火炮单筒身管设计
单筒身管设计教师：徐亚栋孙天云09015104252012年5月19日星期六（1）口径：121.92d m m = （2）炮弹断面积：21.192S dm = （3）弹丸行程长：lg 35.21dm = （4）药室容积：307.5W dm = （5）药室长： 4.74l dm =ys （6）弹丸重：21.76q kg = （7）装药重： 4.75kg ω= （8）铜柱测压：()280M P m p T = （9）膛压与时间表：一． 高低温压力曲线：1.考虑弹丸旋转和摩擦力的次要功系数：1 1.02ϕ=30027.5dm2==6.29195dm 1.192dmW l S=．药室自由容积缩颈长：0 6.29195dm ==1.327424.74dmysl l χ=3.药室扩大系数：334.75kg kg ==0.63333dm7.5dmW ω∆=4.装填密度：35.21dm ==5.596046.29195dmg g l l Λ=5.弹丸相对行程长：()115.59604 1.327426.0.481302(1 5.59604)21g g χλΛ++===++Λ1系数：()115.59604 1.327427.0.320873(1 5.59604)31g g χλΛ++===++Λ2系数：8. 4.7435.2139.9539.952632.7740121.921.05sg ys g sg a l l l dm dm dm l dm d m ma =+=+=<==<=系数：则：24.759 1.050.32087 1.1200421.76kg a qkgωϕλ=+=+⨯=：次要功系数：10.数据放大： 序号为26，则()28026306m T p M P a M P a M P a=+=()1.12 1.12306342.72tm m T p p M Pa M Pa==⨯=111 4.75 1.02(1)(10.48130) 1.00451.0221.76 1.12004tm m m mkg p p p p q kgϕωλϕϕ=+=+⨯⨯=⨯342.72341.184671.00451.0045tm m p M P a p M P a ===老师给的数据最大平均压力为：257.89999MPa则放大系数为341.18467MPa/257.89999MPa =1.322934014 11．弹底压力：11110.93341333111 4.75 1.0713367451133 1.0221.76d p p p p pkg qkgωϕ====++⨯⨯0.933413331弹底压力相对于膛压的放大系数：12.时间与行程关系:2-621537.0510p dd d l S p p d tqϕ==⨯d p 是时间的函数，根据数据分成三段拟合：1) 第一段：直线，从t=0~0.002252s ：68980.1925436.30442079d p kt b t =+=+代入二阶微分方程并一次积分得：211537.05(68980.1925436.30442079)2pdl v t t C dt ==⨯⨯++ 二次积分得：321211537.05(68980.1925436.30442079)62p l t t C t C =⨯⨯+⨯++边界条件：100,C =0t v ==时，则20 4.74=0.474m ,C =0.474p ys t l l dm m ===时，则则：3211537.05(68980.1925436.30442079)0.47462p l t t =⨯⨯+⨯+2）第二段：抛物线，从t=0.002252s~0.00485s ：用matlab 拟合得：22-38229200 t + 316399.5t-335.8905d p at bt c =++= 拟合曲线与实际点对比图：代入二阶微分方程并一次积分得： 32311537.0538229200316399.5335.8905t 32pdl v t t C dt ⎛⎫==⨯-⨯+⨯-+ ⎪⎝⎭二次积分：43234111537.0538229200316399.5335.8905t1262p l t t C t C ⎛⎫=⨯-⨯+⨯-⨯++ ⎪⎝⎭边界条件：23230.0022521537.05(68980.192540.00225236.304420790.002252)211537.0538*******.002252316399.50.002252335.89050.00225232t s v C ==⨯⨯⨯+⨯⎛⎫=⨯-⨯⨯+⨯⨯-⨯+ ⎪⎝⎭时，则：3191.3658806C =4324320.002252111537.0538*******.002252316399.50.002252335.89050.002252191.36588060.002252126211537.05(68980.192540.00225236.304420790.002252)0.474=0.5939571662p t s l C =⎛⎫=⨯-⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯+⨯+ ⎪⎝⎭=⨯⨯⨯+⨯⨯+时，则：4C =0.340982542432111537.0538229200316399.5335.8905191.36588060.3409825421262p l t t t t ⎛⎫=⨯-⨯+⨯-⨯++ ⎪⎝⎭3）第三段：直线，从t=0.00485s~0.0110 78s用matlab 拟合得：41562.1t+489.7184d p kt b =+=-实际点与拟合曲线对比图：代入微分方程并一次积分得： 251537.0541562.1t +489.7184t +C 2pdl v dt ⎛⎫==⨯-⨯ ⎪⎝⎭二次积分得：325611537.0541562.1t +489.7184t+C 62p l t C ⎛⎫=⨯-⨯⨯+ ⎪⎝⎭边界条件：25320.004851537.0541562.10.00485+489.71840.00485+C 211537.0538*******.00485316399.50.00485335.89050.00485191.365880632pt s dl v dt =⎛⎫==⨯-⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯-⨯⨯+⨯⨯-⨯+ ⎪⎝⎭时，则：5478.8282932C =-3264320.0048511537.0541562.10.00485+489.71840.00485478.82829320.0048562111537.0538*******.00485316399.50.00485335.89050.00485191.36588060.004850.34098251262p t s l C =⎛⎫=⨯-⨯⨯⨯⨯-⨯+ ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯-⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯+⨯+ ⎪⎝⎭时，42则：6 1.09612115C =3211537.0541562.1t +489.7184t478.8282932 1.0961211562p l t ⎛⎫=⨯-⨯⨯-+ ⎪⎝⎭弹底压力随行程变化曲线：1.09038m m L =1.5 1.09038m 1.5121.92 1.27326m L d mm m +=+⨯=由于无法计算出燃烧结束点：k L则简化的高低温压力曲线由两条直线段组成，由三个点确定：（最高温度膛底压力点、最高温度弹底压力点、炮口压力点）可以看出，这样设计偏安全324.750.633337.5341.1846693479.11538698066.5m kg W dmM Pa kgfp cmPaω∆=====则查表得：0.00350.0035 1.500.00525kt