譚繼宇　沙金龍　李朋超

摘要： 手槍射擊過(guò)程中存在震手的問(wèn)題，其本質(zhì)原因是自動(dòng)機(jī)向后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與握把組件發(fā)生剛性碰撞對(duì)虎口部位產(chǎn)生沖擊作用，本文基于以上現(xiàn)象，建立了人手持槍模型，對(duì)手槍發(fā)射過(guò)程中射手手部感受到的可感后坐進(jìn)行求解。

Abstract： Pistol shooting will shock the shooter's hand. The reason is when the automata moves backward， there is rigid collision with the grip parts， which will cause an impact to the part of the hand between the thumb and the index finger. Based on the phenomenon above， the human hand-hold-pistol model is established， to find the appreciable posture felt by the hand of the shooter in the shooting process.

關(guān)鍵詞： 手槍；可感后坐；沖擊

Key words： pistol；appreciable posture；impact

中圖分類號(hào)：TJ21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）23-0120-03

1 可感后坐的基本概念與評(píng)價(jià)方法

1.1 武器可感后坐的概念

武器發(fā)射彈丸時(shí)，武器體部在制動(dòng)后坐狀態(tài)下所產(chǎn)生的向后運(yùn)動(dòng)的行為稱為武器的可感后坐，是武器的支承體（如射手的肩部）所能感受到的后坐。武器的可感后坐不但與武器的威力、自動(dòng)原理相關(guān)、還與武器體部的緩沖裝置、武器的質(zhì)量等特性有關(guān)。

1.2 武器可感后坐的評(píng)價(jià)方法

目前，對(duì)于評(píng)價(jià)武器后坐而言，常見(jiàn)的評(píng)價(jià)因素一般有后坐能量、最大后坐速度、最大后坐力、后坐動(dòng)量等，在實(shí)際射擊過(guò)程中這些物理量會(huì)觸發(fā)人體外圍感覺(jué)系統(tǒng)可以感受3種基本感覺(jué)類型： 觸壓感、痛感以及本體感覺(jué)。觸壓感是對(duì)后坐力在一定時(shí)間內(nèi)積累作用強(qiáng)度的反應(yīng)，其對(duì)應(yīng)的物理特征量即為槍械對(duì)射手的作用沖量。痛感是由射手抵槍處受到的壓強(qiáng)引起的，其最大刺激量為射擊過(guò)程中傳到射手身上的最大后坐力。本體感是射手對(duì)軀干位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的感知，引發(fā)這種感覺(jué)的物理量是軀體的加速度、速度和位移。

對(duì)于手槍而言，射擊過(guò)程中射手手部難以忍受的震手的感覺(jué)主要是后坐沖量引起的。因此，本文主要針對(duì)槍械對(duì)射手的后坐沖量這一因素對(duì)手槍的可感后坐進(jìn)行評(píng)價(jià)。后坐沖量是一矢量，其方向向后，槍械對(duì)射手的作用沖量是槍械后坐力在后坐時(shí)間上的積累，故用后坐沖量來(lái)評(píng)價(jià)武器后坐的大小時(shí)，可以選取后坐總沖量來(lái)度量。但是，槍械后坐力小于某一敏感值時(shí)，即使后坐時(shí)間較長(zhǎng)，射手對(duì)此時(shí)的作用沖量也并不敏感。

如圖1所示，曲線1和曲線2分別為兩種不同槍械發(fā)射時(shí)后坐力曲線，兩個(gè)陰影部分IS1和IS2為大于某一敏感閾值的后坐力在后坐時(shí)間上的積累，可稱為敏感后坐沖量。假設(shè)曲線1和曲線2的后坐總沖量相等，如果簡(jiǎn)單的對(duì)比I1和I2，會(huì)得出兩種槍械可感后坐相似的結(jié)論，而如果比較兩種槍械的敏感后坐沖量IS1和IS2，則并不一定相等，也就是說(shuō)射手的感官承受并不一樣，表明兩種槍械的可感后坐并不相同。

