舰载多管火箭发射动力学仿真
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摘要
舰载多管火箭武器系统凭借其强大的火力、较强的机动性以及多功能的作战用途,在海上破障、抢滩登陆等作战中扮演了越来越重要的角色。
本文以舰载多管火箭武器系统为研究对象,建立了舰载多管火箭多刚柔体系统行进间发射动力学模型,利用多体系统离散时间传递矩阵法,推导了行进间舰载多管火箭多刚柔体系统元件的传递方程、传递矩阵、系统的总传递方程和总传递矩阵,分析了火箭弹和火箭炮在行进间发射过程中的受力,推导了舰载多管火箭系统行进间火箭弹发射动力学方程；编制了舰载多管火箭系统行进间发射动力学仿真程序,实现了对舰载多管火箭系统动力响应、火箭弹膛内运动、火箭弹起始扰动的快速仿真,获得了不同航速和不同海况下相应的仿真结果,运用谱分析法,建立了舰艇在海上运动谱与海浪谱间的关系,为舰载多管火箭行进间发射动力学设计提供了基本理论与方法。
With its firepower, mobility and strong multi-purpose use, shipborne multiple launch rocket plays an important role in destroy barriers, land foreshore and so on.
The shipborne multiple launch rocket system as an example is studied in the paper. The firing in move dynamic model of shipborne multiple launch rocket multi-rigid-flexible-body system is builded; the transfer equations, transfer matrices and overall equations, overall matrices of shipborne multiple launch rocket multi-rigid-flexible-body system firing in move are deduced with discrete time transfer matrix method of multi-rigid-body system; the force of rocket and rocket gun firing in move are analysed; the launch dynamic equations of rocket of shipborne multiple launch rocket system firing in move are deduced; the dynamics simulation procedure of shipborne multiple launch rocket system firing in move is developed; the simulation of the dynamic response, rocket movement in bore, rocket initial disturbance of shipborne multiple launch rocket system is carried out efficiently, and the simulation of firing in different velocity and different state of sea are got; the relationship between movement spectrum and wave spectrum are established in this paper; the theory and method of dynamics design of shipborne multiple launch rocket firing in move is provided.
本文以舰载多管火箭武器系统为研究对象,建立了舰载多管火箭多刚柔体系统行进间发射动力学模型,利用多体系统离散时间传递矩阵法,推导了行进间舰载多管火箭多刚柔体系统元件的传递方程、传递矩阵、系统的总传递方程和总传递矩阵,分析了火箭弹和火箭炮在行进间发射过程中的受力,推导了舰载多管火箭系统行进间火箭弹发射动力学方程；编制了舰载多管火箭系统行进间发射动力学仿真程序,实现了对舰载多管火箭系统动力响应、火箭弹膛内运动、火箭弹起始扰动的快速仿真,获得了不同航速和不同海况下相应的仿真结果,运用谱分析法,建立了舰艇在海上运动谱与海浪谱间的关系,为舰载多管火箭行进间发射动力学设计提供了基本理论与方法。
With its firepower, mobility and strong multi-purpose use, shipborne multiple launch rocket plays an important role in destroy barriers, land foreshore and so on.
The shipborne multiple launch rocket system as an example is studied in the paper. The firing in move dynamic model of shipborne multiple launch rocket multi-rigid-flexible-body system is builded; the transfer equations, transfer matrices and overall equations, overall matrices of shipborne multiple launch rocket multi-rigid-flexible-body system firing in move are deduced with discrete time transfer matrix method of multi-rigid-body system; the force of rocket and rocket gun firing in move are analysed; the launch dynamic equations of rocket of shipborne multiple launch rocket system firing in move are deduced; the dynamics simulation procedure of shipborne multiple launch rocket system firing in move is developed; the simulation of the dynamic response, rocket movement in bore, rocket initial disturbance of shipborne multiple launch rocket system is carried out efficiently, and the simulation of firing in different velocity and different state of sea are got; the relationship between movement spectrum and wave spectrum are established in this paper; the theory and method of dynamics design of shipborne multiple launch rocket firing in move is provided.
