阅读说明：本技术 一种膛口效率测试方法 (Bore port efficiency testing method ) 是由 李贵虎 肖南溪 段肖娜 陈安航 杨山川 张琳清 陈利华 郭张霞 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种膛口效率测试方法,通过在火炮后部设置碰撞板、钢球,采用碰撞法在制式火炮测试带、不带炮口制退器情况下发射专用减装药弹,随后进行相关计算,根据动量守恒和火炮设计理论,先计算出减装药弹时火炮自由后坐速度、后坐动能,随后求出减装药炮口效率η′<Sub>t</Sub>、全装药和减装药火药气体作用系数β和β′、炮口装置的结构特征量K,最后计算全装药炮口效率η<Sub>t</Sub>,减少了测量的环节,具有操作方便、测试工作量小、精度高的特点,可用于火炮炮口制退器设计与改进。(The invention discloses a muzzle efficiency testing method, which comprises the steps of arranging a collision plate and a steel ball at the rear part of an artillery, launching a special reduction charge bomb under the condition that a manufactured artillery testing device is provided with or without a muzzle brake by adopting a collision method, then carrying out related calculation, firstly calculating the free recoil speed and recoil kinetic energy of the artillery during reduction charge bomb according to momentum conservation and artillery design theory, and then calculating the reduction charge muzzle efficiency eta' t The gas action coefficients beta and beta' of the full-charge gunpowder and the reduced-charge gunpowder, and the structural characteristic quantity K of the muzzle device, and finally calculating the full-charge muzzle efficiency eta t The method reduces measuring links, has the characteristics of convenient operation, small testing workload and high precision, and can be used for designing and improving the artillery muzzle brake.)

一种膛口效率测试方法

技术领域

本发明属于火炮制退器领域，具体涉及一种膛口效率测试方法，针对 炮口制退器的效率进行测试的方法。

背景技术

炮口制退器是一种火炮身管附属装置，安装于身管前部，通过控制火 炮后效期火药燃气的速度与方向，用动量传递的方式使炮膛合力的冲量减 小，达到减小后坐动能减轻炮架的受力的目的。炮口制退器减少后坐部分 动能的量用炮口效率来表示，是炮口制退器设计的主要技术参数。

现行的测试方法按照GJB2972执行，有自由后坐台试验法和阻力功试验 法两种：自由后坐台试验法测试精度高，但自由后坐试验台由于建设费高 而仅在少数单位设置，测试时，往往需要将火炮和弹药进行长途运输，同 时还需专门制造专用工装，测试周期长、费用高。阻力功试验法误差较大， 根据相关研究，效率测试误差可能达到20％，主要原因未考虑射击中反后坐 装置发热消耗的动能，而用阻力功来替代了后坐动能，而火炮后坐越长、消耗的动能越大，误差也就会越大。同时，阻力功测试中不可避免存在后 坐位移测试误差、压力测试误差，进一步降低了测试的准确度，尤其是不 可避免的存在位移传感器安装误差以及射击过程中由于摇架与身管间隙造 成的距离误差，安装误差导致的位移误差统计见表1，尤其在10mm以内，误 差尤其大。

表1安装误差在不同后座长时引起的测量误差统计

发明内容

本发明的目的是提供一种膛口效率测试方法，解决现有炮口制退器测 试的难题。

本发明的技术方案为：一种膛口效率测试方法，其特征在于：具体包 括以下步骤：

步骤一、测定带炮口制退器与不带炮口制退器的火炮后坐部分重量 M_r、M₀；

步骤二、选配专用减装药，并准备弹药，测量减装药重量ω′；

步骤三、在火炮后部固定安装碰撞板，钢球通过绳固定在支架上，钢 球设置在碰撞板后方，背景板和高速摄像机分别设置在钢球两侧；高速摄 像机8用于记录钢球3在背景板7的位置；

步骤四、计算专用减装药发射情况下不带炮口制退器火炮后坐长λ′；

步骤五、先将钢球与碰撞板间距离设置为不带炮口制退器火炮后坐长 λ′；碰撞板2碰撞面应与火炮后坐方向垂直，

步骤六、在不带炮口制退器时射击专用减装药弹，碰撞板与钢球的碰 撞，通过高速摄像机记录钢球的位置进而计算钢球的速度w′，期间监测弹 丸初速V′；

步骤七、调整碰撞板与钢球的距离λ′_r：

其中，S为炮口制退器工作腔长度；

步骤八、在安装炮口制退器时射击专用减装药弹，碰撞板2与钢球3的 碰撞，计算钢球的速度w′_r，期间监测弹丸初速V′_r；

步骤九、计算出带和不带炮口制退器时，火炮自由后坐速度w′_r和w′；

步骤十、求出带和不带炮口制退器时，火炮自由后坐动能E′_r和E′：

步骤十一、求出发射减装药弹时炮口制退器效率η′_t；

步骤十二、计算全装药和减装药火药气体作用系数β和β′；

步骤十三、计算炮口装置的结构特征量K；

步骤十四、计算全装药炮口效率η_t。

有益效果：本发明通过在制式炮架上射击减装药弹的方法来进行，采 用碰撞法在制式火炮测试带、不带炮口制退器情况下发射专用减装药弹， 随后进行相关计算，根据动量守恒和火炮设计理论，先计算出减装药弹时 火炮自由后坐速度、后坐动能，随后求出减装药炮口效率η′_t、全装药和减 装药火药气体作用系数β和β′、炮口装置的结构特征量K，最后计算全装药炮 口效率η_t，减少了测量的环节，具有操作方便、测试工作量小、精度高的特点，可用于火炮炮口制退器设计与改进。

