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        自動(dòng)榴彈發(fā)射器供彈機(jī)構(gòu)性能分析與優(yōu)化研究

        2013-11-21 12:22:04王永娟朱志剛王亞平
        關(guān)鍵詞:供彈自動(dòng)機(jī)樣機(jī)

        王永娟,朱志剛,王亞平

        (南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院, 江蘇 南京 210094)

        彈鏈供彈的輸彈機(jī)構(gòu)和進(jìn)彈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了自動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和工作可靠性,并直接影響武器的射擊頻率;大量實(shí)彈射擊表明,自動(dòng)武器的故障大部分是由供彈引起的,供彈機(jī)構(gòu)直接影響著基礎(chǔ)構(gòu)件的平穩(wěn)性和能量消耗[1-2]。

        國(guó)內(nèi)研究人員對(duì)火炮與自動(dòng)武器的自動(dòng)機(jī)和供彈機(jī)構(gòu)性能預(yù)測(cè)與優(yōu)化作了大量工作。倪進(jìn)峰、徐誠(chéng)等建立了某機(jī)槍系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型,對(duì)供輸彈機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了仿真分析和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[3];程剛、張相炎等對(duì)轉(zhuǎn)管自動(dòng)炮高速供彈機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[4];王宇建、薛德慶等針對(duì)某環(huán)形杠桿供彈機(jī)構(gòu)現(xiàn)存問(wèn)題進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析及參數(shù)優(yōu)化探討[5];汪立國(guó)針對(duì)某自動(dòng)機(jī)在射擊過(guò)程中出現(xiàn)的供彈不到位等故障,應(yīng)用田口方法對(duì)供彈機(jī)運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)[6]。但目前國(guó)內(nèi)關(guān)于自動(dòng)榴彈發(fā)射器供彈機(jī)構(gòu)優(yōu)化研究較少。

        本文以某40 mm自動(dòng)榴彈發(fā)射器為研究對(duì)象,建立自動(dòng)機(jī)與供彈機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型,進(jìn)行供彈機(jī)構(gòu)的杠桿凸輪輪廓曲線的參數(shù)化建模,提出一種基于虛擬樣機(jī)的供彈機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)供彈機(jī)構(gòu)優(yōu)化,顯著減少供彈機(jī)構(gòu)的能量損耗。

        1 虛擬樣機(jī)建模與仿真

        本文研究的某40 mm自動(dòng)榴彈發(fā)射器,類似于美國(guó)Mk19-3自動(dòng)榴彈發(fā)射器,發(fā)射大底緣彈藥,工作原理是槍機(jī)后坐式,前沖擊發(fā),彈鏈供彈,利用弧形導(dǎo)軌供彈拋殼。三維實(shí)體模型經(jīng)簡(jiǎn)化后,導(dǎo)入ADAMS建立的虛擬樣機(jī)模型圖1所示。

        整個(gè)自動(dòng)機(jī)和供彈機(jī)仿真模型包含25個(gè)剛體(不計(jì)地面),旋轉(zhuǎn)副6個(gè),移動(dòng)副5個(gè),固定副15個(gè)。碰撞和約束設(shè)置后,按發(fā)射過(guò)程動(dòng)量守恒定理,確定槍機(jī)初始速度為7.5 m/s,經(jīng)仿真計(jì)算,得到撥彈滑板位移與速度曲線如圖2和圖3所示,撥彈齒所撥榴彈的位移曲線如圖4所示,自動(dòng)機(jī)的位移速度曲線如圖5所示,自動(dòng)機(jī)速度仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果如表1所示。

        表1 仿真結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果對(duì)比

        由圖2和圖3知,撥彈滑板能夠完成撥彈任務(wù),最高運(yùn)動(dòng)速度為3.2 m/s,撥彈滑板的速度曲線有兩次較大波動(dòng),主要是由自動(dòng)機(jī)與杠桿輪廓曲線之間的碰撞引起,撥彈滑板在回到初始位置發(fā)生了較小碰撞。由圖4可以看出,榴彈被撥彈齒逐漸撥到進(jìn)彈口位置,在進(jìn)彈口處發(fā)生較小碰撞,但可以順利推彈入膛。