引文
[1]周胜,田福庆,高志恒等.舰载多用途多管火箭炮系统.舰载武器,2002(2)：38～40
[2]王锋.舰载多功能火箭炮系统分析与研究.南京理工大学博士学位论文.2007
[3]芮筱亭,陆毓琪,王国平等.多管火箭发射动力学仿真与试验测试方法.北京：国防工业出版社,2003
[4]王国平.远程多管火箭动力学及其应用研究.南京理工大学博士学位论文.2004
[5]于子云.中国舰载火箭炮发展历程.现代舰船,2007(06B)
[6]Cochran John E. Investigation of Factors Which Contribute to Mallaunch of Free rockets. AD-A024570,1976
[7]敖以娟.弹箭一体化发射动力学研究.南京理工大学硕士学位论文.2008
[8]芮筱亭等.多体系统发射动力学.北京：国防工业出版社,1995
[9]芮筱亭,负来峰,陆毓琪等.多体系统传递矩阵法及其应用.北京：科学出版社,2008
[10]卢晓平.舰船原理.北京：国防工业出版社,2009
[11]薛明旭.战术导弹发射动力学与仿真.西北工业大学硕士学位论文.2004
[12]姚昌仁,张波.火箭导弹发射装置设计.北京：北京理工大学出版社,1998
[13]田福庆,周胜,牟睛等.舰载火箭炮射击密集度分析.火炮发射与控制学报.2002(1)：16～20
[14]骆连珍,徐明友.弹炮间隙对火箭弹初试扰动的影响.弹道学报,1999(03)：73～76
[15]程雪梅.舰载导弹箱式发射动力学研究.西北工业大学硕士学位论文.1996
[16]吴秀恒.船舶操纵性与耐波性.北京：人民交通出版社,1998
[17]何斌.多体系统离散时间传递矩阵法及其在舰炮动力学中的应用.南京理工大学硕士学位论文.2003
[18]姚昌仁,唐国梁,宋廷伦.火箭导弹发射动力学.北京：北京理工大学出版社,1996
[19]芮筱亭,杨启仁.弹丸发射过程理论.南京：东南大学出版社,1992
[20]洪嘉振.计算多体系统动力学.北京：高等教育出版社,2003
[21]彭秀艳.船舶运动姿态在线预报及仿真技术研究.哈尔滨工程大学博士学位论文.2006
[22]芮筱亭,杨启仁.弹丸起始扰动理论研究.工程力学,1991(2),136143
[23]王国平,芮筱亭,陈卫东.多管武器系统密集度仿真技术.系统仿真学报,2004.5,16(5)：963～966
[24]段齐骏,张福祥.舰载火箭武器系统载体质量惯量的动态特性.弹箭与制导学报,2002,22(3)：56～58
[25]王国平,芮筱亭.远程多管火箭动力学研究.动力学与控制学报,2004.3,2(1)：59～64
[26]芮筱亭,王国平,陈卫东等.多管火箭随机发射与飞行动力学仿真.南京理工大学学报,2003.10,27(5)：616～620
[27]张延教.高等动力学.南京：南京理工大学出版社,2008
[28]黄祥鹿,范菊.船舶与海洋结构运动的随机理论.北京：北京航空航天大学出版社,2005
[29]戴遗山,段文洋.船舶在波浪中运动的势流理论.北京：国防工业出版社,2008
[30]郭锡福,申国太.弹丸发射动力学.北京：兵器工业出版社,1995
[31]王航宇,王士杰,李鹏.舰载火控原理.北京：国防工业出版社,2006
[32]张福祥.火箭燃气射流动力学.北京：国防工业出版社,1988
[33]陆元九,郑元熙,钟如愚等.惯性器件.北京：中国宇航出版社,2009
[34]于海龙,芮筱亭,何斌等.舰炮发射与飞行动力学仿真研究.系统仿真学报,2007.3,19(5)：956～962
[35]芮筱亭,陆毓琪,陆文广等.自行炮发射动力学研究.兵工学报,2008.8,21：38-40
[36]孙木楠,马大为,张福祥.舰载火箭武器系统随机响应分析.弹道学报,1997.12,9(4)：10～14
[37]李俊,汪德虎,夏小华.舰艇摇摆对舰载火箭弹离炮口姿态的影响.弹道学报,2003.12,15(4)：17～21
[38]芮筱亭,陆毓麒.多体系统振动的传递矩阵法.宇航学报,1995(3)：41～47
[39]段齐骏,邱亚锋,张福祥.舰载武器装备发射精度与载体运动关系研究.弹道学报,2000.6,12(2)：60～64
[40]张勇.舰载武器发射角运动的解析算法.弹道学报,2000.3,7(1)：55～60
[41]于存贵,李自勇,王惠方.船载火箭炮发射动力学仿真.弹道学报,2007.6,19(2)：71～74
[42]徐伟国,毕世华,陈阵.发射装置支撑刚度对火箭弹初试扰动的影响研究.兵工学报,2008.6,29(6)：709～712
[43]杨帆,芮筱亭,王国平.非满管射击密集度试验方法.南京理工大学学报,2009.2,33(1)：83～87
[44]王国平,芮筱亭,陆毓琪.射序对多管火箭武器性能影响.南京理工大学学报,2004.8,28(4)：364～368
[45]何斌.多体系统传递矩阵法研究及其在发射动力学中的应用.南京理工大学博士学位论文.2005