I m m ==⨯=()()50110.0052535341.184669403.8773519P mt m p m t p M Pa M a +=+∆=+⨯⨯=5050111(1)1.0045403.8773519P 405.6984tm mp p M a M Pa q ϕωλϕϕ++=+=⨯=50501403.8773519P 376.98450441 1.071336745(1)3mdmp M a pM Pa qωϕ++===+炮口点行程： 4.7435.21 3.995g ys g L l l dm dm m =+=+=为了偏安全，延伸至： 4.0L m =可得三点坐标为：()()()0,405.70,1.27,376.98,4,154.11高低温压力曲线近似为：曲线由方程组确定：22.6142405.700 1.5 1.2732681.6374480.6595 1.273264d p p m d p p p l l L d m p l m l m=-+→≤≤+=⎧⎪⎨=-+→≤≤⎪⎩线膛部至炮口部安全系数可由方程表示：0.32290.6889p n l =+由于采用简化的高低温压力曲线，膛线部到炮口部设计偏安全则安全系数变为：选择23个横截面，计算得到如下数据：可得身管理论强度曲线：三．材料选择：假设所用炮钢比例极限为850p M Paσ=四．身管理论外形确定：37.5, 4.74201.462 o ysysW dm l dmd m m=====a=21ar r=身管理论尺寸：身管理论外形：五．身管外形调整与制图：三维图：二维图：调整后身管内外径：六． 身管强度校核：222112221322s pr r P r r σ-=+1s s P n p=身管内外径与行程关系内径：第一段（圆锥）： 1-13.6054202p d l =+，00.294p l m ≤≤ 第二段（圆锥）： 1-422.2222322.1333p d l =+ ，0.2940.474p m l m ≤≤第三段（圆柱）： 1122d = ，0.474 3.995p m l m ≤≤外径：第一段（圆柱）： 2384d = ， 00.474p l m ≤≤第二段（圆锥）： 2 -155.1940457.5620p d l =+ ，0.474 1.273p m l m ≤≤第三段（圆锥）： 2 -33.9120 303.1700p d l =+ ，1.273 3.75p m l m ≤≤第四段（圆柱）： 2176d m m = ，3.75 3.995p m l m ≤≤校核数据：。
浅谈火炮身管加工工艺
（ ２ ） 替代炮管 电镀铬的衬管技术。 美 国陆军为淘 ５ ｍ ｍ 自紧处理中施加压力 的方法包括 ： 水压法 、 棒压 汰含 六价 铬 的炮管 电镀铬 工艺 ，已验证 了 ２ 法及气压法。利用超高水压机 ， 可以制成耐一万个标 Ｍ２ ４ ２ “ 丛 林 之 王” 中 口径火 炮 采 用 Ｔ ａ 一 １ ０ Ｗ 衬 管 的可 准大气压的超高压身管。经过 自紧处理 的身管 ， 其内 行性。在尤马试验场进行的试验 已证实 ， 与炮管镀铬 外径 再 受 到机 械 加 工 时 ， 一部 分 应 力 被 消除 ， 随之 产 相 比， 抗烧蚀寿命至少可提高三倍。 生膨胀 、 收缩 。因此 ， 在加工工序和加工方法上要下
身 管加 工 工 艺 ， 并 对 国外 最新 进 展 进 行 了分 析 ， 以期
对 国内相关行业的生产发展起到一定 的促进作用 。
２ Ｏ 世纪 ６ ０ 年代后 ， 身管 自紧技术成熟并真正受 到重视。英 国 Ｌ ７ 式１ ０ ５ 毫米坦克炮率先采用了身管
自紧技 术 。 之后 ， 德国“ 豹” Ｉ 坦克 、 美 国 Ｍ６ ０ 坦 克 的 主
１ 身管材料
对锻造身的钻头和钻孑 Ｌ 刀具。为 了确保钻 出的孔
的尺寸精度 和表面光 洁度 ，研 削等精细加工是不可 高膛 压火炮 对 内膛 的强度 和韧 性有 极 高的 要 缺少 的， 所 以要有适合各种类型炮管的研削工具。用 求， 身管加工的第一个难题是材料的选择和冶炼。早 于深孔加工 的机床都是很复杂的专用机床 ，加工炮 期 的火炮主要是 由青铜或铁 等金属材料铸造而 成 ， 管膛孔能达到很高的精度 ， 是火炮加工的利器。 随着 ｌ ９ 世纪后半期转炉炼钢法的发 明 ， 火炮开始采 ２ ． ２ 自紧 工艺 用 大型铸钢制造炮身 ， 不久之后 ， 又研制 出高强度合 高膛压火炮大多采用 自紧身管。 自紧工艺是在 金 钢用 于炮 身 的制作 。 镗孑 Ｌ 直径基本达到要求 ，即在 内膛半精加工 的过程 电渣重熔是为 了满足炮身合金 钢精炼要求而诞 中进行 。 自紧是在普通单筒身管 内通过特殊工艺使 生 的一 种 工 艺 ， 精炼 过 的特 种 钢 ， 再 经 过 电渣 重 熔 工 炮管 由内向外产生一定的塑性变形 ，这样身管外层 艺可 以去掉残留的少量硫 、磷等对 火炮强度和韧性 使 身管的承压能力增 有害 的元 素 ， 使钢 的纯度更高 ， 以满 足身管的要求 。 对 内层产生压力 ，在射击时 ， 可以有效减小身管厚度 ， 进而降低火炮全重。由 现代火炮身 管材料都采用合金钢 ，常以中碳镍 铬铂 大 ， 系合 金 钢 为 主 ， 也 有增 加 少量 的 钒做 改性 钢 。本 文 针 于 自紧 ，内层 的压 缩 预应 力 可 以阻 止疲 劳 裂 缝 的 扩 增 大 了疲 劳寿 命 。 对火炮身管加工工艺 的发展现状 ，介绍 了传统典 型 大 ，
122mm炮身设计说明书1
1 绪论1.1 火炮未来发展方向20世纪70年代以来，随着微电子技术、新材料、新能源在军事上的广泛应用，火炮的自行化、自动化、系统化程度越来越高，侦查、指挥手段不断更新，弹药更加多样化。
现代火炮系统的战术技术性能有了很大的发展。
比如，伴随微电子技术和计算机技术的发展，炮兵侦查仪器设备逐步形成了以光电技术为主的光学、激光、雷达、声测、电视、红外等先进侦查仪器构成的远中近结合，地面与空中结合，全方位、全天时，品种齐全、手样多段的侦查体系。
如今，正在研究和发展中的有液体发射药炮、电热炮、电磁炮、激光炮、射束炮等。
与现代火炮相比，未来火炮的结构及性能可能有较大的变化，具体来说可能体现在以下几方面：(1)发射技术取得新的进展。
首先是发射能源的多样性，即不仅采用固体化学能源，而且可能采用液体化学能源、电磁能源、电热化学能源及某些组合能源。
(2)减载技术将取得新得进展，磁流变、电流等技术可能应用于火炮反后坐装置，克服传统炮口制退器效率的限制。
(3)新材料的应用将有助于解决长期困扰火炮技术发展的固有问题，如身管内膛的烧蚀磨损、威力与机动性的矛盾等。
(4)原理性、结构性的创新，使现代火炮的结构发生重大变化。
(5)数字化火炮、智能弹药以及传感器引爆弹药等技术的发展使火炮系统综合作战效能得到大幅提高。
(6)火炮的作战对象、作战环境可能得到拓展，水中火炮、天基火炮等新型火炮可能相继出现，未来火炮具有摧毁敌方鱼雷、潜艇、卫星等功能。
总之，随着兵器科学技术的发展以及现代科技在兵器科学中的应用，火炮技术成为技术的综合体，它涉及能源、机械、材料、控制、光学、电子、通信和计算机等诸多学科，随着多种新概念武器的出现，表征火炮的各种属性正在发生根本性的变化。
1.2 炮身结构炮身是火炮的一个主要部件，包括身管、炮尾、炮口制退器、等零件。
它的主要作用是承受火药气体压力和引导弹丸的运动。
炮身设计主要包括强度计算和结构设计。
结构设计又包括膛内结构设计和外部结构设计。
122mm炮身设计说明书1
1 绪论1.1 火炮未来发展方向20世纪70年代以来，随着微电子技术、新材料、新能源在军事上的广泛应用，火炮的自行化、自动化、系统化程度越来越高，侦查、指挥手段不断更新，弹药更加多样化。
现代火炮系统的战术技术性能有了很大的发展。
比如，伴随微电子技术和计算机技术的发展，炮兵侦查仪器设备逐步形成了以光电技术为主的光学、激光、雷达、声测、电视、红外等先进侦查仪器构成的远中近结合，地面与空中结合，全方位、全天时，品种齐全、手样多段的侦查体系。
如今，正在研究和发展中的有液体发射药炮、电热炮、电磁炮、激光炮、射束炮等。
与现代火炮相比，未来火炮的结构及性能可能有较大的变化，具体来说可能体现在以下几方面：(1)发射技术取得新的进展。
首先是发射能源的多样性，即不仅采用固体化学能源，而且可能采用液体化学能源、电磁能源、电热化学能源及某些组合能源。
(2)减载技术将取得新得进展，磁流变、电流等技术可能应用于火炮反后坐装置，克服传统炮口制退器效率的限制。
(3)新材料的应用将有助于解决长期困扰火炮技术发展的固有问题，如身管内膛的烧蚀磨损、威力与机动性的矛盾等。
(4)原理性、结构性的创新，使现代火炮的结构发生重大变化。
(5)数字化火炮、智能弹药以及传感器引爆弹药等技术的发展使火炮系统综合作战效能得到大幅提高。
(6)火炮的作战对象、作战环境可能得到拓展，水中火炮、天基火炮等新型火炮可能相继出现，未来火炮具有摧毁敌方鱼雷、潜艇、卫星等功能。
总之，随着兵器科学技术的发展以及现代科技在兵器科学中的应用，火炮技术成为技术的综合体，它涉及能源、机械、材料、控制、光学、电子、通信和计算机等诸多学科，随着多种新概念武器的出现，表征火炮的各种属性正在发生根本性的变化。
1.2 炮身结构炮身是火炮的一个主要部件，包括身管、炮尾、炮口制退器、等零件。
它的主要作用是承受火药气体压力和引导弹丸的运动。
炮身设计主要包括强度计算和结构设计。
结构设计又包括膛内结构设计和外部结构设计。
火炮设计理论(炮身设计)
§2.1 概述
药筒分装式药室： 适用于药筒分装式炮弹的药室，先装弹丸，再装药筒及 发射药。 药室结构形状由药筒的外形结构形状确定。
药筒分装式药筒有两种结构形式： 一种与定装式药筒相同，仅药筒口部较短； 另一种药筒仅有药筒主体。 对应第一种药筒，药室也与定装式药室相同，仅园柱部 较短； 对应第二种药筒，药室仅由药室主体（基本锥体）和园 柱部组成。
§2.1 概述
4 身管寿命
4.1 身管寿命 火炮在按规定射击条件射击，身管在丧失要求的功能、 安全性或毁坏之前，所发射的当量全装药炮弹数。 4.2 身管主要失效现象 炸膛； 胀膛； 膛线剥落； 炮膛挂铜。
§2.1 概述
4.3 身管寿命分类
烧蚀寿命 烧蚀寿命终止标准： ①初速下降百分数超过规定值（5%～10%）。一般可以通 过测量药室增长量来评定烧蚀寿命等级。 ②射击密集度超过规定范围（如散布面积超过8倍）。
§2.1 概述
2 炮身的结构设计 2.1 内膛结构
药室部 坡膛
导向部
§2.1 概述
2 炮身的结构设计 2.1 内膛结构
2.2.1 药室： 发射前容纳/承装发射药(及药筒)；击发后提供火药正 常燃烧空间的炮膛部分。 药室容积由内弹道设计确定，药室结构形状取决于炮弹 结构及装填方式等。 药室分为药筒定装式药室、药筒分装式药室、药包分装 式药室。
主讲：张相炎 教授
南京理工大学火炮教研室
联系电话：84315581
第二章 炮身设计
§2.1 概述
1 炮身 1.1 炮身 1.2 炮身的作用 1.3 炮身的组成 完成炮弹的装填和发射，并赋予弹丸 初速和方向的火炮主要部件。 承受火药气体压力，引导 弹丸运动。 炮尾
身管
炮闩
某超高射速武器身管设计方法
金属风暴身管设计包括结 构设计 和强度设计 ， 结构设计又包括外部结构设计和 内膛结构设计 。由
最大膛压 Ｐ ｍ 、 装填密度 △、装 填参数 Ｂ 、膛压 曲线 （ ｆ 曲线 ） 、 弹丸行程长 、 药室长 、 药室扩大 系
于金属 风暴武器 的弹 丸和发射 药是 串装在 内膛 中 数 ， 由炮膛设 计获得身管各截面 的外半径 ｒ ２ ， 采用 的， 故为 了保证装药和装填弹丸的方便性 ， 其内膛设 的是硝化甘油系火药并使用护膛剂。 计必 须 为滑 膛结 构 ， 即 内膛无 膛 线 。 在充分研究内弹道方程组 的基础上 ， 运用 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ
《 装备制造技术￣ ２ ０ １ ４ 年第 ２ 期
必需的 Ｈ 曲线 。
超高射速武器有着广泛的应用前景 ，但 由于主
由 Ｈ 曲线可 以看 出在 ２ ０ ０ ０ ０发 的时候 金属 客观条件的限制 ， 成为部队的制式武器 ， 在现代军事 风暴 武 器 内膛所 受 的膛 压 最 大 ， 达 到约 ２ ２ ０ ＭＰ ａ 。 由 战争 中大放光彩 ， 还需要一定的时间。 于火药燃气 的腐蚀作用和在高温时向前飞行 的弹丸
３ ０ ｍ ｍ口径 的金属风暴武器系统采用单筒身管 ，
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ ２ — ０ ６
这一有力 的专业数学编程软件工具 ，得出身管设计
作者简介 ： 望经纬（ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 山西太原人 ， 研究方 向 ： 现代武器装备维修保 障技术 。 ２ ６ ２
与任何一项新兴技术一样 ，金属风暴技术还有 对 内膛 的磨损作用 ，身管内膛应该选用耐磨耐高温 许多技术尚待完善 ， 包括物理学 、 弹道学等多方面 的 耐腐 蚀的技术材料做成。拟选用 ３ ８ Ｃ ｒ Ｍ ｏ Ａ １ Ａ作为制 问题。身管设计需要解决的关键技术如下 ： （ １ ） 身管中串联 弹丸和弹药的快速装填与匹配， 按 照平均 压力法 来设 计 身管 ， 由 于 在 达 到 即要保证一定的火力持续性 。 ２ ０ ０ ０ ０发 ／ 秒得时候 内膛环境最恶劣 ， 故以身管能够 （ ２ ） 身 管结 构 与 弹丸 结构 的协调 问 题 ， 即要 实 现 弹丸固定与可靠闭锁。 承受 ２ ０ ０ ０ ０发 ／ 秒得时候来设计身管 。由于弹丸是 串联 在身管之 内， 且两发弹之 间的间隔很 小 ， 内膛环 （ ３ ） 电点火装置和 弹丸 的发射控制装置在身管
火炮膛线设计
火炮膛线设计
“火炮膛线设计”的含义：
火炮膛线设计是针对火炮内膛表面的专门设计。
膛线在火炮中起到了关键的作用，使得弹丸在发射时能够获得旋转，这不仅增加了弹丸的稳定性，还有助于提高射击的精准度和射程。
火炮膛线设计的两个实例：
1.膛线的形状：常见的膛线形状有直线形和螺旋形。
螺旋形膛线使弹丸获得
旋转速度，使其更加稳定。
2.膛线的深度和宽度：这些参数决定了弹丸旋转的速度和稳定性。
过深的膛
线可能导致炮管寿命缩短，而过浅的膛线可能无法给予弹丸足够的旋转速度。
总结：火炮膛线设计是指针对火炮内膛表面的专门设计，其目的是使弹丸在发射时能够获得旋转，从而增加其射击的稳定性和射程。
这一设计涉及多个参数，如膛线的形状、深度、宽度等，需进行综合权衡以确保火炮的性能达到最佳。
《火炮设计理论》课程内容
《火炮设计理论》课程内容（重点△，难点★，自学◇）1 绪论1.1 火炮设计理论的地位和作用1.1.1火炮设计理论1.1.2火炮设计理论的地位1.1.3火炮设计理论的作用1.2 火炮设计理论的主要内容1.2.1火炮系统分析1.2.2火炮总体设计1.2.3火炮主要零部件设计1.3 本课程的学习方法与要求1.3.1学习方法1.3.2要求2 炮身设计△★2.1 概述2.1.1炮身2.1.2炮身结构设计2.1.3炮身强度设计2.2 单筒身管设计△★2.2.1厚壁园筒理论★2.2.2单筒身管的强度极限2.2.3身管理论强度曲线2.2.4单筒身管设计2.3 双层身管设计◇2.3.1双层身管2.3.2双层身管应力分析★2.3.3双层身管的强度极限2.3.4双层身管设计程序2.4 自紧身管设计△★2.4.1自紧身管2.4.2自紧身管的应力分析★2.4.3自紧曲线2.4.4自紧身管设计3 反后坐装置设计△3.1 概述3.1.1反后坐装置及其作用3.1.2反后坐装置的典型结构3.1.3反后坐装置设计任务3.2 火炮发射时动力分析△3.2.1火炮发射时受力分析3.2.2火炮射击时的静止性和稳定性3.2.3火炮射击时的运动分析3.3 复进机设计3.3.1复进机的作用3.3.2复进机设计3.4 制退机设计△3.4.1液压制退机工作特点3.4.2液压制退机的基本原理★3.4.3节制杆式制退机设计3.5 复进节制器设计◇3.5.1复进节制器3.5.2复进节制器设计3.6 炮口制退器效率计算3.6.1炮口制退器的工作原理3.6.2炮口制退器的类型3.6.3炮口制退器效率计算★4 自动机设计△4.1 概述4.1.1自动机及其组成4.1.2自动机类型及其工作原理△4.1.3自动机的发展方向4.2 自动机构动力学△4.2.1简单自动机构运动微分方程4.2.2复杂自动机构运动微分方程推广4.2.3结构参数计算★4.2.4构件间的撞击计算4.2.5自动机运动微分方程的求解4.2.6自动机的动力学模拟4.3 自动机结构设计△4.3.1开闩机构设计4.3.2 炮闩设计4.3.3供输弹机构设计★4.4 导气式自动机◇4.4.1导气式自动机工作原理4.4.2导气式自动机分类4.4.3气室压力计算4.5 浮动自动机◇4.5.1浮动原理4.5.2浮动自动机4.5.3弹簧液压浮动机设计4.5.4浮动稳定性5 炮架设计5.1 概述5.1.1炮架及其作用、组成、类型5.1.2炮架设计的主要内容5.1.3炮架结构设计5.1.4炮架强度设计5.2 架体设计5.2.1架体结构设计△5.2.2架体受力分析5.2.3架体强度分析5.3平衡机设计5.3.1平衡原理5.3.2平衡机设计5.3.3平衡补偿5.3.4平衡性能调整5.4瞄准机设计5.4.1瞄准与瞄准机5.4.2瞄准机结构设计5.4.3瞄准机传动设计5.4.4瞄准机强度设计5.5自行火炮炮塔设计5.5.1炮塔设计基本概念5.5.2炮塔总体设计5.5.3炮塔主要部件设计5.6运动体与底盘设计5.6.1概述5.6.2发动机选择5.6.3传动系设计5.6.4行驶系设计6 火炮总体设计◇6.1 概述6.1.1 火炮研制的一般程序6.1.2 火炮战技指标6.1.3 火炮主要示性数6.2 火炮系统分析6.2.1 火炮系统分析的任务6.2.2 火炮系统分析方法6.3 火炮总体设计6.3.1 火炮总体设计的内容6.3.2 火炮总体设计技术。
火炮设计理论.
r
p
切向应力
r22 2 p s ln r 2r 2 2
r22 2 p s 2r22
2 r22 r 2
r2 2r22
r t s 1 ln r 2r22
2 2
2
r s ln 2r 2 r 2
→全弹状态
W2↑→Z↑→提高强度越明显
§2.4 自紧身管设计
2.3 残余应力（制造应力） 自紧时，在自紧压力P1作用下，身管从内表面开始出现塑性 变形，并且最终身管壁内形成塑性区和弹性区。并且身管壁内 存在径向应力（压力）p和切向应力σ t 。 卸去自紧压力P1时，由于身管内存在塑性变形，因此在卸载 过程中自紧身管内存在残余应力，也就是制造应力或预应力。 卸载过程是弹性卸载，相当于在一个内径为r1、外径为r2 ，的 弹性园筒上加一个-P1，而在身管内形成附加应力。附加应力 与自紧应力的迭加就形成残余应力。
1 2 1 2 1 2
2 m t p s
式中，2τm称为第三强度理论的相当应力。
§2.4 自紧身管设计
2.1 补充假设 （1）身管材料的拉伸和压缩特性一样； 这条假设就是为了略去鲍辛格效应的影响 （2）材料塑性变形后应力不增加； 这条假设就是为了忽略材料强化（硬化）现象的影响
半弹性状态
P1 K s ln
r2 r1
K 1.08
K 1.08 ~ 1.15
r22 2 P1 K s ln 2r 2 r1 2
§2.4 自紧身管设计
（5）说明 1）ρ 的影响
W22 W2 r22 2 ln ln W 2 s r1 2r2 2W22 P1
火炮设计理论-武器发射工程教学大纲
《火炮设计理论》课程教学大纲课程代码：110441002课程英文名称：Artillery design Theory适用专业：武器发射工程课程总学时：48 讲课：42 实验：6 上机：0大纲编写（修订）时间：2017年5月一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是武器发射工程专业的必修专业课，是本专业的学位课程。