        從表1知,仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果基本吻合,證明了虛擬樣機(jī)模型建立的正確性。自動(dòng)機(jī)后坐初始速度為7.5 m/s,在0.04 s后坐到位,速度為5.1 m/s,在0.09 s撥彈完成,速度為-5.1 m/s。為了減小供彈機(jī)構(gòu)的能量損失,需要對(duì)凸輪杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得到較為理想的大杠桿的凸輪輪廓曲線。

        2 供彈機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

        2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

        2.1.1 目標(biāo)函數(shù)

        1) 以自動(dòng)機(jī)后坐能量損失最少為優(yōu)化目標(biāo)凸輪輪廓曲線應(yīng)保證自動(dòng)機(jī)后坐過(guò)程能量損失較小,自動(dòng)機(jī)后坐初始速度為7.5 m/s,初始能量為定值,自動(dòng)機(jī)后坐到位能量應(yīng)最大,因此速度v1需取得最大值,-v1需取得最小值:

        Minf1=-v1

        2) 以自動(dòng)機(jī)復(fù)進(jìn)過(guò)程撥彈能量損失最少為優(yōu)化目標(biāo)

        復(fù)進(jìn)過(guò)程中,撥彈滑板撥彈后回到初始位置,自動(dòng)機(jī)能量應(yīng)越大越好,已知后坐過(guò)程速度為正,復(fù)進(jìn)過(guò)程速度為負(fù),所以撥彈完成速度v2取最小值:

        Minf2=v2

        3) 綜合目標(biāo)函數(shù)

        采用線性組合方法,將多目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為綜合評(píng)價(jià)函數(shù),取為:

        Minf=w1f1+w2f2

        其中,w1,w2為權(quán)重因子,w1≥0,w2≥0,w1+w2=1,考慮到自動(dòng)機(jī)后坐能量損失和復(fù)進(jìn)過(guò)程撥彈能量損失對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響同等重要,選取的加權(quán)系數(shù)值為w1=0.5,w2= 0.5。

        2.1.2 設(shè)計(jì)變量

        大杠桿的凸輪輪廓曲線由相切的直線圓弧構(gòu)成,左邊兩端圓弧為同心圓,右邊兩端圓弧為也為同心圓,它們之間用切線連接。在ADAMS中,共用180個(gè)點(diǎn)作出封閉樣條曲線,簡(jiǎn)化表示大杠桿的上端面輪廓,然后拉伸得到大杠桿的輪廓。選取下半段輪廓曲線左圓弧半徑R、圓心橫坐標(biāo)x0、縱坐標(biāo)y0、右圓弧半徑R3、圓心橫坐標(biāo)x30、縱坐標(biāo)y30為設(shè)計(jì)變量,對(duì)大杠桿凸輪輪廓曲線進(jìn)行參數(shù)化,參數(shù)化模型結(jié)果圖6所示。

        2.1.3 約束條件

        受杠桿輪廓曲線結(jié)構(gòu)條件和供彈機(jī)構(gòu)整體布局尺寸的限制,各設(shè)計(jì)參數(shù)必須有約束條件:130 mm≤R≤150 mm,100 mm≤R3≤104 mm,243≤x0≤248,-116≤y0≤-111,116≤x30≤121,112≤y30≤115。

        設(shè)計(jì)參數(shù)的改變驅(qū)動(dòng)杠桿輪廓曲線變化,必須保證自動(dòng)機(jī)能夠后坐到位和復(fù)進(jìn)到位, 其次,在自動(dòng)機(jī)后坐到位時(shí),撥彈滑板和撥彈齒應(yīng)能夠?qū)⒌?發(fā)彈順利撥到進(jìn)彈口位置,定義約束條件為:S1≥295 mm,S2≤90 mm,y≥-8 mm。

        2.2 設(shè)計(jì)變量的靈敏度分析

        靈敏度是目標(biāo)函數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)變量的偏導(dǎo)數(shù)。靈敏度分析可以有效地選擇設(shè)計(jì)變量,使優(yōu)化設(shè)計(jì)收到事半功倍的效果。在優(yōu)化設(shè)計(jì)前,評(píng)估設(shè)計(jì)變量R,R3,x0,y0,x30,y30在供彈過(guò)程中對(duì)能量損耗的影響情況。設(shè)計(jì)變量R對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響情況如圖7和圖8所示。

