一种新型森林灭火弹的设计与仿真研究
发布时间：2021-03-20 10:01
森林防火是我国防灾减灾工作的的重要组成部分,是加快林业发展,生态建设的前提。森林火情发生后,灭火安全以及远距离压控是一个世界性难题。灭火弹作为一款中远距离灭火工具,对森林防火有重大贡献。目前市场上灭火弹的种类繁多,每一种灭火弹对应着不同的灭火环境。本论文介绍了某灭火产品动员中心研制的一种新型森林灭火弹,并对该弹进行了相应的运动学及动力学方面的仿真分析,为实弹试验作理论参考。该论文具体可归纳为以下几点:（1）对比了国内外灭火弹技术的发展现状。从本灭火弹对应的具体森林火情出发,阐述了灭火弹设计理念。该灭火弹的创新点在于兼顾了安全灭火距离以及灭火效果,设计上将弹丸圆柱部直径扩大一倍,置于迫炮外发射,同时增加了稳定杆长度。（2）运用ANSYS/Workbench仿真软件对弹丸进行模态分析,得到前6阶振型和固有频率,分析了弹丸设计上较薄弱环节;对尾翼进行发射强度的安全性校核,仿真结果表明弹丸具有良好的发射安全性。（3）弹道特性关系到灭火弹的发射系统与飞行性能。运用MATLAB软件分别对灭火弹的内弹道、外弹道进行仿真,得到其膛压随时间变化规律、发射初速、质心运动轨迹以及质心速度随时间变化曲线等。仿...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景
1.2 森林防火国内外现状
1.3 灭火弹及相关技术国内外研究现状
1.3.1 国外灭火弹及设备介绍
1.3.2 国内灭火弹及设备介绍
1.3.3 国内外灭火弹类技术研制情况
1.4 本文研究内容及意义
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 本文研究意义
2. 灭火弹结构设计及模态分析
2.1 灭火弹工作原理
2.1.1 干粉灭火剂弥散灭火机理介绍
2.1.2 灭火弹工况及工作流程分析
2.2 灭火弹设计需求分析
2.3 灭火弹结构设计
2.3.1 弹头部与圆柱部设计
2.3.2 稳定装置设计
2.3.3 引信装置选择
2.3.4 灭火弹装配图
2.4 灭火弹模态分析
2.4.1 模态分析理论介绍
2.4.2 灭火弹模态分析
2.5 本章小结
3. 灭火弹内弹道特性研究及发射强度校核
3.1 弹丸内弹道介绍
3.2 内弹道假设及数学模型的建立
3.2.1 经典内弹道假设与数学模型
3.2.2 迫击炮内弹道特点
3.2.3 迫炮内弹道假设和内弹道方程
3.2.4 MATLAB介绍与编程
3.2.5 运算结果与分析
3.3 发射瞬态安全性校核
3.3.1 发射瞬态受力分析
3.3.2 仿真运算与结果分析
3.4 本章小结
4. 灭火弹外弹道特性及飞行稳定性研究
4.1 弹丸外弹道介绍
4.2 外弹道模型建立
4.2.1 基本假设
4.2.2 空气动力的确定
4.2.3 标准气象条件
4.3 外弹道仿真及结果分析
4.3.1 仿真流程及特点
4.3.2 仿真结果与分析
4.3.3 误差修正
4.4 弹丸飞行稳定性研究
4.4.1 弹丸空气动力及力矩分析
4.4.2 空气动力参数的确定
4.4.3 灭火弹飞行稳定性分析
4.5 本章小结
5. 灭火弹爆炸抛撒效应的数值模拟
5.1 ANSYS/LS-DYNA及本文应用介绍
5.1.1 ANSYS/LS-DYNA介绍
5.1.2 ANSYS/LS-DYNA爆炸模型理论介绍
5.2 灭火弹爆炸过程数值模拟
5.2.1 灭火弹爆炸假设
5.2.2 灭火弹有限元建模及划分网格
5.2.3 有限元模型后处理
5.3 仿真结果分析
5.3.1 径向位移变化分析
5.3.2 灭火剂节点径向速度曲线分析
5.4 本章小结
6. 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型森林灭火弹的仿真设计[J]. 王紫民,武建德. 消防科学与技术. 2015(05)
[2]森林灭火弹的国内外研究现状[J]. 张明远,舒立福,杜鹏东,孟凡烨. 林业机械与木工设备. 2015(03)
[3]发射装药发射安全性评定方法研究[J]. 芮筱亭,冯宾宾,王燕,黎超,陈涛. 兵工学报. 2015(01)