基于以上分析，由于敏感閾值的存在，在對(duì)比評(píng)價(jià)槍械對(duì)射手的作用沖量時(shí)，并不能簡(jiǎn)單的對(duì)比評(píng)價(jià)因素中槍械對(duì)射手作用的總沖量，而應(yīng)該對(duì)比大于敏感閾值的后坐力在時(shí)間上的積累，即敏感后坐沖量，本文采用間接評(píng)價(jià)法對(duì)手槍的可感后坐進(jìn)行評(píng)價(jià)，即采用可感后坐沖量對(duì)可感后坐進(jìn)行評(píng)價(jià)，論文以下內(nèi)容中如無(wú)特別說(shuō)明，提到的可感后坐均指可感后坐沖量。

1.3 可感后坐數(shù)學(xué)模型的建立

發(fā)射擊發(fā)后，自動(dòng)機(jī)向后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，給握把組件一個(gè)向后運(yùn)動(dòng)的力，射手手部與握把受力簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖中 F1——自動(dòng)機(jī)與握把組件相互作用力；

F2——虎口與握把之間的相互作用力；

F3——手指與握把之間的相互作用力。

南京理工大學(xué)王長(zhǎng)庚博士對(duì)人體的敏感閾值進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)試統(tǒng)計(jì)，得出了人體各敏感閾值的具體取值，其中后坐作用力對(duì)應(yīng)的敏感閾值、敏感后坐沖量對(duì)應(yīng)的敏感閾值如表1所示。

根據(jù)前面可感后坐沖量的概念可知，射擊過(guò)程中虎口受到的可感后坐沖量為

式中IK——為發(fā)射過(guò)程中虎口感受到的后坐沖量；

t1 ——為發(fā)射開(kāi)始時(shí)的時(shí)間；

t2——為發(fā)射結(jié)束時(shí)的時(shí)間；

F4——可感后坐沖量計(jì)算公式中參與積分運(yùn)算的力（圖1中陰影部分的縱坐標(biāo)）。

2 可感后坐仿真模型的構(gòu)建與求解

在對(duì)手槍可感后坐求解之前，先對(duì)手槍固定架動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真，驗(yàn)證建立的模型正確有效后，將手槍模型與人手模型進(jìn)行合并后，求解該手槍的可感。

2.1 手槍固定架仿真模型的建立

本文以某手槍為研究對(duì)象，建立的手槍固定架動(dòng)力學(xué)模型如圖3所示。

運(yùn)行仿真后，在后處理中提取的槍機(jī)位移曲線如圖4、5所示。

從圖4、5中可以看出，槍機(jī)后坐最大速度、后坐到位速度均仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果誤差均小于15%，仿真模型能夠滿足工程分析要求。

2.2 可感后坐仿真模型的建立

在上一小結(jié)的基礎(chǔ)上，將在UG軟件中建立的人體手部模型與手槍模型合并，并對(duì)其模型進(jìn)行如下假設(shè)：

①在仿真過(guò)程中認(rèn)為人體的手部骨骼十分堅(jiān)硬，在仿真過(guò)程中不考慮人體骨骼的變形。

②人體手部的關(guān)節(jié)之間的連接關(guān)系采用運(yùn)動(dòng)副來(lái)連接。

③人體手部肌肉、韌帶和神經(jīng)血管等軟組織采用彈簧阻尼系統(tǒng)替代，具體參數(shù)如表2所示。

④人手持槍模型中，手腕兩側(cè)的滑塊與地面采用移動(dòng)副連接，其等效手臂肌肉力的彈簧作用在手腕的質(zhì)心上，手腕與滑塊采用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，作用在手腕與滑塊之間的扭簧與轉(zhuǎn)動(dòng)副同軸（見(jiàn)圖6）。

2.3 仿真結(jié)果的求解

在軟件中運(yùn)行仿真結(jié)果，得到的可感后坐與時(shí)間的曲線如圖7所示。

3 總結(jié)

從圖7中可感后坐沖量曲線可知，發(fā)射過(guò)程中，射手手部受到的可感后坐沖量較大的兩個(gè)時(shí)刻分別為開(kāi)鎖時(shí)刻與后坐到位時(shí)刻。開(kāi)鎖過(guò)程中射手手部吸收的沖量為1.75N·S，后坐到位時(shí)刻射手手部吸收的沖量為1.27N·S，自動(dòng)機(jī)完成整個(gè)自動(dòng)循環(huán)動(dòng)作射手手部感受到的可感后坐沖量值為3.02N·S。

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