火炮设计理论课程考试标准答案01
工程爆破技术人员培训爆破设计与施工试题库设计与案例分析题答案参考
4.1 设计题设计1 参考答案一、爆破方案的选定根据题干给出工程概况，采用浅孔分层台阶爆破方式进行开挖，开挖边线采用预裂爆破技术进行边坡爆破。
二、爆破参数爆破参数是爆破方案的核心。
科学确定爆破参数，是实现预期爆破效果，确保爆破安全，施工进度和节约成本，提高经济效益的保证。
在设计每个爆破参数时都必须从实际出发，以地质勘探资料和爆破理论为依据。
并在施工时不断核实，使每个参数都科学合理。
1、孔径和台阶高度孔径主要由钻孔设备的性能、台阶高度、岩石性质和爆破作业环境决定。
对于浅孔台阶爆破，孔径r控制在40～50mm 较为理想，孔径太小爆破后的光面效果不好，岩面表面不美观。
孔径太大，则爆破振动和飞石的安全控制难度加大。
台阶高度不超过5m时，孔径采用小值。
本工程充分考虑控制振动强度，和爆破飞石的危害，设计台阶高度为H=1500mm,孔径采用r=40mm。
2、超深h和孔深L钻孔深度由台阶高度和超深决定,确定超深方法有很多,有按最小抵抗线确定的,也有按孔径大小确定的。
经过多次爆破作业和实践总结，超深大小可取台阶高度的10%~15%计算，则本工程取超深h=0.2m，钻孔深度L=1.5+0.2=1.7m。
这种方法计算简单科学合理，实际爆破开挖的效果较好。
另外在山坡角钻孔深度不足1.7m时，则根据施工要求降低钻孔深度。
按照相关参数及单耗计算装药量。
3、最小抵抗线w最小抵抗线是一个对爆破效果和爆破安全影响较大的参数。
确定了最小抵抗线的大小，就可根据炸药威力，岩石性质，岩石的破碎程度，炮孔直径，台阶高度和坡面角等因素进行装药计算。
本控制爆破工程的最小抵线按照公式w=（0.4~1.0）H，取w=0.8~1.0m，取W=0.8m相应的炮孔密集系数为1.2。
4、炮孔间距a和炮孔排距b爆孔间距a根据a=（1.0~2.0）w，本工程取较小值，控制a=1.0m。
按照梅花型及等边三角形布置炮孔，则孔距b=tan60°a/2=0.866m。
火炮设计理论试题及答案
课程名称： 火炮设计理论
学分： 4.0 教学大纲编号：01023202 考试时间： 120 分钟 二、试推导图所示简单筒后坐驻退机液压阻力计算式，并说明所用符号的意义。图中 V 为筒后坐速度。 （15 分） 考试方式：闭卷
试卷编号：0102320224
满分分值： 100
一、回答下列问题：(每题 5 分，共 60 分) 1．炮身的主要作用是什么？（承受火药气体压力和引导弹丸运动。 ）主要包括哪几个部件？（身管、炮尾、 炮闩。 ） 2．采用两段坡膛的目的是什么？（为了减小坡膛的磨损）其锥度各为多少？（为了保证弹丸定位可靠， 第一段的圆锥度应大一些， 一般取为 1/10； 为了减小磨损， 第二段的圆锥度应小一些， 一般取为 1/30～1/60。 ） 膛线的起点在哪一段？（膛线的起点在第一段圆锥上。 ） A 3．采用自紧身管提高身管强度的原理是什么？(自紧身管在制造时对其内膛施以高压，使内壁部分或全部 解：1）连续方程： VA = wa ，即 w = V ； 分） （5 a 产生塑性变形；内压消除以后，由于管壁各层塑性变形不一致，在各层之间形成相互作用，使内层产生压 2 应力而外层产生拉应力；由于内壁产生与发射时方向相反的预应力，因此使发射时身管壁内应力趋于均匀 p V 2 w2 w2 w2 w2 K A 2 2）能量方程： 1 + = +ξ = (1 + ξ ) =K = V ，即 一致，从而提高身管强度。) ρ 2 2 2 2 2 2 a ）按结构组成形式反后坐装置可分 4．反后坐装置一般由哪几部分组成？（驻退机、复进机、复进节制器。 2 2 2 ρ KA − a 2 ρ KA 2 为哪几种？（独立式、联合式。 ）驻退机有哪几种典型结构？（节制杆式、沟槽式、混合式、活门式等。 ） p1 = V ≈ V （5 分） 2 2 a2 a2 复进机有哪几种典型结构？（弹簧式、气压式、火药气体式等。 ） 5．发射时火炮驻退后坐运动分为哪几个时期？（弹丸膛内运动时期、后效期、惯性运动时期。 ）最大后坐 ρK A3 2 3）液压阻力： Φ 0 = p1 A ≈ V （5 分） 速度 V max 出现在哪一时期？