催泪弹非致命效能分析计算

催泪弹是驱散群体性目标最有效的一种非致命防暴弹,特别是爆炸式催泪弹,刺激剂可瞬间释放,能快速作用于有生目标。但在实际战术运用中,催泪弹的非致命效能没有具体的衡量指标,导致其使用没有科学依据。根据爆炸式催泪弹气溶胶烟雾扩散特征,应用重气和非重气扩散数学模型,通过计算虚源点,将两种模型有效结合起来,对气溶胶烟雾扩散过程进行分析研究,得到气溶胶烟雾扩散半径和浓度变化规律,分析计算了单枚催泪弹有效作用区域,以此作为催泪弹非致命效能的衡量指标。研究结果表明,在风速为2 m/s时,39 s后单枚催泪弹的有效扩散面积可达602.1 m²,且烟雾浓度不低于1 mg/m³,计算结果与试验结果基本符合。     

自然通风条件下催泪剂室内扩散特性的模拟研究

为评估催泪弹室内的作用效能,依据粒子的动力学模型,采用Fluent软件对催泪剂的室内扩散特性进行了模拟研究。结果表明,在自然通风的条件下,无论是竖直方向还是水平方向上,越靠近窗口催泪剂的浓度会越低,但总体而言,由于不受外界的影响,催泪剂不易扩散,浓度基本维持在0.7~0.9的范围内。     

刺激剂爆炸分散的相似律及预测模型研究

通过研究分装结构爆炸型催泪弹的中心装药与尺度相关性,运用量纲分析法,建立刺激剂爆炸分散过程的相似律,得到了不同尺度下爆炸型催泪弹药的非致命效能预测模型。本研究为弹药结构设计和参数优化提供技术支持,为数值模拟和理论计算提供必要的依据。     

谈谈几种化学战剂

许多人以为化学战剂都是气体,其实不然,事实上大部分化学战剂都是以晶体状态存在的。这些晶状体被粉碎成极细小的粉末后,就可以被装进榴弹、射弹、烟雾发生器或混入烟雾剂中使用。 目前,美国警察使用的化学战剂有5种,它们就是:CN催泪剂,CS催泪剂,Mace液态催泪剂(一种伤害性压缩液态毒气),油性树脂辣椒剂(OC)和混合型化学剂(上述几种化学剂的混合)。 执法人员要想使用这些非致命武器有效的打击罪犯,就必须掌握它们的性能以及使用效果。     

热气溶胶灭火剂配方的优化实验

通过单因素法和正交实验法对以硝酸锶和硝酸钾为氧化剂的热气溶胶灭火剂配方迚行优化设计,幵对气溶胶灭火収生装置迚行了改迚性研究。以灭火时间、灭火效能作为考核指标,获得了此热气溶胶灭火剂的最佳配方为48%氧化剂(m(Sr_(NO_3)_2):m(KNO_3)=2.5:1)、43%可燃剂(自制KLJ,以胺化合物为主的复合型)、5.0%散热降温剂(超细硼酸改性配方)、2.50%燃速调节剂,最佳配方的实验结果表明其灭火效能和灭火时间分别为81.03 g·m~(-3)和12.8s。     

基于分装结构的CS刺激剂爆炸分散过程研究

为了探明分装结构爆炸分散刺激剂形成气溶胶云团的过程,设计了具有分装装药结构的原理样弹,采用原理样弹分静态条件下地面爆炸和空中爆炸两种方式,应用高速摄影技术研究了爆炸分散邻氯代苯亚甲基丙二腈(CS)刺激剂过程中气溶胶云团的形成、运动规律,得到刺激剂气溶胶云团直径、径向速度和扩散高度随时间的变化规律,呈现出地爆与空爆分散试验结果的差异。通过对爆炸驱动刺激剂气溶胶云团运动过程的理论分析,建立了与试验结果相吻合的速度数学模型。试验结果表明,在地爆和空爆两种方式下,分装结构爆炸分散CS刺激剂过程总体规律基本一致,均可分为径向加速阶段、减速阶段、湍流阶段和扩散阶段,前两个阶段末期的云团参数可为预测爆炸型催泪弹有效作用面积及评估威力幅员提供初始条件;地爆在0.7 ms左右速度达到最大值1495 m·s^-1,空爆在0.3 ms左右达到最大值1697 m·s^-1,相比空中爆炸,地面爆炸时冲击波对水泥地面发生反射叠加,有利于流场和颗粒本身径向运动的扩散,地面爆炸分散云团直径较大,轴向扩散高度较小。     

