复摆法弹药静态多参数测试仪器研究

　　1　引　　言

　　弹药的静态参数即物理特征量是衡量弹药自身性能的重要指标,因此,关于静态参数测量方法的研究和测试仪器的研制,一直受到了生产厂家和有关使用单位的高度重视。目前基于不同测试方法的测量仪器有多种[1-3],但绝大多数测量仪器的功能都比较有限,只能测出一、两种参数,文献[2]曾在多功能测量仪研制方面做了些尝试性的工作,但也只能测量质量、质心和转动惯量。由于大多数测量仪器所能测量的参数较少,不仅给测量工作带来了不便,而且测试周期长,还影响测试的精度,同时又增大了测量设备的费用。

　　为了提高测量工作效率和测量精度,减少设备费用的投入,研制一种能测量弹药多种参数的测量仪器就显得尤为必要。本研究基于复摆原理研制的测量仪器,可以较精确和方便地测量出弹药的质量、质偏、转动惯量、惯性积和动不平衡度等多个参数。本文重点研究质偏、转动惯量、惯性积和动不平衡度的测量方法和步骤。实测结果验证了该方法的有效性和可行性。

　　2　复摆原理

　　复摆的原理如图1所示,三角托架可绕O点摆动,托架质量为mo,质心至转轴距离为lo,托架绕oz轴的转动惯量为

　　(Jo为托架对过质心且平行oz轴转动惯量)。则托架绕oz轴摆振方程为:

　　改变lo的长度,loi=lo-Δli,Δli的长度为已知。i=1,2,3。这样可测得3个不同的周期值,同时建立3个方程。联解这3个方程,可得mo、lo、Jo。也可用标准样件测定方法来确定mo、lo、Jo,因此在以后的讨论中,mo、lo、Jo均为已知。

　　3　测量仪的结构组成

　　图2是该系统的结构组成示意图,当测试工作开始时,先将被测物体5放置在V型定位块3上,然后通过测重仪4称出被测弹药的重量(P=P1+P2),同时测出弹药的质心位置h1=(P1/P)ho+h。

　　4　质偏和转动惯量的测量与计算

　　在弹药重量和质心位置确定后,利用侧重仪4和测角仪8调整弹药质心m1的位置,使其处于y1轴上。见图2右图。这时系统的摆振方程为:

　　公式(5)和(7)中,含2个未知数e和Jz1,在测得T1、T2后,可解出e和Jz

　　即是弹药的极转动惯量,式中d预先测出。

　　为测赤道转动惯量,需将弹药绕y轴在xz平面内转动90°后(见图3),再使弹药摆振,这时振动方程为:

　　由式(11)求出Jx1。Jx=Jx1+e2·m1,即为弹药的赤道转动惯量。

5　惯性积和动不平衡度的测量与计算

　　为了测出弹药的惯性积,先要测出弹药绕y轴在xz平面内转θ1角时的转动惯量Jθ1(见图3)然后根据转动惯量的转角公式计算出惯性积。Jθ1的测试方法与Jz1的测试方法相同,这里就不再赘述了。惯性积Jxz的计算公式为: