超高加速度抛射体内电子芯片的两维欧拉—拉格朗日模拟（英文）

文章建立两维欧拉—拉格朗日模型以研究抛射体发射过程对其内部电子芯片的冲击及其机理。该模型计入了火药燃烧的两相流动、抛射体结构运动及流固相互作用,其中火药的固体相和气体相分别采用了线性和指数状态方程描述。通过数值结果分析了以位移、弹口速度、加速度表征的抛射体过程中的冲击响应,并讨论了火药比能对抛射体的加速度冲击及对其内部电子芯片的冲击的影响规律。该模拟方法也可供船用智能火炮系统抗冲击分析及船上电子设备生存能力设计时参考。     

舰艇设备舱室爆炸冲击响应研究

为提高舰艇舱室及内部设备的抗爆炸冲击能力,应用瞬态分析软件 LS-DYNA分析计算包含大型设备的舰艇舱室内部爆炸冲击响应情况。使用弹塑性金属材料本构模型及 JWL炸药本构模型建立舱室有限元模型后,使用流固耦合算法首先对舱室内爆炸冲击波的传播情况进行计算分析,然后通过设备基座变形和设备基座冲击加速度2个方面对舱室内设备爆炸冲击响应情况进行比较分析,评估舱壁厚度对设备冲击的影响情况。最后得出相关结论,这些结论对舱室内设备的合理布置以及设备抗冲击结构设计有一定的参考价值。     

舰艇设备舱室爆炸冲击响应研究

为提高舰艇舱室及内部设备的抗爆炸冲击能力,应用瞬态分析软件LS-DYNA分析计算包含大型设备的舰艇舱室内部爆炸冲击响应情况。使用弹塑性金属材料本构模型及JWL炸药本构模型建立舱室有限元模型后,使用流固耦合算法首先对舱室内爆炸冲击波的传播情况进行计算分析,然后通过设备基座变形和设备基座冲击加速度2个方面对舱室内设备爆炸冲击响应情况进行比较分析,评估舱壁厚度对设备冲击的影响情况。最后得出相关结论,这些结论对舱室内设备的合理布置以及设备抗冲击结构设计有一定的参考价值。     

空腔结构入水冲击加速度和压力响应试验仿真分析

[目的]舰船与水砰击、空投鱼雷和飞机水上迫降时,结构物在与水砰击的过程中会受到较大的冲击载荷影响。对于舰船,它会严重影响船体结构和内部器件的功效以及舰员安全。为研究舰船与水砰击的问题,[方法]以楔形和弧形体为研究对象,使用自行设计的装置进行入水冲击试验,通过加速度计和PVDF压电传感器分别测量冲击过程的加速度和冲击压力。重点关注空腔的影响,基于楔形体和空腔空气仿真模型,采用ALE方法对不同入水工况下的加速度和压力响应进行仿真分析,并与试验结果进行比较。[结结果]分析表明:数值仿真结果与试验结果吻合较好,结构密闭空腔对加速度信号有重要影响;密闭空腔对弧形体的影响程度高于楔形体,对弹性体的加速度几乎没有影响,结构表面形状对入水冲击压力的影响较大。[结论]研究结果可以为入水结构的设计和结构冲击防护提供技术支撑。     

一种用于船舶气象仪的电子罗盘设计

本文以三轴电子罗盘测量基本原理和计算方法为基准,以XMEGA128A1微处理器、内部集成三轴加速度分量和三轴地磁场分量输出的集成芯片LSM303C为硬件电路核心,利用三轴加速度分量计算俯仰角、横滚角补偿电子罗盘的测量方式,运用CORDIC算法实现在微处理器XMEGA128A1上对罗盘进行倾角补偿计算,获得准确的方位角。实验结果表明,此方法设计的电子罗盘精度高、响应快,体积小,能较好为船舶气象设备提供准确的方位角信息。     

高速入水弹体结构冲击仿真研究

低空高速投放弹体能够具有很强的隐蔽性和快速攻击性,但是随之带来了弹体机械结构抗冲击问题。该文针对高速投放入水过程中弹体结构冲击问题进行了仿真研究。首先根据对弹体建立三维实体模型,包括其内部各机械电子以及装药部件的等效配置。然后采用大型流固耦合仿真软件Dytran进行入水冲击过程动态仿真。最后通过分析仿真结果数据得到几点有益的结论,为入水冲击弹体壳体以及内部机构抗冲击设计提供有价值的参考。     

