高过载弹丸回收系统人机工程设计研究

发布时间：2020-11-08 12:15

　　 随着现代智能弹药发展,高过载弹丸试验设备的研究显得尤为重要。本论文应用人机工程学理论及计算机辅助人机工程技术,对高过载弹丸回收系统进行设计研究,为高过载弹丸试验设备的研制和人员操作提供实际的参考价值。本文主要研究内容如下:(1)论述了高过载弹丸回收系统设计需求,阐明了高过载弹丸回收系统组成,提出了回收子系统的工作原理,对比分析人机操作特性,应用Fitts表法和模糊层次分析法,对高过载弹丸回收系统进行人机功能分配。(2)通过建立弹丸回收数学模型,运用二阶人工粘性项MacCormack格式和动边界网格技术与经典Runge-Kutta法数值仿真弹丸回收过程。分析了回收管内气体压力变化、弹丸速度过载曲线,以及试验参数对弹丸运动影响,结果表明计算模拟结果与实际试验结果一致性较好,能为试验开展提供必要指导依据,同时证明了数值模拟的正确性。(3)应用人机界面设计与布局原则和人员操作易用性原则,设计了监控操作面板、控制柜台、回收试验设备,结合三维软件和jack软件分析试验设备人员操作工效。同时建立弹丸拆装、搬运损伤风险模型和弹丸装填风险分析,研究弹丸操作工效,并设计多功能小车,降低人员操作负担,提高试验工作效率和试验安全性。(4)运用故障树分析法研究试验过程中人员操作失误和试验设备故障,建立故障树模型,采用蒙特卡洛仿真计算人员操作可靠度,并着重研究液气压试验设备元器件模式重要度,对比分析有无人员维护的液气压试验设备的可靠度情况。根据两类危险源理论,研究高过载试验危险源并进行分类辨识,结合轨迹交叉理论提出相应的安全防护措施,提高试验系统安全性,确保试验人员安全。本课题首次应用人机工程学理论和原则对高过载弹丸回收系统进行设计研究,有助于提高回收系统的安全性、可靠性、高效性、经济性,减轻人员操作负担,确保试验系统有效的完成任务,符合时代发展方向,为进一步深入研究提供基础,同时为其他武器试验设备的人机工程学设计研究提供重要的参考价值。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TJ410.2
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 回收装置研究现状
        1.2.2 系统人机工程研究现状
    1.3 主要研究内容
2 系统人机工程总体设计
    2.1 人机系统组成描述
        2.1.1 人机环境系统描述
        2.1.2 试验系统组成
        2.1.3 试验系统工作原理
    2.2 系统人机功能分配
        2.2.1 人机功能分配描述
        2.2.2 人机系统分类
        2.2.3 人机特性对比
        2.2.4 系统功能分配定性分析
        2.2.5 安全监控系统定量分析
    2.3 本章小结
3 高速弹丸无损回收建模与分析
    3.1 回收过程分析
    3.2 建立弹丸回收数学模型
        3.2.1 气体控制方程
        3.2.2 弹丸运动方程
        3.2.3 动边界与网格处理
    3.3 弹丸回收参数研究
        3.3.1 算例分析
        3.3.2 回收参数影响分析
    3.4 弹丸回收结果对比
    3.5 本章小结
4 试验设备人机操作分析
    4.1 控制台人机界面设计
        4.1.1 人机界面设计与布局原则
        4.1.2 操控面板设计
        4.1.3 控制台设计
        4.1.4 界面工效分析
    4.2 回收设备易用性设计
        4.2.1 回收设备设计要求
        4.2.2 回收管设计
        4.2.3 支撑小车设计
        4.2.4 回收管地基设计
    4.3 弹丸操作工效分析
        4.3.1 人员操作风险分析
        4.3.2 弹丸拆装搬运损伤风险模型
        4.3.3 弹丸装填HEERAP过程分析
        4.3.4 多功能小车设计
    4.4 本章小结
5 系统人机可靠性研究与安全性分析
    5.1 系统人机可靠性描述
    5.2 人员操作可靠性研究
        5.2.1 人员操作失误
        5.2.2 人员操作可靠度计算方法
        5.2.3 人员操作故障树模型
        5.2.4 人员操作故障树计算
    5.3 试验设备可靠性研究
        5.3.1 试验设备故障分析
        5.3.2 试验设备故障树模型
        5.3.3 试验设备故障树仿真与分析
    5.4 试验安全性分析
        5.4.1 高过载弹丸回收试验特点
        5.4.2 试验危险源与辨识
        5.4.3 试验安全防护措施
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 展望
致谢
参考文献

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本文编号：2874768