火炮摇架五自由度振动位移测试方法

摘要

本发明公开了一种火炮摇架五自由度振动位移测试方法，它分为三步实施，第一步，用激光位移跟随器测试火炮射击时摇架沿高低和前后线位移；第二步，用激光位移跟随器测试火炮射击时摇架沿方向线位移；在摇架上固定激光器，它随同摇架同步运动，在火炮周围地面上布置激光探测器，激光探测器接收激光器发射的激光；第三步，根据摇架振动线位移测试结果由计算模块得到摇架俯仰角位移和摇架左右摆动角位移。这样，就实现了摇架五自由度振动位移测试。该方法将会填补大口径火炮摇架五自由度振动位移测试方法的空白，为研究火炮结构振动影响射击密集度机理和提高火炮射击密集度性能提供了一种有效的测试方法，可显著提高火炮型号研制水平。

主权项

一种火炮摇架五自由度振动位移测试方法，涉及数据采集模块，激光位移跟随器，其特征在于：火炮摇架五自由度振动位移测试方法分为三步，第一步，用激光位移跟随器测试火炮射击时摇架[2]沿高低和前后线位移，第二步，用激光位移跟随器测试火炮射击时摇架[2]沿方向线位移，第三步，根据摇架[2]振动线位移测试结果由计算模块得到摇架[2]俯仰角位移和摇架[2]左右摆动角位移；实施第一步过程时，测试摇架[2]高低和前后振动线位移前，按照选定的射角使火炮布置在地面上，选择耳轴中心A点和摇架[2]侧面前端合适位置B点为两个测点，在每个测点分别固定一个激光器；在火炮相同侧面的地面上分别布置对应的两个激光探测器[1]；摇架[2]上的激光器发射激光，并随摇架[2]同步运动，地面上对应激光探测器[1]感知摇架[2]上激光器发射的激光光点运动位移，数据采集器采集并处理探测器接收到的位移信号，最后输出位移测试结果，实现非接触位移测试；这样，就实现了摇架[2]侧面前端沿前后和高低线位移、耳轴中心沿前后和高低运动线位移测试；耳轴中心与摇架[2]固连，身管[3]沿摇架[2]导轨前后运动，摇架[2]通过耳轴支撑在上架[4]上；用摇架[2]前端B点表示摇架[2]前后和高低振动线位移，则摇架[2]前后和高低振动线位移为x、y；将x、y经过坐标转换，就可以得到与身管轴线平行和垂直的线位移；实施第二步过程时，测试摇架[2]方向振动线位移前，选择摇架[2]顶面后端C点和摇架[2]顶面前端D点两合适位置为两个测点，在每个测点分别固定一个激光器；在火炮正后方的地面上分别布置对应的两个激光探测器[1]；摇架[2]上的激光器发射激光，并随摇架[2]同步运动，地面上对应激光探测器[1]感知摇架[2]上激光器发射的激光光点运动位移，实现方向位移非接触测试；这样，就实现了摇架[2]顶面后端C点和摇架[2]顶面前端D点方向线位移测试；摇架[2]上4个测点固连的4个激光器，其波长互不相同，因此，相互之间不干扰；用摇架[2]顶面前端D点表示摇架[2]方向振动线位移，则摇架[2]方向振动线位移为z；完成第一步和第二步过程后，就可以计算摇架[2]振动角位移，实现第三步过程；根据耳轴中心A点沿前后和高低运动线位移、摇架[2]侧面前端B点沿前后和高低线位移测试结果，利用三角关系式，就可以得到摇架[2]在射面内俯仰振动角位移为$\alpha ={\mathrm{tg}}^{\prime }\left(\frac{y_2-y_1+{\mathrm{\Delta y}}_2-{\mathrm{\Delta y}}_1}{x_2-x_1+{\mathrm{\Delta x}}_2-{\mathrm{\Delta x}}_1}\right)-{\mathrm{tg}}^{\prime }\left(\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\right)$式中，符号x₁，y₁和x₂，y₂分别是摇架上A、B两点在惯性坐标系oxy中的坐标，符号Δx₁，Δy₁是A′点相对于A点分别沿x方向和y方向的运动位移，Δx₂，Δy₂是B′点相对于B点分别沿x方向和y方向的运动位移；同理，在得到摇架[2]顶面后端C点和摇架[2]顶面前端D点两测点方向线位移测试结果后，结合该两测点之间距离l₂，再利用三角关系式，就可得到摇架[2]左右摆动角位移为$\beta ={\mathrm{tg}}^{\prime }\left(\frac{z_2-z_1+{\mathrm{\Delta z}}_2-{\mathrm{\Delta z}}_1}{l_2}\right){\mathrm{tg}}^{\prime }\left(\frac{z_2-z_1}{l_2}\right)$式中，符号z₁和z₂分别表示摇架上C、D两点的z坐标；而摇架上C′点相对于C点在z方向的运动位移为Δz₁，摇架上D′点相对于D点在z方向的运动位移为Δz₂；至此，就得到了摇架[2]振动响应量：x、y、z、α、β，这些量就代表了摇架[2]的五自由度振动位移响应量。