附图说明

图1为本发明测试原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，对本发明的具体实施方式 作进一步详细描述。

本发明提供一种膛口效率测试方法，具体包括以下步骤：

步骤一、测定带炮口制退器与不带炮口制退器的火炮后坐部分重量 M_r、M₀；

步骤二、选配专用减装药，并准备弹药，测量减装药重量ω′。

步骤三、制作碰撞板2、钢球3、绳4、支架5、收容器6、背景板7；

碰撞板可安装于火炮1上，其表面淬火，厚度不小于30mm，称重(重量 计入后坐部分重量中)；

钢球3中间留有φ1的通孔，钢球整体淬火，直径为φ16mm-φ25mm，并 称重；

绳4为采用碳纤维材质，直径φ0.8mm，绳4一端通过孔与钢球3连接， 安装时通过螺纹紧固胶进行紧固。

支架5用于固定绳4，采用金属制，安装于地面。

收容器6为复合结构，朝向钢球一面采用泡沫塑料，另一面为金属板， 通过粘结剂等方式结合，支架6安装于地面。

背景板7为一块安装于地面的金属板，设置有刻度，可显示钢球所在位 置；火炮射击时，碰撞板2与钢球3的碰撞，由于钢球3重量远小于后坐部分 重量，钢球将获得接近火炮自由后坐速度两倍的速度向通过绳4绕支架5旋 转并被收容器6收纳；

步骤四、计算专用减装药发射情况下不带炮口制退器火炮后坐长λ′；

步骤五、按图1安装火炮1以及碰撞板2、钢球3、绳4、支架5、收容器6、 背景板7和高速摄像机8，碰撞板2碰撞面应与火炮后坐方向垂直，先将钢球 与碰撞板间距离设置为不带炮口制退器火炮后坐长λ′；

步骤六、在不带炮口制退器时射击专用减装药弹，碰撞板2与钢球3的 碰撞，由于钢球3重量远小于后坐部分重量，钢球将获得接近火炮自由后坐 速度两倍的速度向通过绳4绕支架5旋转并被收容器6收纳，期间，高速摄像 机8可记录钢球3在背景板7的位置，通过高速摄像机记录钢球的位置进而计 算钢球的速度w′，期间监测弹丸初速V′；

步骤七、调整碰撞板与钢球的距离λ′_r，其中，λ′_r按公式(11)进行计 算：

式中：

λ′_r——发射减装药弹时带炮口制退器后坐部分重量自由后座长，m；

λ′——发射减装药弹时不带炮口制退器后坐部分重量自由后座长，m；

S——炮口制退器工作腔长度，m；

步骤八、在安装炮口制退器时射击专用减装药弹，碰撞板2与钢球3的 碰撞，由于钢球3重量远小于后坐部分重量，钢球将获得接近火炮自由后坐 速度两倍的速度向通过绳4绕支架5旋转并被收容器6收纳，期间，高速摄像 机8可记录钢球3在背景板7的位置，通过高速摄像机记录钢球的位置计算钢 球的速度w′_r，期间监测弹丸初速V′_r。

步骤九、依据公式(12)、(13)，计算出带和不带炮口制退器时，火炮 自由后坐速度w′_r和w′：

式中：

M′_r—发射减装药弹时带炮口制退器的后坐部分重量(含减装药火药重 量的一半)，kg；

M′——发射减装药弹时不带炮口制退器后坐部分重量(含减装药火药 重量的一半)，kg；

m——钢球质量，kg；

w′_r——在发射减装药弹时带炮口制退器后坐部分撞击后获得的钢球3 速度，m/S；

w′—在发射减装药弹时不带炮口制退器后坐部分撞击后获得的钢球3 速度，m/S；

w′_r—在发射减装药弹时带炮口制退器后坐部分的后坐速度，m/S；

w′—发射减装药弹时不带炮口制退器后坐部分撞击后获得的速度，m/S；

步骤十、根据公式(14)、(15)求出带和不带炮口制退器时，火炮自 由后坐动能E′_r和E′：

式中：

E′_r——发射减装药弹时带炮口制退器后坐部分自由后坐动能，J(耳)；

E′——发射减装药弹时不带炮口制退器后坐部分自由后坐动能，J (耳)；

步骤十一、根据公式(16)求出发射减装药弹时炮口制退器效率η′_t；

步骤十二、计算全装药和减装药火药气体作用系数β和β′；

1)查表法求取全装药弹丸速度为V₀；

2)按公式(17)求发射减装药弹时弹丸初速V′₀；

3)按公式(18)、(19)、(20)计算全装药火药气体作用系数β：

V₀＜600m/S时，

600m/S≤V₀≤800m/S时，

800m/S＜V₀时，

4)按公式(21)、(22)、(23)计算减装药火药气体作用系β′

V′₀＜600m/S时，

600m/S≤V′₀≤800m/S时，

800m/S＜V′₀时，

步骤十三、依据公式(24)计算炮口装置的结构特征量K；

式中：

ω′——减装药重量，kg。

M_q——弹丸重量(取弹丸标称值)，kg。

步骤十四、依据公式(25)计算全装药炮口效率η_t

式中：

M_r——带炮口制退器火炮后坐部分重量(含全装药火药重量的一半)，Kg；

M₀——不带炮口制退器火炮后坐部分重量(含全装药火药重量的一半)，Kg；

ω——全装药火药重量，kg。

自此，就完成了炮口制退器效率的测试。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干 改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。