一种弹药箱空投重心调整方法及系统与流程

[0001]
本发明涉及重装空投领域，特别是涉及一种弹药箱空投重心调整方法及系统。


背景技术：

[0002]
在飞机上空投重型装备物资(简称重装空投)的过程中，为了使得装备物资在离机时保持最佳离机姿态，从而确保飞机、空投物资和人员的安全，一般要求装备物资随货台整体的翻转角在-55度至-105度之间，这要求物资和货台整体的最佳重心位置在货台总长度的55％到59％之间，因此在实施空投之前，需要对承载装备物资的货台进行调整重心，即调整整个货台与货台上的武器装备这个整体的重心点到货台前沿(牵引锁方向)的距离。
[0003]
目前业界常用的对弹药箱大件调整重心的做法是对针对某一种特定弹药箱、某一个特定重量，首先在货台上对弹药箱进行大致码放，然后用吊车将货台吊起，通过调整吊挂绳索的长度将货台调整水平，之后用线吊铅垂对重心位置进行测量，如果符合长度占货台总长度的55％到59％的要求，则记录下该成功案例的弹药箱的码放方式；若不符合，则指挥吊车将货台放下，对弹药箱码放方式进行重新调整，之后再次起吊测量，重复该过程直到重心位置符合要求为止。上述调整重心操作，如遇到相同情况时可借鉴过去成功案例的摆放方式。这一经验做法在进行有例可循的重复作业时是管用的，可一旦遇到新型弹药箱、新型货台以及不同空投重量要求的时候就难以进行。此外在重心微调方面，通常采用的经验算法是以货台前后中心线对半分，如果前后重量相差100kg，则重心偏离10mm，按照这一原则挪动空箱实箱或者增减配重。这一基于经验的微调算法仅仅针对特定空投平台，在箱子靠近货台前后边沿时基本有效，且存在一定的误差，但是对于不同型号、不同尺寸的空投平台，以及箱子搬运到靠近货台中心线位置时，该微调经验算法基本失效。因此，在遇到过去从未出现的新情况时，传统基于经验的做法只能回到多次吊起货台、多次测量调整的循环当中，耗时耗力。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种弹药箱空投重心调整方法及系统，用以快速调整弹药箱空投重心，省时省力。
[0005]
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0006]
一种弹药箱空投重心调整方法，包括：
[0007]
初始化弹药箱排布方式；弹药箱的初始排布方式为：实箱全部在下方，空箱在上方，上方实箱全部靠机尾方向一端；最多只有一层既有实箱也有空箱；
[0008]
利用力矩平衡公式计算理想状态下全部所述弹药箱的整体重心，为理想货物重心；
[0009]
按照预设搜索方式对所述实箱和所述空箱进行搜索并交换位置；
[0010]
计算每次交换位置后的全部弹药箱的整体重心；
[0011]
确定交换位置后全部弹药箱的整体重心与所述理想货物重心误差最小时的排布
方式为最优排布方式；
[0012]
按照所述最优排布方式对所述弹药箱进行码放。
[0013]
可选地，还包括：对最优排布方式下的全部所述弹药箱整体进行位移补偿。
[0014]
可选地，所述初始化弹药箱排布方式，具体包括：
[0015]
初始化弹药箱摆放的行数和列数，并计算全部所述弹药箱的总重量；
[0016]
计算所述弹药箱码放层数的取值范围；
[0017]
根据所述行数、所述列数以及所述总重量，计算空箱数和实箱数；
[0018]
根据所述弹药箱码放层数的取值范围、所述行数、所述列数、所述空箱数和所述实箱数，初始化弹药箱排布方式。
[0019]
可选地，所述弹药箱排布方式有限制条件，所述限制条件包括：弹药箱承重底部不能超出货台边沿，弹药箱底边不能压住系留点，且弹药箱码放高度要超过货台吊挂架，投物伞、弹药箱和货台的总体高度不能超出飞机限高。
[0020]
可选地，所述理想货物重心的计算公式如下：
[0021]
e
z
×
(m0+m
31
+m1+m
