它通过改变枪管振动的频率起作用

克里德·罗斯(Clyde Rose)在枪械射程上几年内几乎没有听力损失，并且在一只眼睛中几乎是半眯着眼睛用于聚焦，克莱德·罗斯(Clyde Rose)在目标射击时将他的投篮聚集在一英寸组中，那么没有人会感到惊讶。但是半英寸的团体?这是一个惊喜。然而，当他用他的Browning A-bolt步枪绑住他的勃朗宁BOSS(弹道优化射击系统)并开始用工厂弹药测试射击时，他就开枪了。在后来的测试中，一名射手实际上获得了0.067英寸的集群。罗斯的发明显然是一个胜利者。但是它是如何工作的?

它通过改变枪管振动的频率起作用。每次步枪射击时，枪管都向各个方向振动。子弹类型和重量，底漆点火速率，机筒配置和其他特性会影响振动。

当然，罗宁，布朗宁的首席设计工程师和他的团队知道这一点，但没有技术文件来支持他们的假设，即BOSS改变了振动的频率。那是因为他们通过反复试验手工开发了BOSS。然而，他们需要文档和验证，以便他们可以优化设计，而无需现场试验的时间和费用。

为了验证结果，并展示软件如何改进设计过程，Structural Research and Analysis Corp.和Parametric Technology Corp.自愿与Browning合作，在一个特殊的设计新闻项目中研究BOSS的结构动态。

除了向工程师展示如何提高生产率的满意之外，软件公司在其计算机上复制BOSS的机制以验证其操作并提供设计改进的地图。他们的工作提供了Rose和他的团队开始设计优化所需的文档。

把问题归零。工作开始于布朗宁总部与罗斯的头脑风暴会议;布朗宁的研发副总裁雷蒙德艾伦，布朗宁的首席工程师拉里尼尔森;来自Paratric公司的客户经理JD Brookhart和应用工程师Michael Briscoe;Roni Plachta，结构研究与分析公司的应用工程师;和设计新闻。第一步是在PTC的Pro / ENGINEER中对现有BOSS进行建模。

BOSS由重量，机身和微调锁紧螺母组成。它拧到枪管上，形成一个刚性连接。它可以调整枪管振动的时间，使子弹始终在枪管振动的同一最佳位置离开枪口。在BOSS体内以精确角度钻出的排气孔有助于减少后坐30-50%

BOSS可以在步枪枪管上下移动10毫米。有十种不同的设置。调整重量设置可以微调枪管振动。

软件公司根据BOSS对A-Bolt II不锈钢追猎者步枪射击300 Win的影响进行建模和分析。Mag口径子弹。枪管是不锈钢。该浆料为20-30%玻璃纤维增​​强聚丙烯，杨氏模量为2.4 x 109帕斯卡。反冲垫是橡胶，杨氏模量为6.1 x 106帕斯卡。

SRAC技术支持和开发工程师Suchit Jain是分析的项目经理。“我开始的假设是，如果我能证明BOSS减少了尖端枪管的宽偏差，我就会发现子弹以较小的角度离开，从而提高了准确度，”他说。

瞄准灵活性。PTC的Briscoe通过在Pro / ENGINEER中开发现有步枪枪管和BOSS的三维模型来启动该项目。“我希望设计尽可能灵活，”他说，“Pro / E的基于特征的参数化特性使这一切变得简单。”

为了模拟枪管，他使用命令创建一个旋转的突起。他将模型的每个方面都作为参数，包括BOSS中的孔的角度。“这意味着SRAC或Browning可以点击任何维度并更新它以进行更改，”他说。

当Briscoe对零件进行建模时，他在Pro / ENGINEER中进入装配模式，使用智能装配约束将所有零部件放在一起。“因为装配是智能的，”布里斯科说，“零件知道如何工作和装配在一起。在坐标系统中，零件只与坐标系有关系，而不是彼此有关系。”

布里斯科说，建模和组装实际上非常简单，总共只需要8个小时。“Pro / ENGINEER基于特征的特性和软件的真正关联性使其变得简单。”例如，当他想要一个洞时，他只是使用“洞”命令，而不是必须创建一个圆柱体，然后从一个块中减去它。关联性意味着每当他改变任何部分时，整个程序集都会自动更新。

锁定装载。在使用Pro / ENGINEER 3-D模型之前，SRAC的Jain使用Pro / ENGINEER界面在SRAC的COSMOS / M FEA软件中绘制桶的二维有限元模型。他知道枪管上的压力负荷更令人震惊。因为这是一个线性问题，他选择采用模态叠加分析方法。他将枪管模型化为管道元素，并将枪托建模为壳体元素。“管道元件基本上是带有管道横截面的梁元件，”Jain说。

在建立边界条件后，他进行了二维分析，并且可以立即看到BOSS改变了枪管振动的频率。

频率和模式形状是任何动态问题中的重要考虑因素。加载频率激发结构中的频率。Jain确定三到五种频率模式​​对应于结构中的负载，因为在桶上加载的时间段是0.0014秒。

在进行冲击加载时，Jain说，最好包括大于或等于加载时间段的所有模式。“五种模式将包含80-90%的响应，但我使用了10种模式来提高准确性，”他说。

现在是使用Briscoe的3-D Pro / ENGINEER模型的桶和BOSS进行三维分析的时候了。在将模型转换为COSMOS / M之后，Jain将它们与总共6,000个四面体元素进行网格划分。

他只使用二维模型作为股票，因为主要反应来自桶。“对股票进行3-D分析需要13,000-14,000个tet元素，结果没有显着差异，”Jain说。

桶行动。枪管在两个位置与枪托相连，因此他将枪管节点与这些位置的库存节点合并。然后他做了频率分析。COSMOS / M具有质量属性命令，可以计算质量，重量，转动惯量和体积等截面特性，以及其他特性。使用该命令，他确定没有BOSS的步枪的重量是8磅，6盎司。实际重量为8磅。8盎司。他的频率分析显示模式形状平滑，没有不规则性。

接下来，Jain将压力载荷放在模型上，在用户装载子弹的地方应用它们。然后，他让COSMOS / M对没有BOSS的尖端位移进行动态分析，BOSS处于零设置，并且在最大设置时进行动态分析。每次运行分析的计算机时间为10分钟。耆那教的频率为三次，时间历史为三次。所有这些都在HP 700和IBM RISC机器上。

没有BOSS，当子弹离开步枪时，尖端偏转最大为0.0014秒。没有BOSS，在垂直方向上尖端位移为0.32mm。当BOSS处于零位时，尖端位移为0.16mm。在最大位置，它是0.12毫米。耆那教也做了加速度曲线，并看到加速度的幅度随时间减小，从而减少了位移。

结果显示BOSS本身有所不同，而BOSS的定位产生了较大的差异。

从动力学的角度来看，在枪管上放置额外的质量会改变整个系统的频率。加速度曲线上的峰峰值变长，从而减少了位移。

设定优化的目标。“额外质量的原因在于它改变了频率，”Jain说。最大值略有变化。子弹离开的点不是尖端偏转最大的位置。当偏转最大时，子弹已经离开了。

现在布朗宁知道改变频率是关键，首席设计师罗斯和他的团队可以通过计算机模拟改进BOSS系统。以前，他们在现场进行了测试。

Browning总工程师Nelson补充道：“我们的实证测试表明振动是关键因素，但我们并不确定BOSS究竟发生了什么。现在，软件验证了我们的经验数据库，我们可以继续优化。”