含冗余平移运动的火箭炮高低机系统的平衡机设计(3)
因此，平衡机的设计和发展对保证火箭炮发射和行军的稳定性，提高火箭炮在未来战场的战斗和生存能力起着较大的作用。
1．4 本课题主要研究内容
常规火箭炮高低平衡机系统无法做到全平衡，使得调炮的精度和动态性能提高都受到限制，也使得发射过程中存在高低角变位；因此拟设计一种新型高低平衡机系统，使得调炮过程中和连续发射中，能始终完全平衡掉重力矩，并且能有良好的抗燃气流冲击和反后坐（高低压发射时存在后坐）能力。
本课题拟将摇架通过两组平行杆支撑在低位的耳轴上，高低机（齿轮齿弧式）驱动耳轴转动进而带动摇架俯仰；而摇架还存在的一个冗余平移移则通过含阻尼的平衡机实现；该平衡机有一组交叉布置的压缩弹簧、液体阻尼的伸缩杆构成。
具体设计工作如下：
1）根据新型高低平衡机系统含冗余平移运动、重力矩全平衡特殊要求，进行构型方案论证及运动学分析，确定平衡机总体结构参数和运动范围；
2）计算重力矩，平衡力矩，阻尼力，弹簧刚度等；
3）设计新平衡机具体结构，根据计算结果设计平衡机弹簧以及阻尼结构；
4）对机构进行受力分析和强度校核，改进结构，完善系统。
通过本次毕业设计的全部内容，对火箭发射装置高低机、平衡机及高低调炮过程的力学特点，对发射过程燃气流冲击作用原理及炮的俯仰响应有了较全面的了解。并对火箭炮平衡机的结构设计有更清晰的认识，在保证火箭炮整体性能的基础上，为进一步优化结构，使结构尺寸、形状以及其它参数等达到最优提供条件。
2 系统结构分析
2．1 整体构型简述
本课题所研究的火箭发射系统整体机构简图如图3所示。将摇架通过两组平行杆a和b支撑在低位的耳轴上，高低机（齿轮齿弧式）驱动耳轴转动进而带动摇架俯仰；而摇架还存在的一个冗余平移移则通过含阻尼的平衡机系统实现；该平衡机由一组交叉布置的压缩弹簧、液体阻尼的伸缩杆AB以及A'B'构成。
图3 行军状态
正常行军时：火箭炮俯仰部分会对耳轴产生一个重力矩，该重力矩会导致其下坠，此时就需要平衡机AB抵消掉该重力矩，保证火箭炮的行军稳定性（如图3所示）。
而当火箭炮处于发射状态时：由于该发射系统采用了模仿火炮发射的方式，定向器集束后端是封闭的。当火箭弹离开定向器时除了火箭燃气流会对定向器集束产生一定的冲击力，密闭在定向器内的燃气流也会对其产生较大的后坐力。此时会对耳轴产生一个较大的力矩（与重力矩方向相反），该力矩易导致火箭炮俯仰部分后倾，因此就需要一个拉式弹簧平衡机A'B'来抵消该力矩（如图4所示）。正常发射时，由于俯仰部分本身较重，所以每发射一枚火箭弹，俯仰部分都会有一个冗余平移运动，但其向后移动的距离非常小，对火箭炮发射的稳定性影响并不是很大。
由此可见，该火箭发射系统构思是可以实现的，其射击平稳性与行军稳定性与传统火箭炮相差不大，而且其发射距离得到了大大提高。利用火炮技术的后座力，相当于采用了弹射发射，大大提高了火箭炮的射程，扩大了火箭炮的打击范围。这使得火箭炮在未来战争中有极其重大的战略意义。
图4 发射状态
2．2 交叉平衡机的作用
由于该火箭炮耳轴处由一组摇架连接，导致火箭弹发射时俯仰部分会产生向后的冗余平移运动。由前一节我们已经知道，每发射一枚火箭弹，其对火箭发射架的冲击力约为10975N。随着射角的增大，火箭炮俯仰部分的质心与耳轴之间的水平距离会逐渐变小，重力矩变小，所需的平衡力矩也将变小。而该火箭弹冲力会在耳轴处产生一个使俯仰部分后倾的力矩，因为重力矩的变小，此时就需要一个阻尼器（或拉式弹簧平衡机）在发射时对俯仰部分提供拉力，使其保持力矩平衡，防止火箭炮整体后翻，造成意外事故。该阻尼器作用示意见下图。