内容涉及火炮结构设计的基本理论和设计准则。
重点介绍火炮炮身的基本知识和炮身种类构造特点及设计理论。
通过本课程的学习，使学生能够理解火炮的基本构成和作用特点，具有能够进行火炮炮身分析和设计的能力。
为培养学生将来从事火炮设计与生产工作奠定基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求重点掌握火炮系统的组成。
掌握火炮身管的设计理论。
了解火炮的各个组成部分的特性和相互作用的关系。
使学生具有分析和火炮总体结构的能力，具有设计火炮身管的能力。
（三）实施说明本教学大纲是依据本科生武器发射工程专业的2017版教学计划而编写。
在教学中应采用先进的、直观的教学手段——多媒体教学，以使学生很容易理解教学内容。
（四）对先修课的要求枪炮内弹道学等相关课程（五）对习题课、实验环节的要求重点章设有1-2道习题，以巩固所学内容。
（六）课程考核方式1．考核方式：考试。
2．考试方法：笔试，闭卷。
3．课程总成绩：期末考试成绩、实验成绩，平时考核（包括中期考试、作业、小测验、提问以及出勤等）、上机环节考核成绩的总和。
其中期末笔试成绩占70%，平时考核占20%。
实验占10%.（七）参考书目《炮身设计》，中北大学翻印《火炮设计理论》，张相炎等，北京理工大学出版社，2005二、中文摘要本门课程是武器发射工程专业的基础必修课，它包含了火炮设计的基本理论。
重点在于火炮身管的基本理论、类型及结构特征。
通过本门课程的学习，学生能理解火炮身管的基本理论、类型及结构特征，从而提高学生设计火炮的能力。
三、课程学时分配表四、教学内容及基本要求第1部分火炮系统的概念及构成总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0具体内容：1）火炮概述;2）火炮的战术技术指标;3）火炮总体设计任务与内容。
火炮身管有哪些分类？看似简单的炮管里，隐藏着多少秘密？
火炮身管有哪些分类？看似简单的炮管里，隐藏着多少秘密？火炮是战争的主角之一，攻城拔寨无坚不摧，素有“战争之神”的美誉。
其最显眼最核心的部件，就是那根粗大的炮管，又叫身管。
一门炮射程如何、威力如何、精度如何，大部分由炮管决定。
它貌不惊人，却有着不凡的身价和秘密。
早在12世纪，我国南宋军队就使用霹雳炮作战了。
火炮身管历经青铜、铸铁、铸钢，19世纪末期进化到合金钢阶段。
几百年里，火炮技术不紧不慢的发展着。
随着18世纪冶金技术快速发展，身管制造也开始加速。
人们更改流程，先铸造实心炮胚，再将内部疏松层镗掉，由此得到的身管强度高，同心度好，射程威力都增强了。
1860年，美国陆军少校托马斯丁·罗德曼发明了型芯水冷自紧工艺。
围绕着型芯铸造身管，芯中有冷却水流过，身管从内向外冷却成型。
这样的身管内层致密，外层压缩内层产生预应力，承压能力大幅提高。
帕塞伊克炮舰上的达尔格伦大炮后来，海军舰队司令约翰·阿道夫·达尔格伦利用此技术，制造出达尔格伦大炮，在南北战争中立下大功。
当时南军的铁甲舰很先进，以往的火炮无力克制，炮弹被纷纷弹落。
达尔格伦大炮却能击穿其钢板，被认为是当时最好的火炮。
人类第一次铁甲舰对决差不多同时期，英国威廉姆·阿姆斯特朗爵士的后装线膛炮也研制成功，即著名的阿姆斯特朗火炮。
它采用筒紧工艺，大小炮管套在一起组成增强身管，威力巨大。
所以很快成了抢手货，在英军战舰上大量装备。
英“勇士号”舰上的7英寸阿姆斯特朗炮身管历史漫长辉煌，分类众多。
按炮膛结构，分滑膛、线膛、半滑膛、锥膛；按身管结构，分单筒身管、增强身管、可分解身管等。
一、普通单筒身管。
由一个毛胚制成，只有一层管壁，结构简单，经济耐用，维护方便。
但没有自紧工艺的单筒身管，只适合在中小口径火炮上使用。
若用在大口径高膛压火炮上，就要增加管壁厚度，或用更高强度的炮钢。
这样会增加重量，也不利于生产。
56式85毫米加农炮是普通单筒身管二、增强身管。