（后效期。 ）如何判断 V max 出现时机？（炮膛合力等于后坐阻力时。 ） 2 a2 6．后坐稳定极限角 φ j 的物理意义是什么？（火炮后坐稳定极限角是保持火炮后坐稳定的最小射角，当火 炮射角大于后坐稳定极限角时，则能保证火炮后坐稳定性，当火炮射角小于后坐稳定极限角时，则不能保 三、自动机构结构简图如图所示。试求 1）机构的传速比表达式； 证火炮后坐稳定性，当火炮射角等于后坐稳定极限角时，则是保证火炮后坐稳定性的临界状态。 ） 2）传动效率的表达式。(15 分) 7．什么是基础构件？（自动机构中起主导作用，带动整个机构各构件运动，完成自动动作的构件。 ）什么 是基础构件的相当质量？（基础构件的质量加考虑工作构件影响时工作构件转换到基础构件上的相当质 量。 ） 8．什么是机构的逆传动？（在构件传动过程中，各零件的运动方向不变，而能量传递方向发生变化，由 工作构件带动基础构件运动的阶段称为机构的逆传动。 ） 9．两构件斜撞击时，恢复系数 b 是如何定义的？（撞击前后两构件的速度在接触点处公法线方向投影的 相对值之比。 ）实际计算两构件撞击时，恢复系数 b 如何选取？（实际计算中，恢复系数作为符合系数， 当两构件撞击并立即分离时，b=1；当两构件撞击并不分离，即结合在一起时，b=0；一般 b=0.4。 ） 10．什么是不平衡力矩？（起落部分重力矩与平衡机平衡力矩之差的绝对值） 11．瞄准机有哪几种？(瞄准机有高低机、方向机，高低机有螺杆式和齿弧式，方向机有螺杆式和齿弧式。 ） K R A l 2 sin (β + δ ) − f cos(β + δ ) sin α + 2 f cos α − f 2 sin α 12．何谓火炮辅助推进装置？（火炮辅助推进装置，是指火炮离开牵引车后，能使火炮本身独立地进行短 解：1）力换算系数： = = （5 分） 途行驶，远距离行驶仍需靠汽车牵引，并能实现火炮操作自动化的一种推进装置。 ） η RB l1 sin (α + γ ) − f cos(α + γ ) sin β − 2 f cos β − f 2 sin β
火炮设计理论(火炮系统分析与总体设计)
§6.1 火炮战术技术指标
1.3 火炮系统反应时间
火炮系统反应时间是指火炮系统工作时由首先发现目标到火炮系 统能开始发射第一发炮弹之间的时间。 火炮从受领任务开始到开火为止所需的时间，是衡量火炮快速反 应能力的标志。 在战场上反应快的一方必占优势。 火炮的反应能力主要取决于火炮行军与战斗状态相互转换的时间、 火炮进入战斗状态时对阵地选择和设置的难易、射击诸元求解与传输 速度、射击准备(含弹药准备、供输弹、瞄准操作)的速度等。 科学合理的结构设计，采用先进的侦察通讯设备和火控系统、随 动系统，是提高火炮反应能力的有效技术途径。
（1）向火炮设计决策者提供适当的资料和方法，帮助其选择能达到 规定的战术技术指标的火炮方案； （2）对火炮设计的不同层次进行分析，提供优化方案； （3）对火炮的发展，选择，修改，使用提出改进意见。 系统分析者应该不带偏见，进行公正的技术评估。
1.2 系统分析的要素
（1）目标：系统分析的主要任务和目标必须明确； （2）方案：系统分析的目的是选择优化方案，必须进行多方案比较； （3）模型：系统分析确定的是各种方案的可比性能， 必须建立抽象的模型并进行参数量化； （4）准则：系统分析的过程是选优过程，必须实现制定优劣评判标准； （5）结果：系统分析的结果是得到最优方案； （6）建议：系统分析的最终结果是提出建议，作为决策者的参考意见。
§6.2
1.3 火炮综合性能指标
火炮系统分析
系统分析是对系统可比性能进行分析，系统的性能一般应转化为数 量指标。为了对火炮进行系统分析，通常将火炮的主要战术技术指标转 化为火炮综合性能指标。火炮综合性能指标主要有效费比、威力系数、 金属利用系数、冲量系数等。 （1）效费比 效费比（也称相对价值），是以基本装备为基准，经过规范化的， 火炮系统的相对战斗效能与相对寿命周期费用之比。即
火炮设计理论
K1 dx1 v1 dx v
由理论力学知， v1 v v10
方向 大小 √ ? √ √ √ ?