火药燃烧产物水蒸气对水下导弹弹射弹道模型的影响

本文对采用高温燃气配合冷却水连续注入式调能的水下导弹弹射过程进行分析,考虑了火药燃烧产物中水蒸气的影响,将燃气中的水与冷却水统一考虑,再分为预先集中注入水和连续喷注水两部分。针对燃烧产物及不同阶段注入的水,进行了汽化机理、建压、做功过程分析,并以此为基础,依据弹射进程的不同特点,按3个不同的特征阶段,建立了能量平衡方程和汽化方程,构建了考虑火药燃烧产物中水蒸气的弹射弹道模型基本方程组,该模型的改进提高了水下导弹弹射出筒过程的计算精度。     

Analysis of impact damage characteristics of marine carbon fiber composite laminates embedded with PEI film北大核心CSCD

[目的]在传统船用碳纤维复合材料层合板层间添加热塑性相材料能有效提升船用复合材料的抗冲击性能,为探究其冲击损伤特性,开展实验研究。[方法]使用光学显微镜观察层合板的热塑性/热固性界面,分析两相材料的结合方式;对不同结构的复合材料层合板进行低、中、高3种不同能量的低速冲击;通过超声C扫描与电子显微镜,对各试件的损伤形貌进行观测,以研究各试件的冲击响应及损伤机理。[结果]结果显示,相较于碳纤维层合板,含热塑性相的船用复合材料层合板具有更好的损伤阻抗;内部嵌膜层合板试件在冲击能量为8和12 J的冲击下,内部分层损伤分别减少了19%和39%,且受到12 J冲击后,内部结构损伤较小,完整性较好。[结论]将PEI热塑性膜嵌于内部能提升层合板的韧性,显著减少内部分层损伤,明显提升内部嵌膜层合板的抗冲击性能。     

基于CFD技术的舰炮发射对观瞄装置的影响

为分析舰炮发射时高温、高压、高速的火药气体对炮口附近的观瞄装置的影响,建立舰炮身管与观瞄装置的三维流场仿真模型,分析炮口流场的形成过程,得到舰炮发射时的压力场和温度场。同时对观瞄装置上各面及附近特殊点进行压力和温度的监测,分析各监测位置的数据。结果表明该总体方案下舰炮发射时,炮口冲击波对观瞄装置影响较大,高温火药气体对其的影响可以忽略。研究结论表明,利用CFD方法可以对武器系统总体方案的布置提供一定的设计参考。     

高速冲击弹体击底仿真研究

低空高速投放弹体具有很强的隐蔽性和快速攻击性.但是,随之带来了弹体机械结构抗冲击问题.其中包括入水冲击和击底冲击.针对高速冲击弹体击底问题进行了仿真研究.首先对弹体建立三维实体模型,包括其内部各机械电子以及装药部件的等效配置.然后采用大型流固耦合仿真软件Dytran进行击底冲击过程动态仿真.最后通过分析仿真结果数据得到几点有益的结论,为高速冲击弹体壳体以及内部机构抗冲击设计提供有价值的参考.     

并联射弹水下运动实验研究

采用基于气体动力的高速射弹并联发射装置,开展并联射弹水下运动的实验研究。利用高速摄像机得到射弹水下运动的画面,并通过图像处理技术提取出流场的演化过程以及射弹的弹道参数,在此基础上分析并联射弹空泡的演化机理和脱落特性,得到了射弹间距对并联射弹水下运动过程的影响。结果表明,并联射弹双空泡受彼此流域压力梯度的影响而表现出不同的演化特性。随着射弹间距的增大,双空泡之间的耦合影响逐渐减弱,下方射弹空泡尺寸逐渐增加,弹道稳定程度逐渐增强,异步并联射弹的尾迹脱落由分叉模式到靠拢模式最后为孤立模式。实验结果对水下多弹体的并联发射具有一定的指导作用。     

金属风暴武器技术发展综述

金属风暴武器技术是采用弹丸叠装技术和电子点火技术的新型发射技术,具有射速高、火力强大、极高的火力质量比等特点。本文较为全面地论述了金属风暴武器技术的原理、各个方面的发展及改装情况,包括发射药密封、多发射药、点火与不点火排除、现场装弹、大口径武器发射及普通榴弹与可叠装弹丸改装等专利技术。采用这些技术可以解决发射药的有效密封与低成本密封、弹丸初速度的提高与改变、可靠点火与低成本点火、现场再装弹、大口径武器发射及低成本改装等问题。     

