动态称量技术在发射药称重过程中的应用

为了提高弹药发射药装药生产过程中发射药称量的精度和速度,设计一种改进型的动态称重系统,采用粗-中-细3级给料方式,建立发射药动态称重系统数学模型,通过称重信号处理和称重给料控制算法克服现有模式存在的效率低、精度不高等缺陷;200次的发射药称量试验,都稳定在7.0±0.1g范围内,表明改进后的称重系统满足弹药生产过程中发射药快速精确称量的需求.     

一种粒状发射药的自动包装控制技术

针对国内现有粒状发射药手动包装现场人员众多、安全隐患大、包装产品质量无法追溯控制的问题,研究一种粒状发射药自动包装的控制技术。项目利用箱体 ID 可靠识别技术、防溢料装药技术、分页机重页检测技术、包装质量综合信息管理和质量追溯回控技术等实现了粒状发射药的自动称量包装。该技术目前已用于国内某发射药自动包装生产线上。应用结果表明：该技术实现了危险区域的人机隔离和安全生产,能对包装质量形成追溯与回控。     

发射药螺旋分料装置的设计与实验研究

为提高发射药的装药质量,对发射药螺旋分料精密称量技术的分料装置进行研究。介绍螺旋分料装置的 机械结构及工作原理,构建分料过程的力学模型、速度模型及分料量模型,设计螺旋分料装置的关键参数,采用松 散密度及流动性等物料特性近似的旱菜籽作为替代物料进行实验验证。实验结果表明：该研究可提升工程问题的设 计水平,为发射药的分料装置设计提供参考。     

一种动态自动称量技术

针对某些发射药颗粒较大,不能满足快速、精确称量的问题,设计一种动态自动称药控制系统。该系统主要采用皮带送药技术、气动震盘送药技术和在一定范围设置称药量值进行称量技术,通过粗加药与精加药比重的控制方法和设置控制提前量的控制策略,实现了大颗粒发射药的动态自动称量,并已在某发射药自动称量机项目中成功应用。实践结果证明:该技术降低了工人的劳动强度,提高了生产效率。     

发射药生产过程中静电锥体放电规律数值模拟研究

静电锥体放电是引发发射药燃烧爆炸事故的重要放电形式。为了研究其在生产过程中的放电规律,基于静电场高斯定理,利用ANSYS有限元模型,对单基发射枪药的存储、转运料斗中的静电场进行了数值模拟,并进行了实验验证,实验值与模拟值吻合较好。通过数值模拟得到了单基发射枪药料斗内静电场的分布规律,以及静电场随物料厚度的变化规律。研究结果表明：单基发射枪药料斗底部电场强度最大、侧壁次之、物料表面电场强度最小;最大电位出现在物料内部,而不是物料表面;物料厚度在0.05 m时,底部最大电场强度为6.92×10⁶ V/m,大于空气击穿电场强度,这表明在料斗刚罐充发射药时,就可能在料斗底部发生静电锥体放电;随着物料厚度的增加,料斗内的电场强度也随之增大,当发射药厚度增加到0.29 m时,底部最大电场强度已增大至1.41×10⁷ V/m, 侧壁和料面电场强度也随之增大,料斗内锥体放电更加频繁,点燃发射药的危险性也更大。     

发射药混同过程静电性能测试及风险评估

为评估发射药混同过程中的静电灾害风险,预防事故发生,自主设计了电阻率、介电常数、电荷积累量等静电参数测试装置,并以11/7单基发射药为典型产品进行测试实验,得到其体积电阻率为1.87×10~(10)Ω·m,表面电阻率为1.06×10~(12)Ω,介电常数为1.88,滑槽摩擦状态饱和荷质比为-1.85μC·kg~(-1);采用ANSOFT MAXWELL软件对11/7发射药混同料筒内的静电场进行仿真计算,得到了直径1000 mm混同料筒内11/7发射药最大静电场强随药面高度的变化曲线,结果表明随着药面高度的增加,料筒内电场强度不断增大,当药面高度达到40 mm时,料筒内电场强度已达到空气击穿场强,存在静电放电风险;对不同直径混同料筒的临界放电药面高度进行模拟计算,得到了临界放电药面高度随料筒直径的变化曲线,结果表明直径100,200,300,400,500 mm的料筒,临界放电药面高度分别为81,46,42,41,40 mm,直径超过500 mm时,临界放电药面高度基本维持在40 mm。     

称重传感器精确标定研究

一种发射药自动称量机为使发射药称重输出值能精确地反映称重值,对称重传感器精确标定进行研究。采用函数链神经网络法对称重系统称重检测值与实际重量值之间的函数关系进行精确标定,通过标定的称重系统精度≤1%,满足实际生产需要。     

基于多层发射药内弹道模型的软件设计与实现

建立了多层发射药内弹道模型,并以该模型为基础,采用MATLAB程序语言进行软件开发,介绍了软件体系的结构和程序流程,并用模块化思想提高软件的可扩展性和重用性;利用编制的软件对多层发射药内弹道过程进行仿真模拟计算,并将模拟计算结果与30 mm口径火炮的内弹道性能实验结果进行对比;结果表明:采用本模拟计算软件所得计算结果与试验结果吻合,具有较好的一致性,为多层发射药的内弹道性能研究以及发射药装药设计提供理论参考依据。     

发射药动态力学性能的研究进展

介绍了落锤冲击试验、空气炮试验、分离式霍普金森压杆试验和动态挤压物理仿真试验等在发射药动态力学性能研究中的应用状况,综述了发射药动态力学性能的研究进展,认为发射药粒的损伤模型、低温脆性、发射药撞击弹底时的力学分析以及发射药冲击破碎的数值仿真需进一步研究。     

发射药挤压破碎动力学分析

发射药床在运动过程中的挤压破碎机理是发射安全性研究中的核心问题,采用数值仿真的方法识别发射药粒的破碎机理.用有限元软件分别对药粒在静载及冲击载荷作用下的力学行为进行了数值仿真,仿真结果表明,在不同的承载模式下发射药颗粒在运动过程中挤压有体积破碎与接触破碎两种基本模式.对药粒在不同承载方式下的破碎规律进行了数值仿真,并对破碎块度的分布进行了分析,分别建立了不同承载方式下破碎块度与载荷幅度间的关系式,为火炮发射安全性研究奠定了基础.     

火炮发射药床冲击破碎动力学仿真研究

为了研究发射装药引起膛炸的基本原理,确保火炮武器系统发射过程安全,实现末端毁伤效应,从理论分析计算的角度出发,基于离散单元法,建立了火炮发射药床冲击破碎动力学仿真模型,模拟了大口径火炮发射药床在燃气流冲击载荷下的破碎过程,并与有限元计算软件LS-DYNA的结果进行对比,结果表明,离散单元法和有限元法计算结果几乎一致,验证了该方法的准确性。该计算方法对发射装药发射安全性研究具有一定理论实用价值。     

推进剂贮箱金属膜片的变形模拟及参数分析

航天推进剂金属膜片贮箱是航天运载器的重要部件,贮箱膜片能否有效稳定地翻转是影响贮箱性能的关键因素.使用MSC.marc软件,采用大变形弹塑性有限元法对膜片的翻转变形过程进行模拟,并分析其翻转失效状态及翻转失效原因,总结出膜片各参数对翻转效果的影响,为金属膜片的设计及控制膜片的失效提供参考依据.     

粒状发射药自动定量称重系统

针对粒状发射药包装过程中定量称重的自动化需求,研制了一套粒状发射药自动定量称重系统。介绍系统的设备组成,详细说明控制系统的设计和实现,通过研究真空输送和电子定量称重2个系统关键技术,实现自动上料和自动定量称重。该系统已用于实际生产中,应用结果表明：该系统包装效率达到80箱/h,实现了上料、定量称重和装药的自动化,提高了包装质量和安全性。     

散粒体发射药床碰撞挤压过程三维数值模拟研究

发射药床的碰撞、挤压引起药粒破碎是导致膛炸的根本因素。首先用Monte Carlo模拟密实发射药床初始堆积结构,然后引入一种建立在非连续介质基础上,又区别于一般多体动力学方法的离散元法,来模拟密实的发射药床在膛内高压条件下的碰撞、挤压的动力学过程。详细介绍了离散元法计算程序核心——接触寻找算法,以及药粒的三维接触模型和计算参数的确定。首次解决了复杂条件下的单个药粒受力和运动无法描述的问题,为药粒的破碎数值模拟奠定重要基础。     

HTPB/IPDI复合固体推进剂细观界面率相关参数的反演识别研究

为研究HTPB/IPDI(hydroxyl-terminated polybutadiene/isophorone diisocyanate)复合固体推进剂细观界面性能随加载速率的变化规律,基于分子动力学算法生成了HTPB/IPDI复合固体推进剂的细观颗粒填充模型。颗粒与基体间粘接作用通过结合粘弹性标准机械单元及指数型率无关内聚本构所构建出的率相关内聚力模型模拟。通过HTPB/IPDI基体胶片的应力松弛试验得到细观模型中基体材料的松弛参数。基于模型对HTPB/IPDI推进剂在不同加载速率下(0.1,5,20 mm·min~(-1))的宏观力学响应进行仿真计算。利用数值仿真结果与HTPB/IPDI推进剂单轴拉伸试验结果曲线,通过Hooke-Jeeves优化算法对率相关内聚力模型参数进行反演分析,得到了优化后的界面参数数值。利用所建立的模型对50,100 mm·min~(-1)加载速率下的HTPB/IPDI复合固体推进剂材料的宏观力学行为进行预测。结果显示,预测结果与实际试验结果较为一致。     

发射药连续化生产模型研究

为研究发射药连续化生产技术,以发射药溶塑制造工艺为背景,建立发射药连续化生产模型.利用制造发射药的物料在工序中的流动速度,研究了发射药连续化生产各工序物流匹配关系和工艺设备匹配关系,通过对发射药连续化生产工艺单元物料流速进行分析,建立了发射药连续化生产线物料流速为特征的发射药连续化生产模型,并以某种发射药制造为例研究发射药连续化生产模型在该发射药连续化生产中的应用.结果表明:该模型可用于发射药连续化生产工艺优化,解决离散工序与连续工序的连续化结合问题.