波纹结构迎爆面泡沫金属对甲烷-空气混合气体爆炸能量的吸收特性

为进一步探究气体爆炸荷载下异构迎爆面泡沫金属的吸能特性,在前期开展锯齿结构迎爆面材料吸能特性实验的基础上,以3种波纹结构迎爆面(凸面型、凹面型和凹凸连续型)泡沫金属材料为研究对象,利用自主搭建的气体爆炸管网实验平台,开展了该泡沫金属材料在甲烷-空气混合气体爆炸荷载下的吸能特性测定实验。采用不同波纹结构迎爆面阻隔爆材料,测定了管道内爆炸冲击波超压、火焰传播速度和火焰温度等随时间和空间的变化,分析了不同波纹结构迎爆面阻隔爆材料的吸能效果。结果表明:(1)迎爆面为波纹结构的泡沫金属材料对爆炸超压的衰减效果优于迎爆面为锯齿结构的泡沫金属材料和迎爆面为平面结构的泡沫金属材料,且迎爆面为凸面型波纹结构和凹凸连续型波纹结构的泡沫金属材料对超压衰减的速率高于迎爆面为锯齿结构和凹面型波纹结构的泡沫金属材料;迎爆面为锯齿结构的泡沫金属材料对火焰传播速度的衰减略强于迎爆面为波纹结构和平面结构的泡沫金属材料;迎爆面为波纹结构的泡沫金属材料对火焰温度的衰减效果优于迎爆面为锯齿结构及平面结构的泡沫金属材料。(2)在本文实验条件下,3种波纹结构(凸面型、凹面型和凹凸连续型)迎爆面泡沫金属材料的熄爆参数分别为5.338、4.340和6.090 MPa·℃,低于锯齿结构迎爆面材料的熄爆参数17.680 MPa·℃,且远低于熄爆参数安全值390 MPa·℃,波纹结构迎爆面材料具有良好的防护效果。(3)这3种迎爆面为波纹结构的泡沫金属材料均具有良好的吸能特性,均优于迎爆面为锯齿形结构的泡沫金属材料,且明显优于迎爆面为平面结构的泡沫金属材料。

串联战斗部级间隔爆结构的研究现状和发展趋势

串联战斗部作为反爆炸反应装甲的一个重要手段,已成为国内外兵器研究的热点。串联战斗部工作时,前级装药爆炸势必对后级装药产生影响。为削弱前级装药爆炸产生的爆轰波与碎片对后级装药的影响,需要在前后级装药之间设置隔爆结构。良好的隔爆结构对串联战斗部前后级稳定工作,提升战斗部性能有重要意义。综述了近年来串联战斗部级间隔爆体的研究进展,包括结构布局、材料选型与优化设计方法等方面,并结合目前隔爆体发展状况对隔爆体未来发展趋势进行展望,以期对串联战斗部隔爆体的设计和改进有所启示。

某串联战斗部级间隔爆体结构的优化设计

为实现串联战斗部级间隔爆体结构减重,利用有限元分析软件LS-DYNA建立了某型前级战斗部与隔爆体的数值仿真模型,采用正交试验的方法,研究级间锥形隔爆体前锥角,倒角与前后锥角差值对隔爆体质量的影响规律。结果表明:隔爆体的前锥角对隔爆体质量影响显著,前后锥角差次之,倒角影响较弱。利用正交优化方法,设计三因素四水平的正交优化方案,结果表明当,r=9.9 mm,时,隔爆体的质量最低为485.40 g。研究成果可为串联战斗部隔爆体的结构设计和优化提供指导。

多层隔爆结构对威力可控战斗部能量输出的影响

为实现战斗部毁伤威力的可控输出,利用隔爆装置将炸药分隔开,形成一种轴向多层复合装药结构,通过转换3种起爆方式调节爆轰炸药比例,从而实现毁伤威力的3档可控输出。采用数值模拟方法,研究隔爆材料性能及多层介质间阻抗匹配模式对冲击波衰减性能的影响,进而将效果最优的3层隔爆结构应用于威力可控战斗部,并通过仿真和试验验证其3档威力区分度。仿真试验结果表明:隔爆装置所占空间一定时,合理选择隔爆材料组成3层隔爆结构的隔爆性能优于双层隔爆结构,较单层结构有很大提升;对于双层隔爆结构阻抗逆序形式比顺序形式对冲击波的衰减作用更强;3种起爆方式下破片最大初速分别为1 500 m/s、2 000 m/s和2 300 m/s,壳体总能量分别为9.27 Terg、26.45 Terg和34.87 Terg。所提出的3层隔爆结构可有效减少装药空间的浪费,应用于威力可控战斗部后可有效实现3档威力的可控输出且区分度良好,为威力可控战斗部设计提供了重要参考。

隔爆壳体结构分析与优化

基于DXJL320壳体的3种结构分析,进行静力学仿真。分析对比仿真结果,选择力学性能最优的壳体结构。通过调整间距和配置面,确定加强肋配置方法,对壳体进行优化。确定最终优化方案,并为类似隔爆壳体结构设计提供了参考。

装甲车辆用防爆复合结构抗爆性能试验技术研究

为考核装甲车辆用防爆复合结构的抗爆性能,提出了基于底甲板损伤等级和(AIS)人体伤害/防护等级为防爆判据的台架试验方法和模拟舱体试验方法。建立了防爆复合结构抗6 kg TNT当量的试验平台,并进行了防爆复合结构抗6 kg TNT当量爆炸性能验证试验。台架试验后基板的稳态变形量为47.451 mm,模拟舱体试验后舱内模拟假人各项关键部位测试结果均在指标范围内,这表明该防爆复合结构具有良好的抗爆性能,对装甲车辆底甲板具有一定的保护作用,并且能够有效保护模拟舱体内部人员。此外,上述试验结果还表明,提出的台架试验方法和模拟舱体试验方法能够较好地考核和评价装甲车辆用防爆复合结构的抗爆性能。

