[发明专利]射击工况火炮结构振动响应时间测试方法

摘要

本发明公开了一种射击工况火炮结构振动响应时间测试方法，它分为两步实施，第一步，振动响应信号获取。用激光位移传感器和加速度传感器测试火炮不同部件振动位移和振动加速度，用高速摄影同步测试弹丸出炮口时刻的时间；第二步，时间判断。根据振动位移和加速度测试结果，以高速摄影测试时间为基准，判断火炮不同部件振动位移和振动加速度响应信号相对于高速摄影时间出现的顺序，以给出火炮底盘在弹丸出炮口时刻是否已开始运动。它将澄清多年来人们固有的弹丸出炮口时刻大口径火炮底盘不发生运动的不正确观点，为火炮射击密集度误差源分析指明正确方向，它对射击密集度故障诊断、射击密集度关键技术攻关修改措施减少盲目性具有划时代意义。

主权项

一种基于射击工况火炮结构振动响应时间测试方法，涉及数据采集模块，激光位移传感器和加速度传感器，其特征在于：本发明方法分为两步，第一步，振动响应信号获取；用激光位移传感器和加速度传感器测试火炮不同部件振动位移和振动加速度，用高速摄影同步测试弹丸出炮口时刻的时间；第二步，时间判断；根据振动位移和加速度测试结果，以高速摄影测试时间为基准，判断火炮不同部件振动位移和振动加速度响应信号相对于高速摄影时间出现的顺序，以给出火炮底盘在弹丸出炮口时刻是否已开始运动；全部传感器要选择同工作原理和同型号，以消除测试系统带来的误差；如图1所示，车载式大口径自行火炮主要分为三大部件，即起落部分、回转部分和底盘部分；炮口[2]，身管[3]，以及图2中的炮尾[16]和摇架[17]等构成火炮起落部分，其中，炮口[2]，身管[3]，炮尾[16]等又称为火炮后坐部分，火炮射击时，它相对于摇架[17]发生后坐与复进直线运动，在弹丸出炮口时刻，火炮后坐部分已沿摇架[17]导轨后坐一定距离；起落部分，上架[14]，及其图3示出的上架侧板[18]等构成火炮回转部分，其中，上架[14]能相对于车体[15]绕回转中心轴发生相对转动，回转中心轴一般处于铅垂状态，弹丸膛内运动期间，上架[14]相对于车体[15]有相对运动的趋势；上架侧板[18]是上架[14]的组成部分，它们之间固连；驻锄[9]和车体[15]等构成底盘，驻锄[9]中包括液压机构，它包括图4所示的液压缸[19]及其活塞[20]，弹丸膛内运动期间，液压缸[19]相对于活塞[20]有相对运动的趋势；进行第一步振动响应信号获取时，振动响应部件选为火炮后坐部分、回转部分和底盘；测试振动响应前，首先固定传感器；如图2所示，火炮后坐部分后坐位移测试时，将激光位移传感器的探头[5]固定在摇架[17]上表面，在炮尾[16]上表面固定一个反射板[7]；火炮射击，炮尾[16]相对于摇架[17]发生后坐与复进运动；弹丸膛内运动期间，炮尾[16]上的反射板[7]相对于探头[5]发生相对位移，该位移就代表了后坐部分后坐位移，后坐位移曲线起始变化点出现的时刻就代表后坐部分运动开始时刻；如图3所示，回转部分位移测试时，将激光位移传感器的探头[13]固定在回转部分上，也就是固定在上架侧板[18]上，在底盘上表面，也就是在车体[15]上表面固定一个反射板[12]；弹丸膛内运动期间，回转部分上的探头[13]相对于底盘上表面的反射板[12]发生相对位移，该位移就代表了回转部分相对于底盘的转动位移，转动位移曲线起始变化点出现的时刻就代表回转部分运动开始时刻；底盘位移测试时，选择底盘上具有相对运动的两个分部件作为测试对象，即选择驻锄机构中的液压缸[19]和液压活塞[20]，将激光位移传感器的探头[10]固定在液压活塞[20]上，在液压缸[19]上固定一个反射板[11]，或利用液压缸[19]端面作为反射板；弹丸膛内运动期间，驻锄中液压缸[19]和液压活塞[20]之间会发生相对位移，该位移就代表了底盘的运动状况，位移曲线起始变化点出现的时刻就代表底盘运动开始时刻；在摇架[17]上合适位置固定一个加速度传感器[4]，在回转部分合适位置固定一个加速度传感器[6]，在底盘上合适位置固定一个加速度传感器[8]，以此记录这些部件在弹丸膛内运动期间的加速度振动响应量，加速度曲线起始变化点出现的时刻就代表这些部件加速度响应开始时刻；在火炮侧面的地面上布置一台高速数字摄影机[1]，镜头对准炮口[2]，以此记录弹丸出炮口时刻；用同一台数据采集模块同时记录全部位移信号、加速度信号和高速数字摄影机得到的弹丸出 炮口时刻时间曲线；进行第二步时间判断时，将上述得到的全部位移曲线、加速度曲线和高速摄影时间曲线展开在同一屏幕上；首先，回放高速摄影图像，找出弹丸出炮口时间；然后，以高速摄影得到的时间曲线x0为基准，在高速摄影时间曲线上得出弹丸出炮口时刻t0，以及得出全部位移曲线和加速度曲线开始变化的起始时刻；正如图5、图6和图7所示，火炮射击，同时得到后坐位移x1、回转位移x2、底盘位移x3、摇架加速度a1、上架加速度a2、底盘加速度a3、弹丸出炮口时间x0等时间响应曲线，将上述全部曲线记录在同一数据采集模块中，使这些时间响应曲线展开在相同时间坐标系下，以便相互对比；得出每一条测试曲线幅值起始变化时刻所对应的时间，也就是，t3是底盘位移x3的起始变化时刻，而t1，t2，t4，t5，t6与t3类似，在图6中，如果该起始时刻发生在弹丸出炮口时刻之前，则表示弹丸出炮口前，相应部件已经运动或有振动响应；例如，t3＜t0，表示底盘位移x3的起始变化时刻发生在弹丸出炮口时刻之前，弹丸出炮口前，底盘已经运动；反之，如果该起始时刻发生在弹丸出炮口时刻之后，则表示弹丸出炮口前，相应部件没有运动或没有振动响应。