弹药自动装填过程参数测量装置设计

摘要

大口径火炮弹药自动装填系统是提高火炮射速的关键部件，其工作状态是否良好直接关系着战斗目标能否实现。本文针对系统运行过程状态参数的特性，开展了装填过程中过程状态参数存储测试装置设计及运行状态与监测信号间的相关性分析。
　　分别针对自动装填系统中故障率较高的弹仓、协调器及输弹机三个子系统的运行特性，利用ADAMS建立了对应的物理模型，对弹丸在系统中运行时的状态参数的变化进行了仿真分析，确定了采用基于三轴加速度的存储测试方法对弹丸在系统中的运行平稳性能进行监测。
　　根据不同方向待测加速度的范围、频率特性选择了对应的加速度传感器;设计了基于LM317三路恒流源模块、OP07CS8的信号调理模块，STM32F103RC8T6的主控及A/D转换模块、FM25V20的存储模块以及USB虚拟串口的方式通讯模块;基于C语言设计了下位机采集程序、存储程序及通信程序，实现了数据的采集、A/D转换、存储及与上位机通信的功能;采用LabVIEW进行人机交互界面以及数据平滑处理、分析、存储软件设计，实现了加速度信号的回读、处理及显示。根据测试装置的安装及保护要求进行了存储测试装置的结构设计。
　　采用与现有制式产品比对实验的方法分别对存储测试装置的信号调理模块、数据采集及存储模块的性能进行了测试与验证;并对存储测试装置的连续运行状态进行了监测与分析。通过推弹模拟试验验证了存储测试装置对推弹过程中的卡滞、不流畅的状态的监测性能。
　　弹仓实车测试实验表明，加速度存储测试装置可以监测到弹链回转过程中的冲击振动信号，弹丸在弹链上运转的过程中存在周期性的低频冲击振动，且弹丸越接近驱动链轮时的冲击振动越大;弹仓半载时弹丸的低频振动主要集中在10～20Hz之间，满载时弹丸的振动信号则主要集中在5～15Hz之间。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景、目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 大口径火炮弹药自动装填技术的研究现状

1．2．2 弹药自动装填系统测试及故障诊断技术的发展

1．3 论文主要内容及结构安排

2 弹药自动装填系统运行特性分析

2．1 弹药自动装填系统组成及运行原理

2．2 自动装填系统故障信号特点分析

2．3 系统不平稳运行时影响的测试参数分析

2．3．1 自动弹仓运行特性分析

2．3．2 输弹机运行特性分析

2．3．3 协调器工作特性分析

2．4 弹药自动装填过程待测参数及测量方法分析

2．5 本章小结

3 弹药自动装填过程参数测量装置设计

3．1 自动装填系统过程参数测量原理

3．2 加速度存储测量装置总体设计

3．2．1 设计要点

3．2．2 加速度存储测试装置总体方案

3．3 硬件设计

3．3．1 加速度传感器选型

3．3．2 恒流源设计

3．3．3 信号调理电路设计

3．3．4 主控芯片的选型

3．3．5 采集、存储模块设计

3．3．6 通讯模块设计

3．3．7 电源模块设计

3．3．8 系统电磁兼容性及抗干扰设计

3．3．9 装置外壳设计与装置的安装

3．4 下位机软件设计

3．4．1 A／D转换模块设计

3．4．2 存储模块软件设计

3．4．3 通信模块(USB)软件设计

3．5 上位机软件设计

3．6 上位机数据平滑处理软件设计

3．7 本章小结

4 弹药自动装填过程参数测量装置的性能测试

4．1 测量装置数据采集静态实验

4．1．1 数据采集、存储模块性能验证

4．1．2 加速度信号调理模块性能验证

4．2 系统稳定性测试试验

4．3 本章小结

5 弹药自动装填过程参数测量实验

5．1 推弹模拟试验

5．2 自动装填系统回转弹链测试试验

5．3 本章总结

6 结束语

6．1 工作总结

6．2 问题与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文情况