摘要：本论文在充分查阅次口径弹相关文献、资料的基础上，对相关旋转脱壳弹的结构进行了研究，提出了一种利用旋转脱壳技术改造现有130mm常规弹药使之能够适配155mm火炮的总体设计方案。并采用SolidWorks2016三维实体造型软件完成了次口径弹丸弹托部分各零部件的三维实体造型。并将各零部件及130mm弹丸结构示意图进行了总装装配。同时，本论文利用SOLIDWORKS Simulation有限元分析插件对弹体强度、弹丸飞出炮口后关键脱壳步骤进行了仿真分析。对弹托内部传递旋转运动的情况、弹丸在飞出炮口后的旋转速度进行了计算；并使用AutoCAD 2014软件完成了主要零部件的二维工程图纸的绘制。

关键词  次口径弹 总体方案 弹托 强度校核 脱壳过程

Title    Research on Launching Technology of Sub-caliber Rotating Bomb - Structural Design of Sub-caliber Rotating Bomb

Abstract：In this paper, on the basis of adequate research on the requirement and  progress at home and abroad an overall Sub-caliber Rotating Bomb plan was proposed which can make existing 130mm projectile fit 155mm artilleries. The three -dimensional solid models of the parts and the assembly of Sub-caliber Rotating Bomb were finished with SolidWorks 2016. And by using SolidWorks Simulation finite element analysis plug, the strength of the projectile and the shelling steps when the projectile fly out of the muzzle were analyzed. The computation of the rotation speed of the projectile flying out of the muzzle and the power transmitting condition in the sabot were finished. And the two-dimensional engineering drawing of the main parts were finished with AutoCAD 2014.

Keywords  Sub-caliber rotating bomb, Overall program, Sabot, Strength check，Shelling process

目   次

1  引言 1

1.1  研究背景及意义 1

1.2  国内外次口径弹发展现状 2

1.3  主要完成工作 7

2   总体方案设计 9

2.1  次口径旋转弹需满足的要求 9

2.2  次口径旋转弹总体设计方案 9

2.3  次口径弹弹托部分主要结构 11

3  次口径弹弹托部分设计 12

3.1  三维实体造型软件SolidWorks介绍 12

3.2  次口径弹前定心瓣设计 12

3.3  前定心带设计 13

3.4  前托设计 14

3.5  后托设计： 15

3.6  弹带设计 18

3.7  次口径弹装配设计 18

4  设计相关计算 19

4.1  导转侧向力 19

4.2  惯性力计算 21

4.3  弹丸旋转速度计算 22

4.4  弹托内“弹带”校核 22

5  设计方案验证 26

5.1  前定心环脱离验证 26

5.2  前定心环部削弱面剪切校核 27

5.3  弹托、弹丸装配体整体强度校核 27

5.4  后托脱离验证 29

6  设计方案改进 31

6.1  后托“膛线”部分改进 31

6.2  定心瓣及前托部分结构改进 32

6.3  后托结构改进 33

6.4  弹托底螺的改进 34

结  论 39

致  谢 40

参 考 文 献 41

1  引言

现代火炮的初速是火炮的一项重要指标，初速的大小直接影响了火炮的射程、威力、弹道高、准确度等指标，而利用火炮发射次口径弹丸是提高火炮初速的方法之一。现有的次口径弹绝大部分是次口径穿甲弹。目前各类次口径穿甲弹都采用在弹芯外部加装一个弹托的设计，利用弹托承受弹药发射是的火药燃气压力、火炮膛线对弹丸的倒转侧向力并将运动传递到弹芯上[1]，使弹芯在炮口在拥有较高的初速的同时也使弹芯的长径比进一步扩大。另外，对次口径旋转弹发射技术研究，也可以作为一种对改造使用现有火炮发射现有旋转弹的可能性的探索，拓展弹药与火炮的适配性。本课题主要针对现有口径较小旋转弹，在对弹丸改动尽可能少的情况下，通过对结构进行设计改进，使之能适应较大口径火炮发射。作为一次利用次口径弹技术改造现有弹药的可行性研究，也希望能为日后利用次口径技术改造现有弹药提供部分可供参考的理论依据。