[4]基于Matlab迫击炮外弹道仿真[J]. 伍建辉,董亮. 火控雷达技术. 2014(02)
[5]我国森林防火工作现状及对策[J]. 刘欣,潘宇峰,蔡志勇,滑莎,刘恒旭. 科技与企业. 2014(06)
[6]中国森林火灾风险统计分析[J]. 周雪,张颖. 统计与信息论坛. 2014(01)
[7]粉系冷激波灭火弹内壁处压力研究[J]. 蒋耀港,马宏昊,沈兆武,范志强,汪泉. 高压物理学报. 2013(04)
[8]我国森林防火现状及火灾控制策略[J]. 曾凡义,沙艳宾. 科技致富向导. 2013(11)
[9]灭火弹爆炸抛撒效应数值模拟与分析[J]. 刘耀鹏,王克印,黄勇,陈雪礼,尚超. 陕西理工学院学报(自然科学版). 2013(01)
[10]Studies on aeroservoelasticity semi-physical simulation test for missiles[J]. WU ZhiGang 1*,CHU LongFei 1,YUAN RuiZhi 1,YANG Chao 1 & TANG ChangHong 2 1 School of Aeronautic Science and Engineering,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China;2 The First Aircraft Institute,Aviation Industry Corporation of China,Xi’an 710089,China. Science China（Technological Sciences）. 2012(09)
博士论文
[1]气动发射式高层建筑灭火炮研究[D]. 刘刚.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]T2120深孔钻镗床基础件的参数化设计与拓扑优化研究[D]. 潘红军.中北大学 2014
[2]高层建筑消防炮专用灭火弹研究[D]. 周杰.哈尔滨工程大学 2011
[3]森林消防炮专用灭火弹结构及动力学研究[D]. 安进华.哈尔滨工程大学 2010
[4]某轻型迫击炮全炮动力学仿真分析[D]. 佘凯.南京理工大学 2009
[5]某车载自动迫击炮全炮动力学仿真[D]. 邬欣明.南京理工大学 2008
[6]抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂的合成研究[D]. 赵春霞.四川大学 2005
本文编号：3090817
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景
1.2 森林防火国内外现状
1.3 灭火弹及相关技术国内外研究现状
1.3.1 国外灭火弹及设备介绍
1.3.2 国内灭火弹及设备介绍
1.3.3 国内外灭火弹类技术研制情况
1.4 本文研究内容及意义
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 本文研究意义
2. 灭火弹结构设计及模态分析
2.1 灭火弹工作原理
2.1.1 干粉灭火剂弥散灭火机理介绍
2.1.2 灭火弹工况及工作流程分析
2.2 灭火弹设计需求分析
2.3 灭火弹结构设计
2.3.1 弹头部与圆柱部设计
2.3.2 稳定装置设计
2.3.3 引信装置选择
2.3.4 灭火弹装配图
2.4 灭火弹模态分析
2.4.1 模态分析理论介绍
2.4.2 灭火弹模态分析
2.5 本章小结
3. 灭火弹内弹道特性研究及发射强度校核
3.1 弹丸内弹道介绍
3.2 内弹道假设及数学模型的建立
3.2.1 经典内弹道假设与数学模型
3.2.2 迫击炮内弹道特点
3.2.3 迫炮内弹道假设和内弹道方程
3.2.4 MATLAB介绍与编程
3.2.5 运算结果与分析
3.3 发射瞬态安全性校核
3.3.1 发射瞬态受力分析
3.3.2 仿真运算与结果分析
3.4 本章小结
4. 灭火弹外弹道特性及飞行稳定性研究
4.1 弹丸外弹道介绍
4.2 外弹道模型建立
