高压水炮系统水箱与连接件静态特性分析

消防直升机因其高机动性、大载质量和长航时等优点而被广泛应用于扑灭森林、超高层建筑和危化品场所等火灾。为防止结构问题引发安全事故,需要对其外挂水炮系统结构进行静力学分析,确保设计的外挂水箱结构强度和刚度符合适航标准。首先,使用SolidWorks软件建立了消防直升机外挂水箱和连接件的三维模型,并进行了适当的简化。然后,通过有限元分析软件对水箱及各连接件进行了静力学分析。仿真结果表明,所设计的高压水炮系统的水箱及连接件结构具有良好的静态特性,能够满足适航要求,并能保证系统的正常运行和性能表现。

室内多消防水炮协同灭火任务规划研究

室内大空间消防系统通常采用多个固定式智能消防水炮组成水炮群进行灭火。为改善室内多消防水炮对多火源灭火效率,提出一种基于火灾损失代价和灭火时间代价的粒子群任务规划算法。首先,采用整数编码方式对粒子进行编码,一组编码对应一组任务分配解;然后,应用非线性自适应权重更新方法动态调整算法关键参数,提升算法性能。为避免陷入局部最优解,采用基于模拟退火的自适应粒子群算法,以一定概率接受差解,提高粒子多样性,帮助算法跳出局部最优。针对火源动态变化和灭火过程中新发火源,设计了一种分阶段任务规划策略,与所提算法结合可有效解决动态规划问题。实例仿真结果表明,该算法在寻优效率和结果稳定性方面优于标准粒子群算法和自适应粒子群算法,具有良好的应用价值。

基于YOLOv5-SSA的水炮射击半遮挡目标检测

船舶水炮射击时容易产生水花,造成对射击目标的遮挡,现有水炮控制跟踪系统在水炮射击场景中容易丢失目标,难以获得有效的瞄准效果。论文提出一种基于深度学习的目标检测方法,将水炮射击时拍摄的图像作为输入,实时检测出要射击目标的位置,来达到良好的瞄准效果,实现对目标准确有效的射击。论文设计一个轻量级的深度学习目标检测网络YOLOv5-SSA对水炮射击的目标进行实时检测,在实际场景中进行测试时,在目标检测准确率达到93.2%的前提下,处理速度达到了21.18ms,实现了对目标的实时检测。

稳流器结构对导流式消防水炮流动特性的影响

为了探究一种新的最佳星形稳流器结构形式,选取六肋式星形稳流器,设计了5种不同长度且交叉排列的星形稳流器.基于CFD对安装有5种不同结构形式的星形稳流器的导流式消防水炮内流体的流动特性展开了数值模拟研究,分析了不同稳流器布置形式对导流式消防水炮内流体速度分布均匀性、轴线速度以及湍动能的影响,并对不同布置形式下的压力降进行了分析.数值研究结果表明,稳流器可有效改善消防水炮内轴线速度分布并降低消防水炮的进出口湍动能差,分段叉排布置的稳流器可显著提升稳流效果.其中,数量为2、长度为40 mm且交叉布置的稳流器组合最有利于提升消防水炮的综合性能.同体积条件下,通过缩短单个稳流器长度,增加稳流器叉排数量的分段错位布置提升消防水炮的性能作用有限.过多数量的叉排布置会造成逆流以及较大的压力损失.研究结果对星形稳流器在消防水炮内的优化设计具有一定借鉴作用.

基于混合滤波器的水炮打击目标轨迹预测方法

在智能水炮打击处于运动状态的目标船舶时,射流在空中运动所耗时间会导致打击脱靶问题。针对这种情况,提出一种基于混合滤波器的水炮打击目标轨迹预测方法。该方法首先采集目标跟踪设备的轨迹数据,然后使用轨迹数据训练混合滤波器模型,最后使用模型实时预测目标轨迹。实验结果表明,在搭建的智能水炮实验环境中,持续预测目标未来0~2s的轨迹,均方误差在0.3025~1.4832之间,预测效果良好,在实际应用中,该方法有效地解决了智能水炮打击运动目标时的脱靶问题。