某多管火箭炮的动力学特性分析

利用显式动力学方法计算了某火箭弹与定向管的弹管碰撞问题,得到了定向钮和前中后3个定心部与定向管的碰撞力;利用快速傅立叶变换计算出碰撞力的频谱,并与某火箭弹发射装置的固有频率进行对比分析,说明了火箭炮系统设计合理;对火箭弹发射系统进行了动力学计算,得出了前后2组弹发射的最小时间间隔和初始扰动参数.     

弹性变形对大口径炮弹气动特性影响的靶道试验

为了研究气动弹性对大口径炮弹气动特性和飞行稳定性的影响,利用室内弹道靶道,进行了大口径柔性和刚性炮弹模型的靶道自由飞行试验,利用试验数据判读处理出模型飞行过程中的飞行速度、攻角、进动角、空间质心坐标x,y,z和柔性弹模型的弹性变形量,拟合处理出其主要气动力和力矩系数,对比分析了大口径柔性和刚性炮弹模型的动特性和飞行稳定性。研究结果表明,柔性弹模型的阻力系数明显大于刚性弹模型的阻力系数,柔性弹模型变形后升阻比降低,滚转力矩显著增大;根据拍摄的闪光阴影照片和数据处理得到的章动曲线可看出,柔性弹的弹性变形对弹丸稳定性有较大影响,导致弹丸飞行不稳定。     

超空泡射弹尾拍力求解的一种改进型方法

传统的超空泡射弹尾拍力求法将空泡边界看成是一条直线,在求解弹丸浸入长度时势必造成误差,导致弹丸的尾拍力求解不精确,本文主要在传统求解浸湿长度的基础上提出了一种改进型的求解方法,将空泡壁看成是椭圆的一部分。仿真结果显示,改进后尾拍力变大,弹丸衰减速度变快,弹丸空化器上的阻力变小。     

弹药发射安全性试验研究

通过动态活度比的概念,建立了描述发射药破碎程度的方法。应用该方法做了弹药发射安全性试验,获得了挤压破碎发射药的破碎程度以及挤压应力与发射药破碎程度的关系。研究了破碎发射药对弹药发射安全性能的影响。     

横移下水设施变形实测与有限元分析

福建某造船厂横移下水设施能承受1800t下水重量,为合理评估该下水设施并进行适当改造,使下水重量提高为2300t,对1800t下水重量的横移下水设施进行了现场变形实测,并采用ABAQUS软件建立了轮船进架过程中下水设施力学性能的有限元分析模型,计算结果与实测结果吻合较好.在此基础上,对下水重量为2300t轮船进架全过程中下水设施的受力状况进行分析,获得了薄弱部位及走轮轮压,为横移下水设施及其地基基础的加固提供了依据.     

舰载火箭弹弹道重构与模型验证

为了验证火箭弹系统六自由度仿真模型的可信性,建立用于弹道重构的系统状态模型和基于GPS观测数据的量测模型,运用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法和TIC不等式系数法,探讨仿真模型静、动态性能的验证方法。以某型舰载火箭弹系统为研究对象,通过重构火箭弹飞行状态的误差参数,对其仿真模型进行定量验证。仿真结果表明,利用弹道重构方法对六自由度弹道仿真模型进行验证是有效的。     

弹道修正弹系统可靠性分析

在对弹道修正弹系统可靠性进行定义的基础上,建立该系统的可靠性框图和可靠性数学模型,提出了弹道修正弹系统可靠度的计算方法,同时介绍了可靠度分配在弹道修正弹系统中的应用问题。研究结论为弹道修正弹系统设计提供参考,也为弹道修正弹系统效能评估提供依据。     

某弹体水下弹射装置低压室降压方案研究

提出了某弹体水下水平弹射装置低压室降压方案，建立了相应的多相流流体动力学模型，对发射初期发射管内多相流流场特性进行了仿真计算，同时对附加气室的初容积、附加气室与初始水室之间的不同连通方式对低压室压强特性的影响进行了研究，总结出了附加气室大小、连通方式与发射筒内压力峰值之间的关系，为总体方案的确定和工程设计提供了必要的依据。