4.2.1 基本假设
4.2.2 空气动力的确定
4.2.3 标准气象条件
4.3 外弹道仿真及结果分析
4.3.1 仿真流程及特点
4.3.2 仿真结果与分析
4.3.3 误差修正
4.4 弹丸飞行稳定性研究
4.4.1 弹丸空气动力及力矩分析
4.4.2 空气动力参数的确定
4.4.3 灭火弹飞行稳定性分析
4.5 本章小结
5. 灭火弹爆炸抛撒效应的数值模拟
5.1 ANSYS/LS-DYNA及本文应用介绍
5.1.1 ANSYS/LS-DYNA介绍
5.1.2 ANSYS/LS-DYNA爆炸模型理论介绍
5.2 灭火弹爆炸过程数值模拟
5.2.1 灭火弹爆炸假设
5.2.2 灭火弹有限元建模及划分网格
5.2.3 有限元模型后处理
5.3 仿真结果分析
5.3.1 径向位移变化分析
5.3.2 灭火剂节点径向速度曲线分析
5.4 本章小结
6. 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型森林灭火弹的仿真设计[J]. 王紫民,武建德. 消防科学与技术. 2015(05)
[2]森林灭火弹的国内外研究现状[J]. 张明远,舒立福,杜鹏东,孟凡烨. 林业机械与木工设备. 2015(03)
[3]发射装药发射安全性评定方法研究[J]. 芮筱亭,冯宾宾,王燕,黎超,陈涛. 兵工学报. 2015(01)
[4]基于Matlab迫击炮外弹道仿真[J]. 伍建辉,董亮. 火控雷达技术. 2014(02)
[5]我国森林防火工作现状及对策[J]. 刘欣,潘宇峰,蔡志勇,滑莎,刘恒旭. 科技与企业. 2014(06)
[6]中国森林火灾风险统计分析[J]. 周雪,张颖. 统计与信息论坛. 2014(01)
[7]粉系冷激波灭火弹内壁处压力研究[J]. 蒋耀港,马宏昊,沈兆武,范志强,汪泉. 高压物理学报. 2013(04)
[8]我国森林防火现状及火灾控制策略[J]. 曾凡义,沙艳宾. 科技致富向导. 2013(11)
[9]灭火弹爆炸抛撒效应数值模拟与分析[J]. 刘耀鹏,王克印,黄勇,陈雪礼,尚超. 陕西理工学院学报(自然科学版). 2013(01)
[10]Studies on aeroservoelasticity semi-physical simulation test for missiles[J]. WU ZhiGang 1*,CHU LongFei 1,YUAN RuiZhi 1,YANG Chao 1 & TANG ChangHong 2 1 School of Aeronautic Science and Engineering,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China;2 The First Aircraft Institute,Aviation Industry Corporation of China,Xi’an 710089,China. Science China（Technological Sciences）. 2012(09)
博士论文
[1]气动发射式高层建筑灭火炮研究[D]. 刘刚.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]T2120深孔钻镗床基础件的参数化设计与拓扑优化研究[D]. 潘红军.中北大学 2014
[2]高层建筑消防炮专用灭火弹研究[D]. 周杰.哈尔滨工程大学 2011
[3]森林消防炮专用灭火弹结构及动力学研究[D]. 安进华.哈尔滨工程大学 2010
[4]某轻型迫击炮全炮动力学仿真分析[D]. 佘凯.南京理工大学 2009
[5]某车载自动迫击炮全炮动力学仿真[D]. 邬欣明.南京理工大学 2008
[6]抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂的合成研究[D]. 赵春霞.四川大学 2005
本文编号：3090817
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/lylw/3090817.html