国产新型警用防暴动能弹--18.4mm布袋弹

近年来我国警用武器装备的发展取得了显著成效。尤其是在9mm、18.4mm、38mm三种口径上先后开发了催泪弹、痛球弹,动能弹等数十个弹种,这些武器及弹药在实战中发挥了重要作用,其中使用最多的是催泪弹和动能弹。然而所有动能弹目前存在的一个最大问题是在较近距离上对生动目标有致命作用,这就大大限制了其作为非致命弹药使用的有效作用范围,并给使用带来了诸多不便。为此,需要研制一种在枪口之外任何距离上,只要不打在人的要害部位就不会对人致死,但又有足够的动能制服生动目标的弹药——18.4mm布袋弹就是在这种需求背景下应运而生的。     

烟雾气溶胶技术及其在军事上的应用(下)

四、特种用途的烟雾气溶胶技术气溶胶光学进入烟幕领域,使只起迷盲遮蔽作用跃进到电磁对抗,也打破了攻与防的界线,使其在军事上的应用不断扩大。 (一)毒烟气溶胶技术自从德军在比利时向协约国使用“伊普尔毒雾”开创了致死性的和非死性的毒雾气溶胶的使用先例,尤其后者发展更为普遍、几乎世界各国和各地区都有装备此类武器、器材。其中有小到形如钢笔或手电的化学手枪,遇暴徒     

非致命武器作战效能评估仿真

针对非致命武器种类多样、评价指标复杂且目前缺乏该类武器效能评估的现状,提出了一种以层次分析与模糊原理相结合的评估方法。以催泪弹为例演示了评估仿真过程,通过单一优化指标观察效能值的变化,结果表明,作用范围指标的性能与其效能值在一定区域内基本呈正相关,仿真结果具有良好的可重复性,为研究非致命武器效能提供依据。     

基于成败型试验的催泪弹贮存寿命评估方法

分析了催泪弹在贮存状态下的失效特点,建立了基于成败型试验数据的催泪弹贮存寿命评估的数学模型。依据成败型试验数据,在确定的置信度下,对Rs97-2燃烧型催泪弹的贮存可靠寿命用模型进行了评估。当置信度为90%、可靠度下限为0.9时,由模型评估的催泪弹贮存寿命为5.11a,此结果与实际基本相符。     

爆炸型烟幕弹遮蔽效能仿真研究

传统的烟幕仿真方法通常使用假定风场均匀稳定的高斯模型或者拉赫特曼扩散理论,这些方法忽略了实际大气边界层复杂多变的特点。为了解决这一问题,建立一个基于计算流体力学（CFD）方法的爆炸型烟幕弹遮蔽效能仿真模型。运用拉格朗日方法,基于在椭球体内均匀生成随机粒子的方法构建初始云团。分析烟剂燃烧放热对初始云团的热力效应,结合CFD方法和离散相模型对烟幕粒子的扩散进行模拟,得到烟幕质量浓度的时空分布。通过计算面密度得到烟幕对可见光的有效遮蔽区域。效能仿真结果与试验结果和拉赫特曼模式结果对比,证明了该模型的有效性,表明烟幕弹遮蔽效能仿真模型在爆炸型烟幕弹的前期扩散阶段较好地反映了烟幕形状及长度、高度的变化规律。     

Diffusion Law of Smoke in Visible Light and Infrared Wavebands

Obscuring time of smokescreen is an important parameter, and diffusion coefficient is a crucial parameter to the obscuring time of smokescreen. The relational equation that effective obscuring area of smoke changes with diffusion co-efficient and diffusing time was derived. And based on experimental data, the parabolas that the area changes with time are drawn, and the relation between diffusion coefficient and obscuring time of smoke-screen is analyzed. Diffusion coefficients of smoke cloud in the infrared (IR) and in the visible light are compared with, the two-phase flow character of aerosol particle is found while diffusing in the two wavebands. And their differences are analyzed in detail.     