v1 pb K1 tg v pa
这就是传速比K1的解析式，若已知随x的变化规律，则可求得K1随x的变 化规律。
火炮设计理论
主讲：张相炎 教授
南京理工大学火炮教研室
联系电话：84315581
第四章 火炮自动机构设计
§4.1 概述
1 火炮自动机
1.1 自动炮 自动炮 T 半自动炮 非自动炮 连续自动射击与单发射击 1.2自动动作 击发、收回击外、开锁、开闩、抽筒、抛筒、供弹、输弹、关闩和闭 锁等。 1.3自动机 火炮自动机是自动火炮射击时，利用火药燃气或外部能源，自动完 成重新装填和发射下发炮弹，实现自动连续射击的各机构的总称。T
§4.1 概述
3 火炮自动机的发展
火炮自动机的发展，主要围绕： 提高初速 提高射速 提高机动性（包括减轻重量、减小后坐力等） 提高可靠性 主要发展方向有： （1）通用化：同一口径的火炮自动机具有多用途（可海、陆、空 通用），即一机多用。 （2）系列化：火炮口径序列化，型号序列化（逐步改进）。 （3）标准化：设计标准化，制造标准化，试验标准化。 （4）多样化：现有工作原理的综合运用，以及新原理、新结构的 创新。 （5）新概念：观念创新，技术突破等，如“金属风暴”。
T T
1.3 建立自动机动力学模型
渐变过程→运动微分方程 突变过程→撞击计算
1.4 动力学仿真
模型确认、仿真
1.3 传速比 （1）传速比 单自由度自动机构 → 基础构件运动规律 → 工作构件对基础构件的关系→工作构件的运动规律 → 自动机构运动规律
火炮设计理论课程考试标准答案16
课程名称： 火炮设计理论 学分： 4.5 教学大纲编号：01023202试卷编号：010******* 考试方式：闭卷 满分分值： 100 考试时间： 120 分钟二、试分析图示杆后坐驻退机的液体流动情况，并推导其液压阻力0Φ的计算式。
（15分）解：1）连续方程：设射流相对活塞杆的速度为'w ，相对活塞杆而言，有连续方程a w VA '=，即V a Aw ='，射流绝对速度V a a A V w w -=-='。
（5分） 2）能量方程：()2222221222122V a a A K w K w w w p ⎪⎭⎫ ⎝⎛-==+=+=ξξρ，即 2212V a a A K p ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ρ（5分）3）液压阻力：()()223102V a a A K a A p -=-=Φρ（5分） 三、图示为某自动机构后坐时的机构简图。
其中加速臂1的质心与转轴O 重合。
试写出自动机运动微分方程，并说明方程中各项的意义；写出自动机附加阻力T 的表达式。
（15分）解：1）运动微分方程为：F x A x M =+•••2（5分） 其中：442433232222112120m K m K J K m K m m M ηηηη+++++=dxdK m K dx dK m K dx dK J K dx dK m K A 4444333322221111ηηηη+++=一、回答下列问题：(每题5分，共60分)1．什么是机构的逆传动？（在构件传动过程中，各零件的运动方向不变，而能量传递方向发生变化，由工作构件带动基础构件运动的阶段称为机构的逆传动。
）2．什么是浮动原理？（对自动炮而言，在后坐部分的复进过程中进行击发，利用后坐部分的复进动量部分抵消火药气体对后坐部分的后坐冲量，从而减小后坐；并且保证连发射击时后坐部分的运动介于后坐到位与复进到位之间，好象后坐部分“浮”在浮动行程上。
）3．两构件斜撞击时，恢复系数b 是如何定义的？（撞击前后两构件的速度在接触点处公法线方向投影的相对值之比。
【机械课件】火炮设计理论课程考试标准答案37.doc
解: 1) 二、试分析图示杆后坐驻退机的液体流动情况，并推导其液压阻力中。
的计算式。
（15分）运动微分方程为：Mx+Ax =F (5分) 丫2 丫2 2 丫 2I > I . lx 1 lx 今— xV q xY j其中：M - m Q + +— m x +— J 2 +— m 3 + ------- /n 4朽-〃3 〃4K 】 dK 、 K, , dK. K. dK. K. clK彷 dx dx dx rj 4 dx课彳呈名称： 火炮设计理论 学分：4.0教学大纲编号：01023202 试卷编号：010******* 考试方式：团1卷 满分分值：100 考试时间：120 分钟 一、回答下列问题：（每题5分，共60分） 1 .供输弹过程中，弹丸必须严格定位的三大位置指的是什么？（进弹口、输弹出发位置、药室。