基于混合空洞卷积MobileNetV2的实时射流分割

为了实时准确地提取出智能水炮的射流轨迹,使水炮在打击过程中根据目标运动自动调整打击方向,提出了基于混合空洞卷积MobileNetV2的实时射流分割模型。该模型使用轻量级网络MobileNetV2作为基础网络,只采用网络前7层,实现快速实时分割射流轨迹;添加混合空洞卷积层,采集不同感受野的多尺度语义信息,提高射流轨迹的分割精度;最后结合编码器-解码器的思想,链接MobileNetV2网络输出与混合空洞卷积层的输出,进一步细化分割结果。通过搭建小型智能水炮平台,采集数据集进行实验,实验结果表明,该模型平均交并比达到了0.781 6,分割一帧图片的平均速度为19 ms,在分割精度和分割速度上均取得了较好的表现。

船载视觉水炮目标锁定技术研究

船载水炮在打击动态目标时,往往会因水柱飞行的时间长存在打击滞后的现象。论文设计的视觉水炮,通过视觉系统进行67目标检测与识别,对目标进行定位;对定位目标进行跟踪,并设计了丢失预警模块和重检测方法实现了长时间的鲁棒跟踪;对目标轨迹进行预测,通过轨迹曲线斜率特征方程来建立预测数学模型,计算提前量实现了对目标的锁定。在100次轨迹试验中,在目标相对速度5节时,吻合度可以达到92.3%。在应用中,此技术有效地解决了视觉水炮打击运动目标时的滞后现象。

基于欧拉法的消防水炮射流轨迹模型

为提高消防水炮射流轨迹预测精度,克服基于传统抛体理论描述“初速度不变,射流流量增加致使射程增加现象”所存在的困难,首先采用欧拉法,沿空气中水射流轨迹建立一维的质量守恒方程、轴向动量守恒方程和径向动量守恒方程;然后假设水柱和空气柱的轴向速度分布形状为“礼帽”形,并据此推导分析建立的守恒方程,进而建立消防水炮水射流轨迹计算模型;最后基于3个守恒方程,给出射流轨迹模型的数值计算流程,并与收集的试验数据进行比较验证,结果表明:所建模型的误差不超过10%。

某会展中心项目二期工程水系统设计优化分析

给排水系统设计是大型会展工程设计的重点和难点之一,系统的优劣直接会影响会展后期运营、使用及维护。将某大型国际会展中心项目二期工程的给排水及消防系统,与一期系统进行对比,总结了大型会展项目在给排水及消防系统上的给排水系统设计原则和思路,采用大空间消防炮灭火系统和地埋式消火栓对展厅进行保护,并设置成品展位箱作为布展接口。

某援外大剧院消防给水系统设计研究

某大剧院定性为乙等中型剧院,根据驻场固定剧目的表演内容,合理设置消防给水系统,简化系统形式和管网布置,在满足规范要求的前提下,以达到经济有效的设计目的。

北京艺术中心自动灭火系统与装饰设计结合及实施的探讨

建筑物自动灭火系统作为消防设施的核心组成部分,起着至关重要的作用,其布置的恰当与否直接影响控火灭火效率。基于北京艺术中心项目,介绍如何将设计自动灭火系统与装饰设计结合及实施,以确保建筑物的安全性和可持续发展。

基于双重反馈的水炮射流稳定系统

在海上执法的过程中,执法船只经常会遭遇风浪,而风浪带来的船体晃动会导致水炮晃动,使水炮射流无法准确命中目标。现有的水炮系统多采用单反馈控制方法,没有考虑到载体运动对水射流的干扰。为了减轻载体运动对水炮射流的干扰,本文提出了一种基于双重反馈的水炮射流稳定系统。该系统利用IMU采集载体运动姿态,利用自回归滑动平均模型对载体姿态进行补偿;利用摄像机采集射流落点信息,通过反向传播算法实时调整射流模型参数,并对水炮关节角度进行反馈调整。在智能水炮平台上的实验结果表明,采用双重反馈机制后,水炮的射击误差可有效降低33%以上。

煤系针状焦项目消防给水系统设计

煤系针状焦以高温煤焦油沥青为原料,具有广阔应用前景,其生产工艺主要包含原料预处理装置区、延迟焦化装置区、煅烧单元储运系统,项目的消防给水系统设计主要参考《石油化工企业设计防火标准》《建筑设计防火规范》等。本人根据数年实践,对相关设计总结如下:(1)装置区消防给水量可按中型规模最小用水量(150L/s)确定,但对现有厂区可适当降低用水量;(2)储运系统可适当配置自动喷水灭火系统;(3)室外消防炮的布置应在考虑额定射程的基础上,兼顾操作仰角和射高;(4)设置固定泡沫灭火系统应分析储存物料特性,不应盲目高配。