小波分析法在红外烟幕面积评估中的应用

分析了当前红外遮蔽烟幕干扰面积和遮蔽率测试方法的主要问题,引入小波分析思路,利用多分辨分析方法将红外烟幕图像分割成多幅不同分辨率图像,组成层次式数据结构,然后利用小波变换的图像边缘检测算法画出烟幕云团边缘曲线,求出封闭曲线内面积,即可得到烟幕有效干扰面积和遮蔽率分布状态。这种方法解决了综合评定烟幕性能的若干问题,为研制烟幕弹或发烟装置提供了一种分析方法或思维方式。     

特种粉料2 维自动混合装置的设计与实现

为解决军工行业特种粉料混合均匀性差、混合效率低、安全隐患大等问题,设计一套对特种粉料进行2 维自动混合的装置。介绍设备的技术要求及工艺流程,根据特种粉料的物理特性,以冷烟弹的冷烟剂为例,对混合 装置的机械结构、气控系统及电控系统进行设计。实际应用效果表明：该装置的粉料混合均匀性较好,可实现自动 化生产,消除了人工操作的安全隐患。     

射流对间隙靶板屏蔽炸药的冲击起爆

为得到射流对野战弹药的冲击起爆规律,以间隙靶板屏蔽炸药模拟具有一定防护的野战弹药,应用冲击波传递的阻抗匹配技术、聚能射流的准定常侵彻理论以及开放炸药冲击起爆的Held准则,构建了射流前驱波与击穿间隙靶板后剩余射流起爆炸药的工程分析模型,并结合算例对模型进行了系统的分析。结果表明:射流侵彻起爆野战弹药过程中,射流直径变化可达到22.2%,对起爆能力的影响不可忽略;弹药壳体对射流起爆能力影响较防护层(包装/方舱)强;前驱波的最大起爆能力约为2.75×104m3·s-2,而剩余射流的最大起爆能力约为1.55×105m3·s-2,二者相差近一个数量级,所以野战弹药应以防射流击穿为主。     

某新型发射药在身管附加装药中的应用研究

为研究身管附加装药的类压力平台增速效应,采用了在弹道枪炮身管上安装附加药室的试验装置。其主药室装药采用6/7-XDGZB高能硝胺发射药,附加药室装药采用4/1-XDZJ高能发射药。密闭爆发器试验和内弹道试验结果表明:6/7-XDGZB发射药具有起始缓燃性,4/1-XDZJ发射药具有速燃和渐减燃烧特性,两者配合在膛内燃烧,在最大膛压基本保持不变的情况下,初速从空白装药(传统的单一装药,没有附加装药)的981m.s-1提高到附加装药的1063m.s-1,提高了82m.s-1,增幅为8.4%,示压效率由0.47提高到0.58。     

高降压速率下复合底排药剂瞬变燃烧特性研究

为了提高底排弹出炮口时底排装置的工作稳定性与一致性,采用半密闭爆发器模拟炮口工况,借助高速录像系统,开展了高降压速率下复合底排药剂瞬变燃烧特性的试验研究。实验中,半密闭爆发器燃烧室压力控制在20～90MPa范围内,降压速率为1.2×103～6×103MPa.s-1。实验表明,因破孔压力及降压速率不同,复合底排药剂燃烧行为分为自行稳定复燃、永久熄灭和临界状态三种情况。决定这些行为的关键因素是降压速率与降压前的初始压力。分析表明,在火炮发射条件下,底部排气弹出膛口时,复合底排药剂燃烧环境恰好处于永久熄灭/熄灭后再复燃的临界状态。     

聚氨酯弹性体中NG和BTTN迁移的介观模拟

为在介观尺度下研究聚氨酯弹性体中的硝酸酯增塑剂硝化甘油(NG)和1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)的迁移扩散现象,运用分子模拟软件Materials Studio进行了耗散粒子动力学DPD模拟计算。搭建了粗粒化的介观模型,用此模型计算了NG和BTTN在聚氨酯弹性体中的扩散系数。计算得到NG的介观扩散系数为1.80×10-12m2·s-1,BTTN的扩散系数为0.21×10-12m2·s-1,与文献报道NG的微观扩散系数0.65×10-12~11.10×10-12m2·s-1处于同一数量级上。预聚物分子量提高、温度升高后扩散系数增大,但硝酸酯含量提高后扩散系数降低,同等条件下NG的扩散系数大于BTTN。介观分子模拟计算结果与文献报道值和理论趋势较为符合,说明搭建的硝酸酯/聚氨酯粗粒化模型可以用于考察NG和BTTN在聚氨酯中扩散的情况。