）三大阶 段指的乂是什么？（拨弹、压弹、输弹。
） 2. 导气装置的哪些结构参数对气室压力的变化规律有影响？（导气孔在身管上的位置、导气;孔最小横断 面积、气室初始容积、活塞面积、活塞与气室壁间的环形面积、活塞及其随之运动的质量等。
） 3. 什么是浮动原理？（对日动炮而言，在后坐部分的复进过程中进行击发，利用后坐部分的复进动量部 分抵消火药气体对后坐部分的后坐冲量，从而减小后坐；并且保证连发射击时后坐部分的运动介于后坐到 位与复进到位之间，好象后坐部分“浮”在浮动行程上。
） 4. 炮身的主要作用是什么？（承受火药气体压力和引导弹丸运动。
）主要包括哪儿个部件？（身管、炮尾、 炮闩。
） 5. 采用两段坡膛的目的是什么？（为了减小坡膛的磨损）其锥度各为多少？（为了保证弹丸定位可靠， 第一段的圆锥度应大一些，一般取为1/10；为了减小磨损，第二段的圆锥度应小一•些,一-般取为1/30〜1/60。
） 膛线的起点在哪一段？（膛线的起点在第一段圆锥上。
） 6. 采用自紧身管提高身管强度的原理是什么？（自紧身管在制造时对其内膛施以高压，使内壁部分或全部 产生塑性变形；内压消除以后，由于管壁各层槊性变形不一致，在各层之间形成相互作用，使内层产生压 应力而外层产生拉应力；由于内壁产生与发射时方向相反的预应力，因此使发射时身管壁内应力趋于均匀 致，从而提高身管强度。
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
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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
火炮设计理论
火炮设计理论火炮设计是指根据作战需求和技术要求，从总体方案到详细设计，对火炮系统进行分析和设计。
火炮作为一种重要的作战装备，具有重要的作用和战斗力。
一个优秀的火炮设计必须考虑到多个方面的因素，包括火炮的性能指标、使用环境、作战任务以及可靠性等。
首先，火炮设计需要明确火炮的性能指标。
性能指标包括火炮的射程、射速、精度、弹药威力等。
这些性能指标直接关系到火炮的实际作战效果。
射程决定了火炮的打击范围，射速决定了火炮的快速反应能力，精度决定了火炮的打击精度，弹药威力决定了火炮的杀伤效果。
因此，在火炮设计中，需要根据实际情况和需求，合理确定这些性能指标。
其次，火炮设计需要考虑使用环境和作战任务。
使用环境包括地形、气候和电磁环境等因素，这些因素都会对火炮的使用造成一定的影响。
地形和气候的复杂性可能会影响火炮的射击精度和射程，电磁环境可能会影响火炮的通信和导航系统。
作战任务包括火炮的部署、指挥和作战使用等方面，火炮设计需要根据实际战场需求，提供相应的解决方案。
此外，火炮设计需要考虑火炮的可靠性和安全性。
可靠性是指火炮在各种条件下正常工作的能力，包括火炮的寿命、故障率和维修便捷性等。
火炮应该能够在恶劣环境中稳定地工作，并能够在需要时进行维修和保养。
安全性是指火炮在使用过程中的安全性能，包括火炮的防火、防爆和防燃能力等。
合理设置火炮的安全装置和系统，提高火炮的安全性能，对于减少意外事故和保护人员财产安全具有重要意义。
最后，火炮设计需要注重新技术的应用和创新。
随着科技的不断发展，新材料、新工艺和新技术的应用，将使火炮设计更加先进和高效。
例如，纳米技术的应用可以改善火炮的材料性能和强度，电子技术的应用可以提高火炮的控制和自动化水平，激光技术的应用可以提高火炮的定位和瞄准精度。
因此，火炮设计需要紧跟科技进步的步伐，不断进行技术创新和改进，以适应未来战争的需求。
总之，火炮设计是一项复杂而重要的任务，需要考虑多个方面的因素。
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课程名称： 火炮设计理论 学分： 4.5 教学大纲编号：01023202
试卷编号：010******* 考试方式：闭卷 满分分值： 100 考试时间： 120 分钟
