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《南京理工大学》 2007年
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引信球转子动力学与设计理论研究

闻泉  
【摘要】: 球转子机构是旋转弹药引信典型的隔爆机构之一,除主要用于满足引信隔爆安全性要求外,同时也可兼作延期解除保险。为了寻找出延长球转子机构解除保险时间的途径,通过应用刚体动力学理论建立数学模型,计算机数值模拟和旋转试验验证等方法对质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合这一最普遍情况下球转子动力学问题和球转子机构设计理论进行研究。 主要研究内容包括: 首先研究球转子动力学模型。应用欧拉刚体动力学理论,分析球心、质心及弹丸旋转轴均不重合时球转子动力学模型,得出描述球转子运动的非线性常微分方程组。 其次研究球转子旋转偏心。对球转子旋转偏心所涉及的方向随机的矢量尺寸链进行了详细分析,并应用蒙特卡罗法对旋转偏心进行了模拟计算,计算过程中涉及了作为组成环之一的采用相关原则标注的同轴度,并将模拟结果与极值法和概率统计法所得结果进行了对比分析。蒙特卡罗模拟结果表明所得球转子机构旋转偏心数值为近似于瑞利分布的偏态分布,而其方向角为关于0°的对称分布,但既不是正态分布也不是均匀分布。 再次研究球转子起动特性。建立球转子起动时刻判定的数学模型,编写程序解算质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合时引信球转子运动方程组求解的初始条件。讨论机构设计参数和弹道环境对球转子起动特性的影响。 第四是球转子动力学仿真。编写描述球转子解除保险运动过程的常微分方程组计算机求解程序,讨论结构参数和弹道参数对球转子运动特性的影响,并研究了延长球转子机构解除保险时间的技术途径。 第五研究球转子动态平衡角。通过建立引信球转子解除保险运动终止时刻的受力平衡方程组,讨论质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合时引信球转子解除保险运动微分方程组求解的终止条件。求解8种引信球转子的动态平衡角,讨论机构设计参数和弹道环境对动态平衡角的影响。 第六是球转子动力学特性模拟试验研究。利用激光刻痕原理设计出一套研究球转子运动轨迹的非接触式试验方案。通过改变球转子力学参数对比地测试出球转子的运动轨迹,并与建立的数学模型所得动态仿真结果进行对比分析。仿真结果与试验测得的球转子运动轨迹相似,表明建立的数学模型能够准确反映球转子运动规律,可以为引信球转子机构设计提供理论指导。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TJ430.2

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