41
)＝e1×
m
41
+e0×
(m0+m
31
+m1)
[0022]
其中，e1为理想货物重心，e
z
为理想整体重心，m0为货台重，m
31
为牵引锁重，m1为金工件重，m
41
为计算得到的全部所述弹药箱的真实重量，e0为实际货台重心。
[0023]
一种弹药箱空投重心调整系统，包括：
[0024]
初始化模块，用于初始化弹药箱排布方式；弹药箱的初始排布方式为：实箱全部在下方，空箱在上方，上方实箱全部靠机尾方向一端；最多只有一层既有实箱也有空箱；
[0025]
理想货物重心计算模块，用于利用力矩平衡公式计算理想状态下全部所述弹药箱的整体重心，为理想货物重心；
[0026]
交换模块，用于按照预设搜索方式对所述实箱和所述空箱进行搜索并交换位置；
[0027]
重心计算模块，用于计算每次交换位置后的全部弹药箱的整体重心；
[0028]
最优排布方式确定模块，用于确定交换位置后全部弹药箱的整体重心与所述理想货物重心误差最小时的排布方式为最优排布方式；
[0029]
结果显示模块，用于显示所述最优排布方式。
[0030]
可选地，还包括：
[0031]
位移补偿模块，用于对最优排布方式下的全部所述弹药箱整体进行位移补偿。
[0032]
可选地，所述初始化模块具体包括：
[0033]
第一初始化单元，用于初始化弹药箱摆放的行数和列数，并计算全部所述弹药箱的总重量；
[0034]
取值范围计算单元，用于计算所述弹药箱码放层数的取值范围；
[0035]
箱数计算单元，用于根据所述行数、所述列数以及所述总重量，计算空箱数和实箱数；
[0036]
第二初始化单元，用于根据所述弹药箱码放层数的取值范围、所述行数、所述列数、所述空箱数和所述实箱数，初始化弹药箱排布方式。
[0037]
可选地，所述弹药箱排布方式有限制条件，所述限制条件包括：弹药箱承重底部不能超出货台边沿，弹药箱底边不能压住系留点，且弹药箱码放高度要超过货台吊挂架，投物伞、弹药箱和货台的总体高度不能超出飞机限高。
[0038]
可选地，所述理想货物重心的计算公式如下：
[0039]
e
z
×
(m0+m
31
+m1+m
41
)＝e1×
m
41
+e0×
(m0+m
31
+m1)
[0040]
其中，e1为理想货物重心，e
z
为理想整体重心，m0为货台重，m
31
为牵引锁重，m1为金工件重，m
41
为计算得到的全部所述弹药箱的真实重量，e0为实际货台重心。
[0041]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0042]
1、利用计算机解决重装空投过程中的耗时环节，避免了多次重复捆绑以及起吊测量调整，为实际操作节省了大量时间，提高了空投保障效率。
[0043]
2、本发明充分考虑了实际空投过程中的诸如飞机限高、货台吊挂架高度、系留点预留空间等注意事项，可以直接应用并指导实际操作。
附图说明
[0044]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]
图1为本发明实施例弹药箱空投重心调整方法的流程图；
[0046]
图2为弹药箱初始化码放方式；
[0047]
图3为实弹药箱搜索方式；
[0048]
图4为空弹药箱搜索方式；
[0049]
图5为交换弹药箱位置示意图；
[0050]
图6为本发明实施例弹药箱空投重心调整系统的结构框图。
具体实施方式
[0051]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]
本发明的目的是提供一种弹药箱空投重心调整方法及系统，用以快速调整弹药箱空投重心，省时省力。
[0053]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0054]
如图1所示，一种弹药箱空投重心调整方法，包括：
