[发明专利]基于第三强度理论的枪炮单筒身管设计方法

说明书

技术领域

本发明属于武器研制和保障领域，具体涉及基于第三强度理论的枪炮单筒身管设计方法。

背景技术

单筒身管是目前枪炮使用较为广泛的身管，长期以来基于前苏联的影响，我国单筒身管设计均采用第二强度理论，且设计方法比较成熟。

但是目前各国枪炮单筒身管设计并非都采用第二强度理论，譬如欧洲国家多采用第三强度理论，美国多采用第四强度理论。

但是由于各国发射药、炮钢材料、相关计算公式中经验系数等的差异，其他国家采用第三强度理论设计单筒身管的方法不一定适合我国，突出的问题反映在安全系数的选取上。

为了加强在枪炮身管设计上的国际交流，寻找适合我国国情的基于第三强度理论的枪炮单筒身管设计方法十分必要。

发明内容

本发明的目的是提出适合我国国情的基于第三强度理论的枪炮单筒身管设计方法。

本发明的原理为：基于目前国内成熟的基于第二强度理论的单筒身管设计方法，通过选用合适的安全系数，使得采用第三强度理论设计出来的单筒身管和采用第二强度理论设计出的单筒身管基本一致或者更为安全。

基于第三强度理论的单筒身管设计步骤与基于第二强度理论的单筒身管设计步骤基本一致：首先确定枪炮在各种条件下射击时各截面承受的最大压强曲线，即高低温压力曲线；高低温压力曲线乘上安全系数得到理论强度曲线；选取合适的身管材料后借助弹性强度极限公式由理论强度曲线可以计算出身管的理论外形；最后考虑身管与其他部件的连接、配合等对理论外形进行调整得到身管实际外形。不同之处在于安全系数选取不同，采用的弹性强度极限公式不同。

两种方法设计步骤基本一致，一方面为了选取符合我国国情的安全系数(考虑我国发射药、炮钢材料、相关计算公式中经验系数等因素)，另一方面也便于该设计方法在我国推广使用。

本发明采用如下技术方案：

一种基于第三强度理论的枪炮单筒身管设计方法，其包括如下步骤：

(一)计算枪炮身管高低温压力曲线；

(二)计算身管理论强度曲线；

(三)计算身管理论外形；

(四)身管外形调整。

进一步的，所述步骤(一)包括如下步骤：

(1)获取膛压曲线；

(2)计算特征点；

(3)计算之间的数据点；

(4)计算之间的数据点；

(5)连接相关数据点。

进一步的，所述步骤(1)中，在最强装药号和新炮(药室增长量为0)的前提下，通过求解内弹道方程组或者试验测试，得到对应-40℃和+50℃的两条膛压曲线，并得到-40℃对应膛压曲线的特征参数以及+50℃对应膛压曲线的特征参数

进一步的，所述步骤(2)中：

考虑药室部分的长度l_ys，由l_g用式(a)计算L_g；

L＝l+l_ys (a)

式(a)中，l_ys-身管药室长度；

由用式(b)计算由用式(c)计算

式(b)和(c)中，m_ω-发射药质量，m_q-弹丸质量，-只考虑弹丸摩擦和旋转的次要功计算系数，火炮取1.02，枪械取1.10；

如此得到5个特征点数据：

进一步的，所述步骤(3)中：通过-30℃、-10℃、0℃、10℃、30℃的膛压曲线，则可以得到参数点用式(a)和式(c)可以计算出对应的即构成了之间的数据点。

进一步的，所述步骤(3)中：

借助内弹道表来求取。由式(d)计算出装填密度Δ，由式(e)计算出和对应的弹丸相对行程和

式(d)中，W₀-药室容积；

式(e)中，S-身管横截面积；

由Δ和查内弹道表得到系列数据点用式(e)、式(a)和式(c)可计算出对应的即构成了之间的数据点。

进一步的，所述步骤(4)中，由-40℃下的膛压曲线，可获取之间的数个膛压点数据：同样，借助式(a)和式(c)可以计算出需要的之间的数据点

进一步的，所述步骤(5)中，将和之间数据点以及之间的数据点连接起来即得到身管高低温压力曲线。