        目標(biāo)函數(shù)是由v1、v2線性加權(quán)構(gòu)成,而v2在后坐到位有減為零的時(shí)刻,所以目標(biāo)函數(shù)變化曲線中出現(xiàn)急劇減小的過(guò)程。從目標(biāo)函數(shù)隨R變化曲線看,隨著R不斷增加,目標(biāo)函數(shù)先增加后減小,有峰值出現(xiàn)。

        運(yùn)用相同的方法得到R3,x0,y0,x30,y30在初始值處的靈敏度,如表2所示。

        表2 設(shè)計(jì)變量分析結(jié)果

        由表2可以看出,R在初始值處對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響最大,而x30對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響最小,所以為了提高優(yōu)化設(shè)計(jì)的效率,可以將x30取為定值。

        2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果與分析

        2.3.1 多島遺傳算法

        遺傳算法是廣泛應(yīng)用的全局優(yōu)化算法。該算法模擬達(dá)爾文的遺傳選擇和自然淘汰的生物進(jìn)化過(guò)程,是將遺傳學(xué)的原理和進(jìn)化論的思想應(yīng)用于優(yōu)化編碼而形成的一種算法;多島遺傳算法是傳統(tǒng)遺傳算法的改進(jìn)算法,繼承了遺傳算法的基本思想,不僅具有很強(qiáng)的全局尋優(yōu)能力和隱含并行性的特點(diǎn),而且解決了遺傳算法中早熟的難題;多島遺傳算法將整個(gè)進(jìn)化群體劃分成若干子群體,稱為“島嶼”,在每個(gè)島嶼上對(duì)子群體獨(dú)立地進(jìn)行傳統(tǒng)遺傳算法的選擇、交叉、變異等遺傳操作,定期隨機(jī)選擇一些個(gè)體進(jìn)行“遷移”操作,將其轉(zhuǎn)移到別的島嶼上,通過(guò)這種方式,可維持群體的多樣性,多島遺傳算法作為一種偽并行遺傳算法可以更好地在優(yōu)化域中尋找全局最優(yōu)解[7-8]。具體多島遺傳算法的流程圖如圖9所示。

        供彈系統(tǒng)杠桿凸輪輪廓曲線的優(yōu)化屬于多目標(biāo)多約束優(yōu)化問(wèn)題,傳統(tǒng)的算法易造成收斂速度慢和陷入局部最優(yōu)的問(wèn)題,所以選擇多島遺傳算法。

        在選定算法后,借助多學(xué)科優(yōu)化軟件iSIGHT,集成動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS,采用批處理方式運(yùn)行,ADAMS運(yùn)行結(jié)果在每次優(yōu)化過(guò)程被iSIGHT調(diào)用。iSIGHT中設(shè)置多島遺傳算法的參數(shù),包括種群大小、島數(shù)、交叉概率、變異概率、遷移間隔以及遷移概率等。設(shè)定種群數(shù)為10,島數(shù)為10,編碼長(zhǎng)度為32,交叉概率為0.6,變異概率為0.04,遷移間隔為5,個(gè)體的適應(yīng)度值依據(jù)目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的數(shù)值來(lái)評(píng)價(jià),數(shù)值越小代表個(gè)體適應(yīng)度值越高。

        2.3.2 優(yōu)化結(jié)果及分析

        基于供彈機(jī)構(gòu)杠桿凸輪輪廓曲線參數(shù)化后的虛擬樣機(jī)仿真模型,應(yīng)用多島遺傳算法,經(jīng)過(guò)1 000次迭代,得到最優(yōu)解。綜合目標(biāo)函數(shù)收斂歷程,v1與v2變化歷程如圖10和圖11所示,Rc為迭代次數(shù),優(yōu)化前后設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)值如表3所示。

        表3 優(yōu)化前后設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)值

        由上述圖表知,與優(yōu)化設(shè)計(jì)前相比,自動(dòng)機(jī)后坐到位速度提高3.62% ,撥彈完成自動(dòng)機(jī)速度提高20.58%,而后坐到位能量提高7.39%,撥彈完成自動(dòng)機(jī)能量提高45.39%。將優(yōu)化數(shù)值代入自動(dòng)榴彈發(fā)射器虛擬樣機(jī)模型中,得到的自動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真曲線與初始曲線相比,改善效果顯著,如圖12所示。