[0055]
步骤101：如图2所示，初始化弹药箱排布方式；弹药箱的初始排布方式为：实箱全部在下方，空箱在上方，上方实箱全部靠机尾方向一端；最多只有一层既有实箱也有空箱。具体包括：
[0056]
步骤1011：初始化弹药箱摆放的行数和列数，并计算全部所述弹药箱的总重量。
[0057]
步骤1012：计算所述弹药箱码放层数的取值范围。
[0058]
步骤1013：根据所述行数、所述列数以及所述总重量，计算空箱数和实箱数。
[0059]
步骤1014：根据所述弹药箱码放层数的取值范围、所述行数、所述列数、所述空箱
数和所述实箱数，初始化弹药箱排布方式。
[0060]
堆垛初始码放方式需满足捆绑系留过程中的三个限制条件，即：一是货物承重底部不能超出货台边沿，避免在空投过程中货物脱出货台；二是货物底边不能压住系留点，且货物码放高度要超过货台吊挂架，便于系留捆绑；三是投物伞、货物和货台的总体高度不能超出飞机限高，否则无法进行装机。
[0061]
步骤102：利用力矩平衡公式计算理想状态下全部所述弹药箱的整体重心，为理想货物重心。所述理想货物重心的计算公式如下：
[0062]
e
z
×
(m0+m
31
+m1+m
41
)＝e1×
m
41
+e0×
(m0+m
31
+m1)
[0063]
其中，e1为理想货物重心，e
z
为理想整体重心，m0为货台重，m
31
为牵引锁重，m1为金工件重，m
41
为计算得到的全部所述弹药箱的真实重量，e0为实际货台重心。
[0064]
步骤103：按照预设搜索方式对所述实箱和所述空箱进行搜索并交换位置。从上至下，再从前(牵引锁方向)往后搜索实箱，如图3所示，将搜索到的实箱位置进行记录。从后至前，再从上往下搜索空箱，如4图所示，将搜索到的空箱位置进行记录，形成空——实箱对，当搜索到一对空——实箱对时，对空箱和实箱位置进行交换。
[0065]
步骤104：计算每次交换位置后的全部弹药箱的整体重心。
[0066]
每次交换的同时均使用力矩平衡公式计算一次堆垛和货台整体的重心位置
[0067]
步骤105：确定交换位置后全部弹药箱的整体重心与所述理想货物重心误差最小时的排布方式为最优排布方式。
[0068]
步骤106：按照所述最优排布方式对所述弹药箱进行码放。
[0069]
该方法还包括：步骤107：对最优排布方式下的全部所述弹药箱整体进行位移补偿。对整体堆垛在货台上的位置进行微调，由于搬运箱子的不连续性，单个箱子重量对整体堆垛的重心会产生少量偏移，因此在这一步中重新计算一次堆垛整体重心位置，然后对堆垛整体进行位移补偿，使货台—堆垛整体重心位置精确落在理想货物重心上。
[0070]
结束计算，显示输出弹药箱每层的排布方式、弹药箱堆垛距离货台前边沿和左边沿的距离。
[0071]
为真正实现程序设计，具体算法设计思路如下：
[0072]
(一)首先确定输入变量。
[0073]
假设总吊重量为m，货台重m0，货台长htc，货台宽htk，货台厚hth，实际货台重心e0，吊挂架高dgj，飞机限高xg，金工件重m1，伞重m2，牵引锁重m
31
，脱离锁重m
32
，理想整体(货物加货台)重心e
z
，堆垛左右边沿距离货台左右边沿不少于(a1,a2)，堆垛前后边沿距离货台前后边沿不少于(b1,b2)，设置一个选择性输入变量flag0＝(0,1)，用于标记弹药箱横向或是纵向摆放，如果flag0＝0弹药箱横向摆放，如果flag0＝1弹药箱纵向摆放。
[0074]
(二)明确几个初始化算式或编程伪码模块
[0075]
模块
①
：初始化第一层弹药箱摆放的行数列数，并计算货物的重量：
[0076]
1.如果(flag＝＝0){执行s1＝dyxk；s2＝dyxc；}//弹药箱横向摆放
[0077]
2.如果(flag≠0){执行s1＝dyxc；s2＝dyxk；}//弹药箱纵向摆放
[0078]