管内高压气体冲击静态液柱的CFD模拟

为可视化内部流场,采用Fluent软件对警用脉冲防暴水炮炮管内高压气体冲击静态液柱的过程进行了三维数值模拟,得到了重力作用和无重力时的三维气液界面形状,分析了不同时刻管内的速度和压力变化情况,将压力模拟值与理论计算值进行了比较分析。从模拟结果可以看出,重力对于界面形状影响较大,液柱加速过程开始呈线性增加,当t>0.01 s时,呈指数形式增加,管内压力模拟值与理论值基本吻合。验证了CFD软件用于水炮内流场研究的可行性,所得结论对于水炮改进设计有一定的指导意义。

一种脉冲防暴水炮喷嘴堵头的设计及实验研究

为提高脉冲防暴水炮的最大射程,改善射流结构,设计了一种新型的喷嘴堵头,利用高速摄影和数码拍摄技术实验研究了有无堵头情况下的射流形状,分析了堵头对射流雾化的影响。所设计的堵头能在注水时防止水外溢,获得了更为工整的射流结构,对射流的集束作用较为明显,射流最大有效射程较原来提高15m。堵头的存在对出口段射流的一次雾化有促进作用,是影响水炮性能的关键因素之一。

脉冲防暴水炮发射管内的建模与二维仿真

为优化设计,奠定外流场研究的基础,建立了求解脉冲防暴水炮发射管内压力,水柱速度及摩擦力的计算模型。使用商业Fluent软件对发射管内高压气体冲击水柱进行二维数值模拟,采用k-ε模型描述湍流分布,二维VOF模型追踪发射管内的气液界面。模拟得到了气液界面的演化图像,出口速度矢量分布,以及不同时刻管内对称轴上的压力分布。将所建立模型的理论计算值与模拟值进行比较,分析了两者的吻合情况。仿真结果证明:水柱的管内运动压力起主要作用,重力作用并不明显,压力梯度较大的区域出现在水柱段,模拟值与理论计算值基本吻合,可利用模拟值对计算模型进行修正。所得结论对于水炮类非致命武器的设计及水炮外流场的研究有一定的指导意义。

基于CFD技术的脉冲防暴水炮高压气嘴的结构设计

射流出口速度值是影响脉冲防暴水炮技术性能的敏感因素,为研究不同结构气嘴对射流出口速度的影响,采用CFD技术数值研究了三种不同入口面积气嘴的二维流场,其中大涡模拟方法和二维非稳态的VOF模型被用于描述气嘴流场的湍流分布和追踪管内外的气液界面,研究发现过大或过小的气嘴入口面积都会减慢水炮的发射过程,不同的气嘴结构对于初始时刻的射流形状是没有影响的,但因改变了管内的气液参混过程,从而导致对射流的一次和二次雾化产生不同影响。

脉冲防暴水炮雾化特性实验方法分析

脉冲防暴水炮射流的非稳态特征和较大的雾场范围,增加了对其雾化特性进行测量的难度。通过分析当前激光雾场测量技术的基本原理和方法,指出粒子图像速度粒径(particle i mage veloci metry and sizing,PIVS)方法适合脉冲防暴水炮射流雾化特性的测量。根据脉冲防暴水炮的射流特点,提出了基于粒子散射、激光片光成像和高速摄影技术的测量方法,并对硬件系统的设计进行了分析,为下一步试验台的搭建提供了理论指导。

警用脉冲防暴水炮实验系统设计

基于现有实验设备,搭建了科学合理的脉冲防暴水炮试验系统,对其它水炮类装备的实验设计起到了指导作用。

警用脉冲防暴水炮发射管内的建模与仿真

建立了基于气体动力学理论、力学基本定律及因次分析方法的求解脉冲防暴水炮发射管内压力,水柱速度及摩擦力的计算模型。以某型水炮为例算得了最大理论出口平均速度和出口压力,利用fluen t软件对炮管发射状态进行了管内模拟,得到气液界面的演化图像,及出口平均速度曲线和管内压力云图,验证了所得模型用于管内计算的准确性。该组数学模型对于水炮的实验展开及优化设计有着重要的指导意义。