彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量測試精度研究

【文章摘要】

本文通過彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量測試過程的誤差分析，找出誤差主要因素， 同時提出現(xiàn)有儀器的改進措施，達到提高彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量測試精度的目的。

【關(guān)鍵詞】

彈丸；赤道轉(zhuǎn)動慣量；測量誤差；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)動慣量是彈丸繞其赤道軸線轉(zhuǎn)動的動量指標, 所謂彈丸赤道軸，是指通過彈丸質(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、實現(xiàn)精確打擊的重要指標，也是提高火炮使用壽命的重要參數(shù)。

目前國內(nèi)測量彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量儀器在轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、彈體定位等方面都存在一定的誤差，需要進一步改進，以提高彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量的測試精度。這對提高武器系統(tǒng)的性能有著極其重要的意義。根據(jù)對現(xiàn)有儀器的了解和分析，現(xiàn)提出幾點改進措施。

1 測試誤差分析

根據(jù)振動理論，彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量計算公式：

(1)

f—系統(tǒng)常數(shù)；T—彈丸轉(zhuǎn)動周期； I 其它—系統(tǒng)空載時轉(zhuǎn)動慣量。

從式1 可以看出，計算彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量與兩個因素有關(guān)：一是彈丸轉(zhuǎn)動周期T ；二是系統(tǒng)空載時轉(zhuǎn)動慣量I 其它，與其他因素沒有關(guān)系。也就是說式1 有兩個變量f 和I 其它，我們可以通過兩個標準體（標準體的轉(zhuǎn)動慣量為已知）測量兩次得到兩個不同周期值T1 和T2，從而可以求出f 和I 其它。那么在測量彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量時，只要測得轉(zhuǎn)動周期T，就通過公式1 求得彈丸的赤道轉(zhuǎn)動慣量。

應(yīng)注意的是，在利用式1 測量彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量時，一般要求被測彈丸的赤道轉(zhuǎn)動慣量在兩個標準體的轉(zhuǎn)動慣量之間，這樣才能保證被測彈丸測量結(jié)果的準確性。

通過分析式1 我們可以看出，影響測量彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量誤差因素主要有系統(tǒng)空載時轉(zhuǎn)動慣量I 其它和彈丸轉(zhuǎn)動周期T，與其他因素沒有關(guān)系。因此，要減小測試誤差，就必須減小系統(tǒng)空載時的轉(zhuǎn)動慣量I 其它和彈丸轉(zhuǎn)動周期T 的計量誤差。

從測量原理和計算公式上分析，在彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量的測試過程中，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)計的關(guān)鍵問題。

綜上分析，彈體赤道轉(zhuǎn)動慣量測量誤差包括以下三個方面：

1）I 其它——系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量（越小越好）；

2）T——彈丸轉(zhuǎn)動周期；

3）μ——彈丸赤道軸定位誤差。

當測量系統(tǒng)一定時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量、彈丸轉(zhuǎn)動周期就是定值，那么，測量誤差主要取決于彈丸的定位精度。

下面我們來描述一下原有儀器測量彈體赤道轉(zhuǎn)動慣量的過程：

首先，彈丸在質(zhì)心位置測量儀上測出彈丸質(zhì)心距離彈體托架某點的位置，用板尺測量出彈體底部距某點的尺寸，經(jīng)過換算得到彈丸質(zhì)心到彈底的尺寸，并在彈體質(zhì)心位置上用記號筆畫上標記，測量時用目測將質(zhì)心位置與回轉(zhuǎn)軸對準，然后進行測量。這樣測量誤差非常大，首先是質(zhì)心位置誤差較大，一是板尺的誤差較大；二是記號筆畫線的粗細誤差較大；所以，該方法測量不能保證彈丸測量誤差要求。因此必須進行改進和提高。

2 減小誤差措施

針對以上對原有儀器測量方法誤差的分析，下面提出幾點減小測量誤差的具體措施如下：

2.1 減小系統(tǒng)空載時轉(zhuǎn)動慣量I 其它

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

2.2 減小彈丸轉(zhuǎn)動周期T 的計量誤差

要減小彈丸轉(zhuǎn)動周期T 的計量誤差， 只要采用高精度光電傳感器就可以達到目的。這一點在設(shè)計上很容易達到。

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)時保證回轉(zhuǎn)軸線通過彈丸的赤道軸線。解決這個問題，首先要解決彈體質(zhì)心位置測量的準確性，原儀器使用刻度尺（板尺等）之類的量具測量彈丸與定位托板的距離，然后計算出彈丸底部到質(zhì)心的位置，再用記號筆畫出標記，測量時，該標記目視對準回轉(zhuǎn)中心，然后進行轉(zhuǎn)動慣量測量。這樣不僅存在刻度尺的測量誤差，劃線的粗細也有影響，測量時對準標記也存在視覺誤差，所以，該方法誤差較大，滿足不了高精度彈體測量的要求。

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

在測量赤道轉(zhuǎn)動慣量時，利用定位裝置使彈體底部直接定位，找出定位點到回轉(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)中心對準時的視覺誤差還能減少由于測量彈底到定位點尺寸測量誤差。

3 結(jié)束語

本文通過對原有彈丸赤道轉(zhuǎn)動慣量測試儀誤差的詳細分析，提出幾點具體改進措施, 在結(jié)構(gòu)改進上非常容易實現(xiàn)。而且還可以大大提高測試精度，所以，改進后的測試儀是一種結(jié)構(gòu)簡單，制造方便的高精度測試儀。具有廣闊的推廣使用價值。

【參考文獻】

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