(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111680188.5 (22)申请日 2021.12.3 0 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114297871 A (43)申请公布日 2022.04.08 (73)专利权人 中国人民解 放军军事科学院国防 工程研究院 地址 100036 北京市海淀区太平路2 2号院 (72)发明人 吴应祥　秦有权　陶西贵　张伟锋　 马媛媛　 (74)专利代理 机构 北京智乾知识产权代理事务 所(普通合伙) 11552 专利代理师 华冰 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 112836383 A,2021.0 5.25 CN 113139233 A,2021.07.20 CN 10876 3836 A,2018.1 1.06 CN 104503471 A,2015.04.08 CN 105303594 A,2016.02.0 3 CN 112883565 A,2021.0 6.01 CN 111191345 A,2020.0 5.22 US 2015345907 A1,2015.12.0 3 张爽.弹体 侵彻/贯穿钢筋混凝 土靶机理与 弹道轨迹研究. 《中国博士学位 论文全文数据库 工程科技 Ⅱ辑》 .2021,第1- 66页. 审查员 伍小晴 (54)发明名称 基于弹靶斜碰的跳弹轨 迹预测模型 (57)摘要 本发明提出了一种基于弹靶斜碰的跳弹轨 迹预测模型， 以第一次碰撞的导偏体的表面MN方 向为X轴、 垂直于MN的方向为Y轴建立初始坐标 系， 得到首次碰撞后弹头的速度以及首次碰撞后 弹体质心的速度； 进而 得到首次碰撞后弹体的角 速度以及首次撞击后弹体质心速度方向与首次 撞击的碰撞面MN的夹角； 确定二次碰撞点的位 置； 根据二次撞击后弹体质心C1的位置最终得到 二次碰撞后的弹体角速度以及二次碰撞后速度 与X轴的夹角。 本发明中预设弹体轴线、 偏转力、 速度均在入射平面内， 把复杂的三维碰撞简化为 二维平面问题， 大大减少了计算量， 获得更加清 晰的碰撞后弹体运动轨迹。 本发 明能够为实弹打 靶训练和钻地弹等打靶试验的安全防护设施建 设提供科学依据。 权利要求书3页 说明书15页 附图4页 CN 114297871 B 2022.11.22 CN 114297871 B 1.一种基于弹靶斜碰的跳弹轨 迹预测模型， 其特 征在于， 弹体轴线、 偏转力、 速度均在入射平面内； 步骤A： 确定第一次碰撞后弹头的速度v ′A， 此处第一次碰撞即为首次碰撞： 建立初始坐标系， 预设第一次碰撞的表面MN方向为X轴， 垂直于MN的方向Y轴； 第一次碰 撞后弹头绕弹体旋转， 弹头速度与弹体质心速度不相等； 确定第一次碰撞后弹头的速度v ′A； 第一次碰撞 的表面为光滑表面， 沿X轴方向的碰撞冲量为零， 得到沿Y轴方向的碰撞冲 量以及首次碰撞后弹头 速度在Y轴方向的分量投影v ′Ay； 步骤B： 建立第一次碰撞后弹头绕弹体质心的转动角速度ω2与材料恢复系数 e的关系： 得到首次碰撞后弹头速度在Y轴方向的分量投影v ′Ay与材料恢复系数e、 首次撞击前的 弹体的质心速度vc以及弹体的入射方向与首次撞击面之间的夹角 θ 之间的关系； 步骤C： 计算首次碰撞后弹体质心速度v ′c： 第一次碰撞后弹头绕弹体旋转， 弹头速度与弹体质心速度不相等， 第一次碰撞的表面 为光滑表 面， 沿X轴方向的碰撞冲量为零， 得到沿Y轴方向的碰撞冲量； 计算首次碰撞后弹体 质心速度在Y方向上的分量v ′cy； 步骤D： 