彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試精度研究

【文章摘要】

本文通過(guò)彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試過(guò)程的誤差分析，找出誤差主要因素， 同時(shí)提出現(xiàn)有儀器的改進(jìn)措施，達(dá)到提高彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試精度的目的。

【關(guān)鍵詞】

彈丸；赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；測(cè)量誤差；定位精度

【Abstract】

By bullet equatorial moment inertia test error analysis to find out the main error factors, Propose measures for improvement of existing instrument and program to improve accuracy of the instrument.

【Keywords】

bullets ；equatorial moment inertia ； measuring error ；Positioning accuracy

0 序言

彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是彈丸繞其赤道軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量指標(biāo), 所謂彈丸赤道軸，是指通過(guò)彈丸質(zhì)心且與彈丸極軸垂直的軸線。他是彈丸飛行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)精確打擊的重要指標(biāo)，也是提高火炮使用壽命的重要參數(shù)。

目前國(guó)內(nèi)測(cè)量彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?jī)x器在轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、彈體定位等方面都存在一定的誤差，需要進(jìn)一步改進(jìn)，以提高彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)試精度。這對(duì)提高武器系統(tǒng)的性能有著極其重要的意義。根據(jù)對(duì)現(xiàn)有儀器的了解和分析，現(xiàn)提出幾點(diǎn)改進(jìn)措施。

1 測(cè)試誤差分析

根據(jù)振動(dòng)理論，彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式：

(1)

f—系統(tǒng)常數(shù)；T—彈丸轉(zhuǎn)動(dòng)周期； I 其它—系統(tǒng)空載時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

從式1 可以看出，計(jì)算彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與兩個(gè)因素有關(guān)：一是彈丸轉(zhuǎn)動(dòng)周期T ；二是系統(tǒng)空載時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I 其它，與其他因素沒(méi)有關(guān)系。也就是說(shuō)式1 有兩個(gè)變量f 和I 其它，我們可以通過(guò)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體（標(biāo)準(zhǔn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為已知）測(cè)量?jī)纱蔚玫絻蓚�(gè)不同周期值T1 和T2，從而可以求出f 和I 其它。那么在測(cè)量彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，只要測(cè)得轉(zhuǎn)動(dòng)周期T，就通過(guò)公式1 求得彈丸的赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

應(yīng)注意的是，在利用式1 測(cè)量彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，一般要求被測(cè)彈丸的赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間，這樣才能保證被測(cè)彈丸測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

通過(guò)分析式1 我們可以看出，影響測(cè)量彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量誤差因素主要有系統(tǒng)空載時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I 其它和彈丸轉(zhuǎn)動(dòng)周期T，與其他因素沒(méi)有關(guān)系。因此，要減小測(cè)試誤差，就必須減小系統(tǒng)空載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I 其它和彈丸轉(zhuǎn)動(dòng)周期T 的計(jì)量誤差。

從測(cè)量原理和計(jì)算公式上分析，在彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)試過(guò)程中，是在假定系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)軸就是彈丸赤道軸的基礎(chǔ)上，那么，如何才能保證系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)軸就是彈丸的赤道軸就成了是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。

綜上分析，彈體赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量誤差包括以下三個(gè)方面：

1）I 其它——系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（越小越好）；

2）T——彈丸轉(zhuǎn)動(dòng)周期；

3）μ——彈丸赤道軸定位誤差。

當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)一定時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、彈丸轉(zhuǎn)動(dòng)周期就是定值，那么，測(cè)量誤差主要取決于彈丸的定位精度。

下面我們來(lái)描述一下原有儀器測(cè)量彈體赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的過(guò)程：

首先，彈丸在質(zhì)心位置測(cè)量?jī)x上測(cè)出彈丸質(zhì)心距離彈體托架某點(diǎn)的位置，用板尺測(cè)量出彈體底部距某點(diǎn)的尺寸，經(jīng)過(guò)換算得到彈丸質(zhì)心到彈底的尺寸，并在彈體質(zhì)心位置上用記號(hào)筆畫上標(biāo)記，測(cè)量時(shí)用目測(cè)將質(zhì)心位置與回轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)，然后進(jìn)行測(cè)量。這樣測(cè)量誤差非常大，首先是質(zhì)心位置誤差較大，一是板尺的誤差較大；二是記號(hào)筆畫線的粗細(xì)誤差較大；所以，該方法測(cè)量不能保證彈丸測(cè)量誤差要求。因此必須進(jìn)行改進(jìn)和提高。

2 減小誤差措施

針對(duì)以上對(duì)原有儀器測(cè)量方法誤差的分析，下面提出幾點(diǎn)減小測(cè)量誤差的具體措施如下：

2.1 減小系統(tǒng)空載時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I 其它

減小系統(tǒng)質(zhì)量是減小系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的有效措施，也就是說(shuō)，在滿足系統(tǒng)剛度、強(qiáng)度條件下，除被測(cè)彈丸以外的質(zhì)量越小越好。這樣就有采取一切措施，減小彈丸托架質(zhì)量和一切隨動(dòng)系統(tǒng)所有零部件的質(zhì)量。即減小系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I 其它。

2.2 減小彈丸轉(zhuǎn)動(dòng)周期T 的計(jì)量誤差

要減小彈丸轉(zhuǎn)動(dòng)周期T 的計(jì)量誤差， 只要采用高精度光電傳感器就可以達(dá)到目的。這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)上很容易達(dá)到。

2.3 提高定位精度μ

所謂提高定位精度，就是采取措施使彈丸回轉(zhuǎn)時(shí)保證回轉(zhuǎn)軸線通過(guò)彈丸的赤道軸線。解決這個(gè)問(wèn)題，首先要解決彈體質(zhì)心位置測(cè)量的準(zhǔn)確性，原儀器使用刻度尺（板尺等）之類的量具測(cè)量彈丸與定位托板的距離，然后計(jì)算出彈丸底部到質(zhì)心的位置，再用記號(hào)筆畫出標(biāo)記，測(cè)量時(shí)，該標(biāo)記目視對(duì)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)中心，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量。這樣不僅存在刻度尺的測(cè)量誤差，劃線的粗細(xì)也有影響，測(cè)量時(shí)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記也存在視覺(jué)誤差，所以，該方法誤差較大，滿足不了高精度彈體測(cè)量的要求。

改進(jìn)的方法如圖所示，測(cè)量質(zhì)心位置時(shí)，利用彈底直接定位，測(cè)出質(zhì)心位置數(shù)值后，寫在彈體上，這樣就解決了測(cè)量尺寸誤差和劃線粗細(xì)誤差對(duì)彈體質(zhì)心位置誤差的影響。

在測(cè)量赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，利用定位裝置使彈體底部直接定位，找出定位點(diǎn)到回轉(zhuǎn)中心的距離。這樣就能保證彈丸質(zhì)心位置與回轉(zhuǎn)軸線重合，即彈丸赤道軸與回轉(zhuǎn)軸重合，這樣不僅可以減少原彈丸質(zhì)心與回轉(zhuǎn)中心對(duì)準(zhǔn)時(shí)的視覺(jué)誤差還能減少由于測(cè)量彈底到定位點(diǎn)尺寸測(cè)量誤差。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)原有彈丸赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀誤差的詳細(xì)分析，提出幾點(diǎn)具體改進(jìn)措施, 在結(jié)構(gòu)改進(jìn)上非常容易實(shí)現(xiàn)。而且還可以大大提高測(cè)試精度，所以，改進(jìn)后的測(cè)試儀是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便的高精度測(cè)試儀。具有廣闊的推廣使用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

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