3.hs＝floor((htk-a
1-a2)/s1)；//计算弹药箱摆放行数，floor()为向下取整函数
[0079]
4.ls＝floor((htc-b
1-b2)/s2)；//计算弹药箱摆放列数
[0080]
5.m4＝m-m
0-m
1-m
2-m
31-m
32
；//计算货物堆垛总重量
[0081]
模块
②
：计算箱子码放层数的取值范围：
[0082]
1.h
11
＝ceil(m4/(hs
×
ls
×
dyxz))//假设全部摆实箱，计算最少需要摆多少层。
[0083]
ceil为向上取整函数；
[0084]
2.h
12
＝ceil(dgj/dyxg)//码放层数要求满足高于吊挂架高的条件；
[0085]
3.h2＝floor((xg-hth)/dyxg)//码放层数要求满足低于飞机限高的条件；
[0086]
4.h1＝max(h
11
,h
12
)//码放层数取h
11
和h
12
的最大值；
[0087]
模块
③
：求空箱数和实箱数。令实箱数为x，空箱数为y：
[0088]
1.解二元一次方程//得出实箱数x和空箱数y
[0089]
2.x＝floor(x)；y＝hs*ls*h-x；//因为可能出现解算出箱子数为小数的情况，故此处对解算出的箱子数取整数
[0090]
3.m
41
＝dyxz
×
x+kdyxz
×
y//重新计算一次堆垛的真实重量
[0091]
模块
④
：利用力矩平衡公式计算理想状态下货物重心在横坐标方向上相对于货台的位置e1：
[0092]
e
z
×
(m0+m
31
+m1+m
41
)＝e1×
m
41
+e0×
(m0+m
31
+m1)可求出e1[0093]
模块
⑤
：初始化箱子排布方式：
[0094]
为让弹药箱——货台整体重心偏向货台离机方向，使得算法顺利进行，弹药箱的初始排布方式为：实箱全部在下方，空箱在上方，上方实箱全部靠机尾方向一端；最多只有一层既有实箱也有空箱。
[0095]
1.首先定义一个元素为0和1的整数三维矩阵flag[][][]，用来表示空箱和实箱的排布方式，三个维度分别表示弹药箱堆垛码放的行、列、层
[0096]
flag＝ones[hs][ls][h]；//初始化三维矩阵，内部元素赋值全为1，ones为将矩阵元素赋值为1的赋值函数
[0097]
2.设置中间变量h1＝h；
[0098]
3.进入循环(循环累加量t＝0，当t<＝y-1时，每次循环t自加1)
[0099][0100]
(三)几个需要调用的函数
[0101]
函数
①
：横坐标方向总力矩函数：x_zlj(flag,dyxz,kdyxz,s2,htc,hs,ls,h,b1,b2)，假设货台前沿距离堆垛重心距离为e2，堆垛总重量m
41
，函数返回值为弹药箱堆垛到货台前沿的力矩值e2×
m
41
：
[0102][0103]
函数
②
：纵坐标方向总力矩函数：y_zlj(flag,dyxz,kdyxz,s1,htk,hs,ls,a1,a2)，假设货台左边沿距离堆垛重心距离为f2，堆垛总重量m
41
，函数返回值为弹药箱堆垛到货台前沿的力矩值f2×
m
41
：
[0104][0105]
函数
③
：空箱和实箱交换位置后弹药箱堆垛相对于货台前边沿的力矩函数：
[0106]
jhhlj(i,j,k,i1,j1,k1,ys,s2,htc,ls,b1,b2)，其中输入参数i、j、k表示当前实弹药箱所在的位置，输入参数i1、j1、k1表示当前空弹药箱所在的位置，ys为两箱子交换位置之前堆垛的总力矩，函数返回值为空箱和实箱交换位置后弹药箱堆垛相对于货台前边沿的力矩e
new
×
m
41
：
[0107]
e
new
×
m
41
＝ys-((j+1)
×
s
2-s2/2+(htc-ls
×
s
2-b
1-b2)/2+b1)
×
dyxz-((j1+1)
×
s
