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        六邊形開合機(jī)構(gòu)動力學(xué)仿真與模態(tài)分析

        2022-04-26 04:41:06湖南國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院武器裝備技術(shù)學(xué)院羅加勝萬志恒馮帆譚慶藺相飛
        河北農(nóng)機(jī) 2022年4期
        關(guān)鍵詞:發(fā)射管整流罩水密

        湖南國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院武器裝備技術(shù)學(xué)院 羅加勝 萬志恒 馮帆 譚慶 藺相飛

        引言

        水下火箭彈是近海防御的一種速度高、殺傷力的新型預(yù)制武器[1-16]。某水下火箭炮掛載在巡航器的底部,在巡航狀態(tài)下纖維編織的水密隔膜除了要承受海水壓力,使發(fā)射管內(nèi)火箭彈與海水隔離外,還需要承受航行過程中水流沖擊,異物撞擊。由于水密隔膜為纖維材料編織而成,其承受異物撞擊的能力較弱,而且在續(xù)航過程中,平整的發(fā)射管端面承受水的阻力大,產(chǎn)生的擾流較大,尾跡明顯,不利于巡航器的隱身,為此,本文在原有基礎(chǔ)上,在發(fā)射管前端增加了一個分體式的剛性整流罩,一方面對發(fā)射管外形進(jìn)行歸整,另一方面使發(fā)射管抗異物撞擊能力增強(qiáng)。

        1 結(jié)構(gòu)組成

        水下火箭炮發(fā)射裝置由發(fā)射管座、外筒、發(fā)射管、電機(jī)、減速器、傳動軸、整流罩安裝座、水密隔膜、十字聯(lián)軸器和整流罩等組成。發(fā)射管座前后各有一個,與外筒焊接固定在一起。整流罩安裝座通過螺釘與外筒固定連接。整流罩安裝座是電機(jī)、減速器、傳動軸和整流罩的安裝平臺。傳動軸通過軸承鉸接在整流罩安裝座周邊的12個安裝孔內(nèi)。傳動軸通過花鍵結(jié)構(gòu)插入整流罩的安裝孔內(nèi)。每兩根相鄰的初動軸通過十字聯(lián)軸器相互連接。

        每根傳動軸是通過十字聯(lián)軸器連接在一起的,均布的六塊整流罩又與傳動軸固定連接,因此工作時,電機(jī)通過減速器帶動傳動軸旋轉(zhuǎn),就能實現(xiàn)6塊整流罩同時開合。發(fā)射前,整流罩處于閉合狀態(tài)?;鸺诎l(fā)射時,電機(jī)驅(qū)動整流罩張開,使火箭彈出筒時不會與整流罩發(fā)生碰撞,高壓火藥燃?xì)鉀_破發(fā)射管尾端水密隔膜,前端的水密隔膜被高速出筒的彈體撕裂。發(fā)射完成后,電機(jī)驅(qū)動整流罩閉合,完成發(fā)射。

        圖1 水下火箭炮發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)示意圖

        2 多剛體動力學(xué)仿真

        使用三維建模軟件構(gòu)件水下火箭炮發(fā)射裝置的三維零件模型,并進(jìn)行裝配。把水下火箭炮發(fā)射裝置三維模型導(dǎo)入到多剛體動力學(xué)分析軟件中。裝置水平放置,并施加9.8m/s2的重力加速度。電機(jī)輸出軸與減速器輸入軸的連接采用固定副。對整流罩安裝座和大地施加固定副。對相對轉(zhuǎn)動的兩個零件施加轉(zhuǎn)動副關(guān)系。對齒輪組施加接觸關(guān)系副,靜摩擦系數(shù)0.1,動摩擦系數(shù)設(shè)定為0.05。所有零件材料設(shè)置為0Cr18Ni4V。

        圖2整流罩機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真模型

        圖3 展示了整流罩的展開過程,整個過程中,各機(jī)構(gòu)阻滯,無干涉,運(yùn)動平穩(wěn),六塊整流罩運(yùn)動同步性好,開合角度45°以上,較好地達(dá)到了既定設(shè)計目標(biāo)。

        圖3 整流罩展開過程圖

        3 模態(tài)仿真與分析

        把水下火箭炮發(fā)射裝置三維模型導(dǎo)入到有限元分析軟件中,使用C3D4單元,網(wǎng)格數(shù)量46183個,所有零件材料設(shè)置為0Cr18Ni4V,密度7.93噸/m3;彈性模量200GPa。發(fā)射裝置與巡航器的固定連接部位在發(fā)射裝置中部,因此對發(fā)射裝置中部施加固定約束。

        圖4 各階模態(tài)振形圖

        從仿真結(jié)果看1至10階模態(tài),水下火箭彈發(fā)射裝置的固有頻率均在120~289.2HZ之間,與巡航器工作振動頻率相差較大,因此不會引起結(jié)構(gòu)共振,結(jié)構(gòu)安全。

        表1 水下火箭炮發(fā)射裝置各階模態(tài)值

        4 結(jié)語

        本文提出了一種用于水下發(fā)射火箭炮的阻水方案,采用水密隔膜對發(fā)射筒內(nèi)火箭彈進(jìn)行隔水,使用分體式剛性整流罩對發(fā)射裝置前端進(jìn)行防護(hù)和整形減阻。并對方案進(jìn)行了動作仿真和模態(tài)分析,獲取了機(jī)構(gòu)的主要研究參數(shù),表明方案在原理上可行,為進(jìn)一步研究打下了堅實的基礎(chǔ)。

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