虚拟拆装及原理演示类

该实验平台主要针对7个兵器类专业兵器概论课程,每个专业大多有2到4学时的兵器观摩、拆装实验,但复杂兵器作用过程通常难以通过真实实验演示清楚。虚拟演示类主要利用三维动画技术开发大量的原理演示动画,形象生动地展示兵器作用的原理,如机构动作,发射过程中火药燃烧、弹药爆炸,兵器的作战使用过程等,补充真实实验的不足。相关教学资源放在网上,学生随时可以学习,利用网络虚拟现实技术开发的虚拟拆装练习课件还可让学生进行虚拟操作练习。

目前,兵器虚拟拆装及原理演示实验平台包括课件48个,包括兵器虚拟观摩、分解演示类及虚拟拆装练习,支持枪、炮、弹药、引信类的兵器概论、自动武器概论、陆战机动平台构造等8门课程的18个实验项目。同时,实验中心承担的科技部支持的数字常规兵器科技馆将我校全部馆藏兵器数字化、部分兵器实现了三维网上多角度旋转、缩放等虚拟操作观摩,供学生在网上进行观摩学习。

下面是典型的实验教学课件:

1)乌兹枪拆装虚拟练习系统

【实验功能】

自行研发的枪械虚拟拆装课件,支持本科生《兵器概论》课程的虚拟拆装实验。学生在网上可以对乌兹冲锋枪进行虚拟分解练习,必须用鼠标点击每一步需要分解的零件,分解才能进行下去,这样达到学生熟练掌握分解步骤的目的。

图 1 乌兹枪分解练习步骤

2)81式轻机枪的击发发射过程演示

【实验功能】

在网上可以对81式轻机枪进行虚拟分解练习,必须用鼠标点击每一步需要分解的零件,分解才能进行下去,这样达到学生熟练掌握分解步骤的目的。

图 2 火药燃烧,弹在膛内运动图 3击发后抛壳

3)火箭弹作战使用过程演示系统

【实验功能】

曹红松教授开发的火箭弹作战使用过程演示系统转化为本科生《火箭弹设计》、《弹药学》课程,直观、形象地展示了发射原理、飞行轨迹、毁伤过程,解决了外场实验高危、实验成本高的问题。

(a) (b)

(c) (d)

图 4 有控火箭弹飞行过程

4)航弹抛撒飞行虚拟实验系统

【实验功能】

杨臻教授开发的航弹抛撒及伞弹飞行原理演示系统转化为本科生《弹药学》课程实验,形象得展现了航弹的作战使用过程,解决了实验成本高的问题。

(a) (b)

图 5 航弹抛撒及伞弹飞行原理

5)高射速武器的作战使用虚拟实验系统

【实验功能】

杨臻教授开发的高射速武器系统海面防空及地面防空演示系统转化为本科生《自动武器概论》和《自动武器动力学》课程的虚拟实验,直观展示了高射速武器的作战使用过程。

(a)准备场景 (b)射击场景

图6 高射速武器的作战使用

6)火炮自动机动作原理虚拟实验系统

【实验功能】

高跃飞教授开发的闭锁片式自动机动作原理系统转化为本科生《自动武器动力学》和《自动武器概论》课程的自动机虚拟实验,展示了该自动机复杂的机构动作原理,解决了动作原理无法通过真实实验表达清楚的问题。

(a) (b)

图 7 闭锁片式自动机动作原理

7)压装药原理演示系统

【实验功能】

智小琦教授开发的压装药原理演示系统转化为本科生《弹药装药工艺学》课程的装药虚拟演示实验,展示了压装药过程,解决了实验成本高、成本高的问题。

图 8 压装药原理动画

【实验效果】

1)学生对武器进行虚拟拆装练习,并通过在线打分系统进行自测,使学生了解正确的分解步骤,做到虚实结合,对课堂教学及真实实验是有力的补充,提高学生的自学能力、拓宽知识面。

2)兵器发射过程中机构动作的虚拟展示,解决了实验过程不可及、无法通过真实实验进行展示的问题,使学生更直观的了解兵器发射过程中各机构之间动作及配合过程。

3)武器作战使用过程的虚拟展示,解决了外场实验由于高危、高成本无法开展的问题,虚拟再现实验场景、作战使用的过程,激发了学生的学习兴趣和主动参与的学习热情,改进了实践教学效果。