2-s2/2+(htc-ls
×
s
2-b
1-b2)/2+b1)
×
kdyxz+((j+1)
×
s
2-s2/2+(htc-ls
×
s
2-b
1-b2)/2+b1)
×
kdyxz+((j1+1)
×
s
2-s2/2+(htc-ls
×
s
2-b
1-b2)/2+b1)
×
dyxz
[0108]
函数
④
：判断是否有箱子可以交换的函数：sfkh(y,flag,ys,m
41
,e1,s2,htc,ls,b1,b2)，函数运行过程中遇到可交换的情况则交换箱子，并计算一次交换后堆垛的力矩。具体步骤如下：
[0109]
1.定义双精度型中间变量et；
[0110]
2.定义整形中间变量h2＝h-floor(y/(hs*ls))；
[0111]
3.计算函数运行前的重心位置e
t
＝ys/m
41
；
[0112]
4.进入第一层循环(循环累加量t＝1，当t<＝hs*ls*h时，每次循环t自加1)
[0113]
[0114]
[0115][0116]
(四)主函数计算流程
[0117]
算法第(一)部分提到的所有输入变量即为主函数输入变量，主函数计算流程如下：
[0118]
1.模块
①
运行一遍；//得到s1,s2,hs,ls,m4[0119]
2.模块
②
运行一遍；//得到h1和h2[0120]
3.进入循环(循环累加量h＝h1，当h<＝h2时，每次循环h自加1)
[0121][0122][0123]
如图6所述，本发明还提供了一种弹药箱空投重心调整系统，包括：
[0124]
初始化模块601，用于初始化弹药箱排布方式；弹药箱的初始排布方式为：实箱全部在下方，空箱在上方，上方实箱全部靠机尾方向一端；最多只有一层既有实箱也有空箱。
所述弹药箱排布方式有限制条件，所述限制条件包括：弹药箱承重底部不能超出货台边沿，弹药箱底边不能压住系留点，且弹药箱码放高度要超过货台吊挂架，投物伞、弹药箱和货台的总体高度不能超出飞机限高。
[0125]
所述初始化模块具体包括：
[0126]
第一初始化单元，用于初始化弹药箱摆放的行数和列数，并计算全部所述弹药箱的总重量；
[0127]
取值范围计算单元，用于计算所述弹药箱码放层数的取值范围；
[0128]
箱数计算单元，用于根据所述行数、所述列数以及所述总重量，计算空箱数和实箱数；
[0129]
第二初始化单元，用于根据所述弹药箱码放层数的取值范围、所述行数、所述列数、所述空箱数和所述实箱数，初始化弹药箱排布方式。
[0130]
理想货物重心计算模块602，用于利用力矩平衡公式计算理想状态下全部所述弹药箱的整体重心，为理想货物重心。所述理想货物重心的计算公式如下：
[0131]
e
z
×
(m0+m
31
+m1+m
41
)＝e1×
m
41
+e0×
(m0+m
31
+m1)
[0132]
其中，e1为理想货物重心，e
z
为理想整体重心，m0为货台重，m
31
为牵引锁重，m1为金工件重，m
41
为计算得到的全部所述弹药箱的真实重量，e0为实际货台重心。
[0133]
交换模块603，用于按照预设搜索方式对所述实箱和所述空箱进行搜索并交换位置。
[0134]
重心计算模块604，用于计算每次交换位置后的全部弹药箱的整体重心。
[0135]
最优排布方式确定模块605，用于确定交换位置后全部弹药箱的整体重心与所述理想货物重心误差最小时的排布方式为最优排布方式。
[0136]
结果显示模块606，用于显示所述最优排布方式
[0137]
还包括：
[0138]
位移补偿模块，用于对最优排布方式下的全部所述弹药箱整体进行位移补偿。
[0139]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0140]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除