[46]王汉平,方远乔.制导系统启控时刻对火箭弹初试扰动的影响研究.导弹与航天运载技术,2003,1：434～438
[47]霍克.国产新型舰艇的多用途舰载火箭炮.中国海军,2009.10：27～32
[48]刘丹.某多管火箭炮刚柔耦合多体发射动力学仿真研究.南京理工大学硕士学位论文.2009
[49]李积德.船舶耐波性.北京：国防工业出版社,1981
[50]徐明友.火箭外弹道学.北京：兵器工业出版社,1989
[51]宋丕极.枪炮与火箭外弹道学.北京：兵器工业出版社,1992
[52]贺北斗,林永明,曹听荣.火箭发射装置设计.北京：国防工业出版社,1988
[53]荣建德.水下运载器性能的分析与设计.北京：国防工业出版社,2008
[54]Bin He, Xiaoting Rui,Guoping Wang. Riccati Discrete Time Transfer Matrix Method of Multibody System for Elastic Beam Undergoing Large Overall Motion. Multibody System Dynamics,2007,18(4):579～598
[55]Bao Rong, Xiaoting Rui,Fufeng Yang,et al.Discrete Time Transfer Matrix Method for Dynamics of Multibody System with Real-time Control, Journal of Sound and Vibration,2010,329(6):627～643
[56]王国平,芮筱亭,杨帆等.多体系统传递矩阵法在多管火箭动力学中的应用.南京理工大学学报,2006,30(4)：434～438
[57]于存贵,乐贵高,马大为.提高船载火箭炮射击密集度研究.兵工学报,2007.6,28(6)：646～650
[58]段齐骏,张福祥.舰载多管火箭武器系统发射姿态控制对策.南京理工大学学报,2002.12,26(6)：595～598
[59]孙荣忠,孙冬余.舰载武器的最新发展趋势.舰载武器,2002,3：13-20
[60]王立红,张昆成,刘龙.随机误差对舰炮火控系统设计精度要求.火力与控制指挥,2003.10,28(5)：77～80
[61]韩珺礼,徐明友,沈坚平.多管火箭发射动力学普遍方程的研究.南京理工大学学报,1996,5
[62]芮筱亭,张延教,刘正福等.统一形式的弹丸运动微分方程及其讨论.兵工学报,1993(4)：23～27
[63]Cochran John E.Artillery Research Missile Launch Development Program. AD-771066, 1977
[64]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学.北京：高等教育出版社,2005
[65]芮筱亭,于海龙,何斌等.舰炮振动分析的多体系统有限元传递矩阵法.兵工学报,2007,28(9):1036～1040
[66]朵英贤.工程中的纵向振动.北京：机械工业出版社,1980
[67]芮筱亭,陆毓琪,何飞跃等.多体系统动力学离散时间传递矩阵法.动力学、振动与控制的研究,长沙：湖南大学出版社,1998
[68]倪振华.振动力学.西安：西安交通大学出版社,1990
[69]Rui xiaoting, He bin, etc. Discrete Time Transfer Matrix Method for Multibody System Dynamics. Multibody System Dynamics,2005,14(4):317-344
[70]陆佑方.柔性多体系统动力学.北京：高等教育出版社,1996
[71]Guoping Wang Xiaoting Rui, Fufeng Yang, etc. Dynamics Simulation and Optimization of Multibody System with random Parameters.International Conference on Mechanical Engineering and Mechanics 2007.Science Press USA Inc.,1019～1023
[72]王国平,芮筱亭,王广伟.射击精度评估新技术.现代防御技术,2008,36(4)：42～45
[2]王锋.舰载多功能火箭炮系统分析与研究.南京理工大学博士学位论文.2007
[3]芮筱亭,陆毓琪,王国平等.多管火箭发射动力学仿真与试验测试方法.北京：国防工业出版社,2003
[4]王国平.远程多管火箭动力学及其应用研究.南京理工大学博士学位论文.2004
[5]于子云.中国舰载火箭炮发展历程.现代舰船,2007(06B)
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