        3 結(jié) 論

        建立了40 mm口徑自動(dòng)榴彈發(fā)射器自動(dòng)機(jī)和供彈機(jī)虛擬樣機(jī)模型,進(jìn)行了仿真計(jì)算,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了模型的正確性。參數(shù)化了供彈機(jī)構(gòu)的杠桿凸輪輪廓曲線,進(jìn)行了設(shè)計(jì)變量的靈敏度分析和多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),運(yùn)用多島遺傳算法很快在全局找到了最優(yōu)解,顯著減少了供彈機(jī)構(gòu)的能量損耗,提高了自動(dòng)機(jī)和供彈機(jī)構(gòu)的工作性能,為類似自動(dòng)武器供彈機(jī)構(gòu)的輪廓曲線結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了新方法,同時(shí)為進(jìn)一步進(jìn)行某自動(dòng)榴彈發(fā)射器供彈機(jī)構(gòu)的工程樣機(jī)改進(jìn)提供了參考依據(jù)。

        [1] 戴成勛,靳天佑,朵英賢.自動(dòng)武器設(shè)計(jì)新編[M] .北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1990:282-300.

        DAI Cheng-xun,JIN Tian-you,DUO Ying-xian. The newly organized of automatic weapon design[M].Beijing: National Defense Industry Press, 1990:282-300.(in Chinese)

        [2] 于道文,涂光蘇,殷仁龍. 自動(dòng)武器學(xué)[M]. 北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1992:263-264.

        YU Dao-wen,TU Guang-su,YIN Ren-long.Automatic weapon theory[M].Beijing: National Defense Industry Press, 1990:263-264. (in Chinese)

        [3] 倪進(jìn)峰,徐誠(chéng),胡志剛.機(jī)槍系統(tǒng)虛擬樣機(jī)建模及仿真分析[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào), 2005,17(8):1909-1911.

        NI Jin-feng,XU Cheng, HU Zhi-gang. Virtual prototype modeling and simulation analysis of machine gun system[J].Journal of System Simulation, 2005,17(8):1909-1911. (in Chinese)

        [4] 程剛,張相炎,董志強(qiáng),等.高速供彈機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性仿真研究[J].兵工學(xué)報(bào),2011,32(7):801-804.

        CHENG Gan,ZHANG Xiang-yan,DONG Zhi-qiang,et al.Simulation research on motion reliability of high-speed feed mechanism[J].ACTA Armamentarii, 2011,32(7):801-804. (in Chinese)

        [5] 王宇建,薛德慶, 王瑞林,等.某供彈機(jī)構(gòu)現(xiàn)存問(wèn)題動(dòng)力學(xué)分析及參數(shù)優(yōu)化探討[J].軍械工程學(xué)院學(xué)報(bào),2006,18(2):1-4.

        WANG Yu-jian,XUE De-qing,WANG Rui-lin,et al.Dynamic analysis and parameter optimization for existing faults of a certain feed mechanism[J]. Journal of Ordnance Engineering College,2006,18(2):1-4. (in Chinese)

        [6] 汪立國(guó),任睿,程廣偉,等.田口方法在某供彈機(jī)構(gòu)穩(wěn)健性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào),2008(4):41-44.

        WANG Li-guo, REN Rui,CHENG Guang-wei,et al.Application of taguchi method in feed mech-anism robust design[J].Journal of Gun Launch and Control, 2008(4):41-44. (in Chinese)

        [7] 江坤,錢林方,徐亞棟,等.炮口制退器斜切噴口結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其應(yīng)用[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2007,19(9):2094-2096.

        JIANG Kun,QIAN Lin-fang,XU Ya-dong,et al.Optimization and application of muzzle brake bevel nozzle[J].Journal of System Simulation, 2007,19(9):2094-2096. (in Chinese)

        [8] 宋昕,谷正氣, 張清林,等.基于多島遺傳算法的湍流模型優(yōu)化研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,38(2):23-29.

        SONG Xin,GU Zheng-qi,ZHANG Qing-lin,et al.Study of the turbulence model optimization based on multiisland genetic algorithm[J].Journal of Hunan University:Natural Sciences, 2011,38(2):23-29. (in Chinese)

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