二、试推导图所示简单筒后坐驻退机液压阻力计算式，并说明所用符号的意义。
图中V 为筒后坐速度。
（共15分）
解：1）连续方程： wa VA =，即V a A w =； （5分）
2）能量方程：()2
22222212221222V a A K w K w w w V p ⎪⎭
⎫ ⎝⎛==+=+=+ξξρ， 即22
22222122V a KA V a a KA p ρρ≈-= （5分） 3）液压阻力：2
2
3102V a
A K A p ρ≈=Φ （5分）
三、试写出图所示简单机构在非理想约束条件下的运动微分方程，并说明所用符号和各项的意义。
图中F 、F 2和α为给定力和作用方向。
（共15分）
（解：1）运动微分方程（5分） ()22222222111
1222
2
1121
0sin cos F K f F x dx dK m K dx dK J K x m K J K m ηααηηηη+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++••• 2）方程中各项的意义（5分）
22
2
2
11
2
10m K J K m ηη+
+
为0号构件的相当质量，
一、回答下列问题：(每题5分，共60分)
炮身的主要作用是什么？（承受火药气体压力和引导弹丸运动。
）主要包括哪几个部件？（身管、炮尾、炮闩。
）
2．线膛炮的身管内膛包括哪几部分？（炮口部、膛线部和药室部。
）考虑身管各部在使用中的特殊性，应如何取其安全系数？（炮口部的安全系数应大于膛线部的安全系数，膛线部的安全系数应大于药室部的安全系数。
）
3. 采用自紧身管提高身管强度的原理是什么？(自紧身管在制造时对其内膛施以高压，使内壁部分或全部产生塑性变形；内压消除以后，由于管壁各层塑性变形不一致，在各层之间形成相互作用，使内层产生压
应力而外层产生拉应力；由于内壁产生与发射时方向相反的预应力，因此使发射时身管壁内应力趋于均匀一致，从而提高身管强度。
)
4．反后坐装置一般由哪几部分组成？（驻退机、复进机、复进节制器。
）按结构组成形式反后坐装置可分
为哪几种？（独立式、联合式。
）驻退机有哪几种典型结构？（节制杆式、沟槽式、混合式、活门式等。
）复进机有哪几种典型结构？（弹簧式、气压式、火药气体式等。
） 5．火药气体作用系数β的物理意义是什么？（后效期结束时，火药气体的平均速度与弹丸初速之比。
）实际使用中，主要采用什么方法，如何得到火药气体作用系数β？（自由后坐实验测量方法，0
max 0v mv W m ϖβ-=。
）
6．发射时火炮驻退后坐运动分为哪几个时期？（弹丸膛内运动时期、后效期、惯性运动时期。
）最大后坐速度m ax V 出现在哪一时期？（后效期。
）如何判断m ax V 出现时机？（炮膛合力等于后坐阻力时。
）
7．什么是构件的替换质量？（用集中于若干点的质点代替原有构件时，替换点的质量称为构件的替换质
量。
）进行构件质量替换时，应注意什么？（替换点的运动特性尽可能接近原有构件时运动特性。
）
8．什么是机构的逆传动？（在构件传动过程中，各零件的运动方向不变，而能量传递方向发生变化，由工作构件带动基础构件运动的阶段称为机构的逆传动。
）
9．供输弹过程中，弹丸必须严格定位的三大位置指的是什么？（进弹口、输弹出发位置、药室。
）三大阶段指的又是什么？（拨弹、压弹、输弹。
）
10．在火炮总体方案设计时，先决定哪些主要质量（全炮质量、后坐部分质量、炮身质量、炮架质量等。
）和哪些基本尺寸？（火线高、全炮质心位置、耳轴中心位置、后坐长、耳轴中心到炮尾后端面的距离、车撤距、极限尺寸等。
）
11．火炮系统分析中，什么是效费比？（以基本装备为基准，经过规范化的，火炮系统的相对战斗效能与相对寿命周期费用之比。
）什么是效费比分析？（对能满足既定要求的每一火炮系统方案的战斗效能和寿命周期费用进行定量分析，给出评价准则，估计方案的相对价值。
）
12．火炮机动能力主要指哪两个性能？（火力机动性和运动性）它们又是如何定义的？（火力机动性是火炮快速、准确地捕捉和跟踪目标的能力。
运动性是火炮快速运动，进入阵地和转换阵地的能力。
）
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