹道表查得查出相应的弹丸相对行程全长、火药相对燃烧结束位置和装填参量k、g、B,并计算出对应的各评价标准;3)根据以上查得的数据,画出榴弹炮全装药内弹道指导图;图一指导图(附录有彩图!)7图二线图三线8图四弹道参量和△的关系(附录有彩图!)图五弹道参量和ω/m的关系(附录有彩图!)4)由下图选点:(根据1956年式152mm榴弹炮典型值)画出两条线,取交点得m=0.33,=0.759所以取m=0.33取=0.755)在选定相对装药量m后,由炮膛工作容积利用效率g、相对燃烧结束位置k、武器寿命tjN确定装填密度;则0.6均有很好的武器寿命,故取=0.75合理。4.3、全装药设计(1)起始参量的确定Pm=3120kg/cm2,5.1k根据方案评价指标,取=0.753dmkg,m=0.33则装药利用系数和装药量/kg1410.946kJ22mwvgw(5.3.8)10kgmwm015.1533.0*5.45*(5.3.9)炮膛工作容积利用系数0.4140g(榴弹炮一般为0.40至0.50)根据弹道表可以查得相对行程8.5589mg由此我们可以计算出次要功系数32171.08.558918.55891.513111312ggk(5.3.10)1661643.133.0*32171.006.12mK(5.3.11)(2)选定火药的性质、形状并计算药室容积Vo我们选用的是双芳-3带状火药,其理化性能以及能量参数根据相关试验测量结果得火药力kgkJf/950比热比2.1k余容kgdm/0.13火药密度3/6.1dmkgp燃速指数1n对于118火药,弧厚mme8.121,燃速系数sPamIeuk1031110814.31008.92408109.0,(5.3.12)302002.0750015.15mVO(5.3.13)201905.0mS(5.3.14)(3)选定弹丸的挤进压力Po由于所设计的火炮为线膛炮,因此挤进压力根据其他线膛火炮的数据确定MPaPo30(4)通过内弹道的查表,求出满足最大膛压mp的B=1.9717则11(5.3.15)弧厚(5.3.16)表2火药诸元诸元值装药量(kg)15.3450装填参量B1.9717压力全冲量)(sPaIk2051600燃速系数)(sPamu/13.8138e-10弧厚)(21mme1.56(5)通过内弹道解法求得满足给定初速gv的弹丸行程长gl以及炮口压力gp8.9947m8.5589*1.05091864*gogll(5.3.17)MPapg641.50(6)计算药室的长度(5.3.18)(5.3.19)(7)计算炮膛全长ntL和炮身全长shL(5.3.20)12(5.3.21)式中cl是是炮闩长度,一般0.2~5.1dlc,md152.0,这里我们取其上限。(8)计算炮膛工作工作容积利用系数g4140.0*mogwgpll(5.3.22)(9)计算火炮条件寿命57930.3318.55892001'mKNgtj发(5.3.23)表3炮膛结构诸元诸元值药室容积)(3mVo0.02002药室容积缩径长)(mlo1.050918弹丸行程全长)(mlg8.9947药室长)(mlVo0.70061炮膛全长)(mLnt9.6953炮身全长)(mLsh9.99934.4、最小号装药设计(1)根据经验在Δn=0.10-0.15的范围内选择某一个n的值,从已知的药室容积oV计算出最小号装药量n。取314.0dmkgn,则kgVnon8028.214002002.0(5.4.24)13(2)此时次要功系数n08053.12mKn(5.4.25)(3)由选定的n,gnv和g,利用内弹道方程组进行弹道计算,确定最小号装药的最大膛压mnp和选用的火药全冲量KI,如果mnp小于指定的最小号装药的最大压力数值,则仍需要增加n值后再进行计算,一直到mnp高于规定值为止。根据弹道表可以查得B0.54333825则(5.4.26)则薄火药(5.4.27)(4)计算厚火药的弧厚me12因为全装药的相当弧厚12e和薄火药的弧厚ne12均已知,而全装药的和最小号装药的n也已知,因此可以求出厚、薄两种火药的百分数182.03450.158028.2'n(5.4.28)818.01'''(5.4.29)则厚火药的弧厚为14mmeeeenm89.734.0565.1182.01565.1818.0221221'1''1(5.4.30)SPaIIIINm107040004428202051600182.012051600818.01'''1(5.4.31)4.5、中间装药设计中间号的装药质量i与压力全冲量KiI可以按照下列公式进行计算;)(gngigngnnivvvv(5.5.32))(kmniKnniKiIII(5.5.33)上述所设计的方案只能是参考数据,我们还需要将其代入程序进行正向计算,才能确定最终所有的方案设定。15下面进行正面计算:发现初速并不符合要求,下面进行调节,调节后结果如下:165、正面计算通过内弹道方程组进行内弹道符合计算得到带状火药的压力全冲量kI,通过调整不同的kI,使得压力以及速度满足要求,并得到出炮口的路程。对于火药而言,由弹道表可知,其形函数改为)1(zz(6.1.1)其中06.0;06.1则内弹道方程组(无量纲)改变为vplltddplltdpdptdvdvtdldPBtddzPBztddpnn1)1(1)(12)1(0)1(22)21((6.1.2)其中)1(1ppl;)1(222)(nKfmfwISB则我根据上述方程,对最大号装药,一、二、三、四以及最小号装药进行正面计算。计算结果如下:17(1)p-t曲线:(2)p-l曲线:18(3)v-t曲线:(4)v-l曲线:由此可以看出所设计的炮弹满足初速要求,压力满足设计要求,总体达到了设计要求。196、心得体会通过此次课程设计我们更加扎实的掌握了有关膛压选择、装药设计等方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些困难,但经过小组成员的思考与检查也找到了错误所在,也暴露了我们掌握的知识还不够扎实。不过在此次过程中,我们不
本文标题:内弹道课程设计报告
链接地址:https://www.777doc.com/doc-6873009 .html