[發(fā)明專利]一種檢測彈丸在膛內(nèi)運動規(guī)律的方法

有效

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• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN110986665B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 沈大偉;李新娥;裴東興
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: F41A31/00
• 分類號: F41A31/00
• 代理公司: 北京鑫瑞森知識產(chǎn)權代理有限公司 11961
• 代理人: 韓鳳穎

本發(fā)明公開了一種檢測彈丸在膛內(nèi)運動規(guī)律的方法，通過在彈丸引信部中心安裝一激光光源，并輔以CCD傳感器，光幕靶和靶紙；當彈丸在身管內(nèi)運動時，激光光源由于與彈丸同軸，且有彈帶約束，所以激光光斑在靶紙上的運動軌跡可以反映彈丸在身管內(nèi)的運動過程，后續(xù)通過對彈載三軸加速度記錄儀，CCD傳感器和高速攝像數(shù)據(jù)進行處理即可還原出彈丸在膛內(nèi)運動軌跡。

技術領域

本發(fā)明屬于火炮內(nèi)彈道技術領域，涉及一種檢測彈丸在膛內(nèi)運動規(guī)律的方法，具體地說，涉及一種基于高速攝像與彈載加速度記錄儀的檢測彈丸在膛內(nèi)運動規(guī)律的方法。

背景技術

火炮作為一種成本較為低廉且支援較為迅速直接的武器必將在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮越來越重要的作用；因此如何進一步提高火炮的射擊精度成為制約火炮發(fā)展的首要問題。影響火炮射擊精度的因素有彈丸起始擾動、瞄準誤差、氣象觀測誤差、測地誤差、裝填條件、人工操作誤差等，隨著新技術在火炮系統(tǒng)上的廣泛應用，新型的火控系統(tǒng)以及觀察測量系統(tǒng)等大大的提高了火炮對于目標的瞄準、探測和測距的精度以及發(fā)射時氣象條件的探測；新的制造工藝、新設備以及高性能計算機的引進也極大的減小了彈炮產(chǎn)品在制造時的固有誤差，人為操作性誤也在相應減少，在這種情況下，如何通過揭示彈丸在身管內(nèi)的運動規(guī)律進而科學的設計彈丸及火炮身管的結構就成為當務之急。

現(xiàn)階段首要問題是如何通過彈藥與火炮結構的科學設計，從而使得火炮的射擊精度得到進一步的提高。

彈丸的發(fā)射過程是一個極其復雜的動力學過程。發(fā)射過程中，彈丸與身管內(nèi)壁發(fā)生復雜的相互作用，具體表現(xiàn)為彈丸既要在膛壓的推動下沿炮管軸線平動，又要在膛線的導轉(zhuǎn)作用下繞炮管軸線轉(zhuǎn)動。由于彈丸在身管內(nèi)運動的時間極短，溫度壓力極高，且射擊環(huán)境惡劣，目前尚無有效的試驗手段能夠獲取發(fā)射時彈丸在身管內(nèi)的運動規(guī)律

目前在火炮發(fā)射動力學仿真研究中，由于帶膛線身管的建模較為復雜，且計算效率低，使得模型求解精度不高。所以在國內(nèi)外大多數(shù)的研究當中都選擇將彈丸略去，通過研究身管的后座過程以及炮口的振動特性來預測彈丸在膛內(nèi)的運動。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種檢測彈丸在膛內(nèi)運動規(guī)律的方法。該方法以高速攝影與彈載加速度記錄儀為基礎，通過數(shù)據(jù)處理后，可還原彈丸在膛內(nèi)的運動規(guī)律。

其具體技術方案為：

一種檢測彈丸在膛內(nèi)運動規(guī)律的方法，包括以下步驟：

在彈丸引信部中心安裝一激光光源，在炮口一定距離處樹一靶紙，用于高速攝像捕捉光斑運動軌跡；當彈丸在身管內(nèi)運動時，激光光源由于與彈丸同軸，且有彈帶約束，所以激光光斑在靶紙上的運動軌跡可以反映彈丸在身管內(nèi)的運動過程。

進一步，以彈丸越過光幕靶的信號為CCD傳感器與高速攝像機的中止信號，在數(shù)據(jù)處理階段，利用彈載三軸加速度記錄儀可以解算出彈丸在膛內(nèi)的運動時間；以高速攝像以及CCD傳感器記錄的終點時刻向前追溯利用彈載三軸加速度記錄儀解算出的彈丸在膛內(nèi)的運動時間，這段時間即為計算所需時間。

進一步，對于高速攝像所捕獲的畫面在數(shù)據(jù)分析中應用超分辨率圖像復原和序列數(shù)據(jù)融合等技術將坐標的分辨率提高至0.001mm。

進一步，當靶紙與炮口之間的距離遠大于彈丸長度時，理論計算夾角與實際夾角之間的誤差極小，當兩者之間的距離相差100倍時，誤差在千分之五以下。

進一步，CCD傳感器采樣率與高速攝像機采樣率相同，且三軸彈載加速度測試儀采樣率應為CCD傳感器與高速攝像機采樣率的整數(shù)倍。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：