狙击榴弹武器系统设计与研究

摘要

面对战场上有生力量防护的日益增强以及高价值军事目标的不断出现，步兵分队亟需一种有效的武器装备对其进行打击与毁伤，与现有步兵分队的武器装备相比，这种武器系统需满足威力更大、射程更远、精度更高的要求。 本文通过调研国内外大威力、远射程、高精度的武器系统，结合需求的作战任务，设计了一款包括特种35mm狙击榴弹在内的35mm狙击榴弹武器系统。 首先根据指标要求拟定了武器系统的整体方案，针对增大射程、提高精度、减小后坐力的设计需求，对特种35mm狙击榴弹以及发射器进行了研究和设计。通过内、外弹道计算与分析确定了弹药的相关参数，并对弹药整体结构进行了设计。在SolidWorks中建立了35mm特种狙击榴弹的三维模型，利用Fluent对弹丸进行了外流场分析，最终得到了最佳弹丸外形轮廓曲线。为保证射击精度和降低后坐力，采取了枪管短后坐自动方式和多种减后坐措施，合理规划发射器内部布局，完成了狙击榴弹发射器的设计。利用动力学软件ADAMS，以枪机框后坐速度和后坐力为分析对象，分别对所设计的四种减后坐装置的有效性进行了分析，得到了四种减后坐措施的相关参数变化对发射器后坐力的影响规律。随后在ADAMS软件中对发射器的开闭锁运动、供弹和抛壳运动、平衡机装置的运动等进行了动力学仿真分析，验证了各个机构的工作可靠性。在有限元理论的基础上，在ANSYS中建立枪管和闭锁机构的计算模型，对枪管和闭锁机构在膛压载荷下的强度进行了强度校核，校核了枪管在受到最大膛压情况下的强度以及闭锁机构在膛底压力作用下的瞬时冲击强度，验证了所设计的枪管和闭锁机构具有可靠性。 本论文为狙击榴弹武器系统的进一步研究提供了理论依据，研究结果为以后的研究工作提供了参考，具有较强的参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 虚拟样机技术在自动武器领域的发展

1．4 本文研究内容

2 内、外弹道计算

2．1 外弹道计算

2．1．1 基本假设

2．1．2 外弹道方程组及计算结果

2．2 内弹道计算

2．2．1 基本假设

2．2．2 建立坐标系

2．2．3 内弹道方程组

2．2．4 内弹道计算结果

2．3 本章小结

3 特种35mm狙击榴弹设计研究

3．1 弹丸结构设计及气动特性优化

3．1．1 弹丸结构方案设计

3．1．2 弹丸气动特性分析

3．2 弹丸飞行稳定性

3．2．1 弹丸的急螺稳定性

3．2．2 弹丸的追随稳定性

3．3 药筒设计

3．4 本章小结

4 狙击榴弹发射器设计

4．1 设计要求

4．2 发射器设计方案

4．2．1 自动方式

4．2．2 闭锁方式

4．2．3 击发机构和发射机构

4．2．4 加速机构

4．2．5 减后坐力装置

4．2．6 其他机构设计

4．3 工作原理

4．4 自动动作循环图

4．4．1 开、闭锁自由行程

4．4．2 自由行程的确定

4．4．3 自动机循环图

4．5 榴弹发射器关键部件设计

4．5．1 枪管设计

4．5．2 闭锁机构设计

4．5．3 加速机构设计

4．5．4 平衡机装置设计

4．5．5 膛口制退器设计

4．6 本章小结

5 减后坐措施分析与研究

5．1 膛口制退器分析

5．2 枪管缓冲簧分析

5．3 枪机缓冲簧分析

5．4 平衡机装置分析

5．5 减后坐效果分析

5．6 本章小结

6 狙击榴弹发射器动力学仿真分析

6．1 建立狙击榴弹发射器动力学仿真模型

6．1．1 基本假设

6．1．2 虚拟样机模型建立

6．1．3 建立约束关系

6．1．4 驱动载荷施加

6．2 狙击榴弹发射器动力学仿真分析

6．2．1 枪机框运动特性分析

6．2．2 枪机运动特性分析

6．2．3 平衡质量块运动特性分析

6．2．4 退壳、供弹运动特性分析

6．3 本章小结

7 狙击榴弹发射器关键件强度校核

7．1 发射器关重件分析

7．2 有限元基本理论及其在自动武器领域的应用

7．3 闭锁机构强度校核

7．3．1 有限元建模及网格划分

7．3．2 材料模型及约束施加

7．3．3 设置接触和施加载荷

7．3．4 求解过程

7．3．5 计算结果及分析

7．4 枪管强度校核

7．4．1 有限元建模及网格划分

7．4．2 材料模型及约束施加

7．4．3 计算结果及分析

7．5 本章小结

8 总结与展望

8．1 研究成果总结

8．2 研究展望

致谢

参考文献

附录