得到首次碰撞后弹头绕弹体质心的转动角速度ω2以及首次撞击后弹体质心速 度v′c所在的方向与首次撞击的碰撞面MN的夹角 β； 步骤E： 根据首次碰撞后的弹头绕弹体质心的转动角速度ω2以及夹角β， 建立首次碰撞 后的弹头顶点的相对运动轨 迹(x′， y′)和弹头顶点的牵连运动轨 迹(xo′， yo′)， 经过坐标变换， 得到弹头顶点的绝对运动轨 迹(x， y)， 确定弹体与首次碰撞的导偏体相邻的导偏体的碰撞面上的碰撞点A ′1的位置； 通过第二 次撞击点A ′1的位置 得到二次撞击后弹体质心C1的位置 根据二次撞击后弹体质心C1的位置 得出弹体C1A1二次撞击前的直线方程 y＝f(C1A1)， 确定C1A1与二次撞击面PN的夹角 ξ， 得到二次碰撞后弹体的角速度ω3。 2.如权利要求1所述的基于弹靶斜碰的跳弹轨迹预测模型， 其特征在于， 由弹体顶端到 质心的距离为 l′， AC＝A1C1＝l′得到弹头顶点的相对运动轨 迹(x′， y′)； x′＝l′·sin(90° ‑θ‑β +ω2t) y′＝‑l′·cos(90° ‑θ‑β +ω2t) 其中， l′为弹体质心与弹头顶部的距离； AC为弹体质心与弹头顶部的距离； θ 为弹体的入射方向与首次撞击面之间的夹角； ω2为首次碰撞后弹头绕弹体质心的转动角速度； t为首次碰撞至第二次碰撞之间的时间 间隔。 3.如权利要求2所述的基于弹靶斜碰的跳弹轨迹预测模型， 其特征在于， 弹头顶点的绝 对运动轨 迹(x， y)， 其表达式如下 所示： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114297871 B 2其中， t为首次碰撞至第二次碰撞之间的时间 间隔； l′为弹体质心与弹头顶部的距离； vc为首次撞击前的弹体的质心速度； ω2为首次碰撞后弹头绕弹体质心的转动角速度； θ 为弹体的入射方向与首次撞击面之间的夹角。 4.如权利要求3所述的基于弹靶斜碰的跳弹轨迹预测模型， 其特征在于， 确定二次撞击 点A′1的位置的方法， 具体包括如下步骤： A)确定第一次撞击点的位置A ′； 所述第一次撞击点A ′与导偏体的顶点M之间的距离MA ′为a， 所述第一次撞击点A ′与导 偏体的侧棱部之间的距离A ′N为b； B)添加导偏体的边线； C)得到第二次碰撞的撞击面方程(xPN， yPN)， yPN‑b sinβ‑L sin( θ +β )＝tan(180 ° ‑β‑2 θ )[xPN‑b cosβ‑L cos( θ +β )] 其中， a为所述第一次撞击点A ′与导偏体的顶点M之间的距离； b为所述第一次撞击点A ′与导偏体的侧棱部之间的距离； θ 为弹体的入射方向与首次撞击面之间的夹角； β 为首次撞击后弹体质心速度为v ′c所在的方向与首次撞击的碰撞面MN的夹角； L为弹体的长度； D)通过弹头顶点的绝对运动方程和第二次碰撞的撞击面方程得到第二次撞击点A ′1的 位置 5.如权利要求4所述的基于弹靶斜碰的跳弹轨迹预测模型， 其特征在于， 以第 二次碰撞 表面PN为X轴， 垂直于PN的方向为Y轴， 得到 碰撞分析模型； 其中， 为二次撞击前弹体质心速度在X轴方向的分量， v′cx为首次碰撞后 弹体质心速度在X 方向上的分量； 为二次撞击前弹体质心速度在Y轴方向的分量， v′cy为首次碰撞后弹体质 心速度在Y方向上的分量； v′c为首次撞击后弹体质心的速度； 其中 为二次碰撞前弹体的弹头的速度； 为二次碰撞前弹体的质心 的速度； 为二次碰撞前 弹体的弹头A1绕弹体质心 C1的转动速度； 可得二次撞击 前弹体的 弹头的速度 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114297871 B 3