隔爆主机壳体优化设计研究

针对煤矿井下隔爆主机重量大、加工成本高、搬运移动便捷性差等问题,对现有的隔爆主机壳体进行理论计算和结构优化设计,实现在保证结构强度的情况下降低壳体质量的目的,并利用有限元方法对隔爆壳体进行仿真分析。结果表明,壳体采用7 mm厚的高强度钢板焊接,在壳体内部薄弱处设置加强肋,外部散热部位增加散热肋板同时起到增加强度和散热的作用,在满足性能的前提下壳体质量降低了54%,大幅减少了加工成本。

基于弹性构件的防爆安全轮胎设计与成型工艺的研究进展

分析现有防爆安全轮胎结构的优缺点,并从结构设计、材料选择和成型工艺方面介绍基于弹性构件的防爆安全轮胎设计与成型工艺的研究进展。现有防爆安全轮胎存在质量大、负载小、易颠簸、舒适度差、易塌陷变形、易断裂、易脱圈、成型工艺复杂等问题,而通过结构设计、材料选择与成型工艺相结合的系统优化方案解决了现有防爆安全轮胎存在的问题,设计出的针对不同应用场景下的基于弹性构件的防爆安全轮胎负载能力、舒适性和安全性提升,使用寿命延长。

立体卷铁心式矿用隔爆型干式变压器的结构与工艺

介绍了一种立体卷铁心式矿用隔爆型干式变压器,详细分析了变压器铁心、绕组、器身以及隔爆箱体的一些结构和工艺等。研究可为同类型变压器的结构设计提供参考,同时积极推动煤炭行业节能减排高质量发展。

基于防爆技术标准对GB 50058-2014修编内容解读

基于国家防爆技术标准对GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》修编及新增内容予以解读,同时简要介绍国家防爆技术标准系统。

ZFB-350/12(A)型防爆直流发电机的设计研究

为满足煤矿井下辅助运输车辆的需求,设计开发了ZFB-350/12(A)防爆直流发电机,供防爆柴油机为动力的无轨胶轮车照明之用。重点介绍直流发电机的主要技术参数、结构特点、原理以及性能等。该照明发电机经实际应用,取得了良好的效果。

曲面型纤维复材防护掩体在爆炸冲击波下的响应特性

自二战以来战场上遗留了大量未爆弹,为合理高效地处置未爆弹,需要强防护和轻量化的防爆掩体以保护拆弹专家的安全。基于该背景,选取铝合金6061-T6、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维层合板和碳纤维层合板3种材料,通过实爆实验和有限元仿真结合的方式,对比研究曲面型防爆掩体与方型防爆掩体在冲击波作用下的抗变形能力和冲击波超压衰减效果。3种材料平板的爆炸实验结果发现,相同面密度靶板的抗变形能力排序为碳纤维层合板>UHMWPE纤维层合板>铝板;由仿真结果可知曲面结构的抗变形能力优于平面结构;在2 kg TNT 3 m距离、0.5 m高处爆炸冲击下,相较于方型防爆掩体,曲面型防爆掩体因其更好的抗变形能力以产生更小的透射超压,在小变形的情况下使掩体内部超压不超过20 kPa,可以保证内部人员安全无伤,其中,材料选择对于曲面型防爆掩体削波效果的影响不大,方型防爆掩体采用碳纤维层合板的效果最好。

基于响应曲面法的10kV电缆中间接头防爆盒结构优化研究

中间接头是10 kV电缆故障的主要部位,加装防爆盒能有效避免10 kV电缆短路事故的蔓延。针对现有10 kV电缆中间接头防爆盒结构设计盲目性的问题,提出了一种基于响应曲面法的10 k V电缆中间接头防爆盒结构优化方法。首先,以钢筒内爆炸动力响应为对象,采用显示动力学软件Ls_dyna进行了仿真计算,通过对比试验结果验证了Ls_dyna软件对爆炸冲击模型计算的准确性;其次,以含泄压孔防爆盒爆心环面形变量为因变量,基于响应面试验设计方法开展了参数敏感性分析,结果表明:端头直径与壳体厚度是两个显著影响参数;然后,构建了爆心环面形变量峰值、封头中心应力峰值和防爆盒重量加权的评价函数,分析得到了评价函数响应曲面最小值对应的最优端头直径与壳体厚度;最后,重新建立内爆炸动力响应仿真模型并开展短路燃弧试验,验证了优化结果的正确性。研究结果可为电缆中间接头防爆盒结构的优化设计提供参考。

电容式钛酸锂电池的设计及制备方法

为解决现有钛酸锂电池在低温下电池容量衰减和充放电过程中的电池胀气问题,从电池内外部结构和制备工艺流程两方面提出新型钛酸锂电池结构设计.在电池内部模仿电容式结构,融合电容器的物理储能方式和蓄能电池的化学储能方式,提升电池在低温环境下的充放电性能.在制备工艺上采取柱形锂离子电池含浸新技术,提高含浸效率,减少电池内部水分,部分解决电池胀气问题,并进行相关性能测试.结果表明,新型钛酸锂电池容量保持率可在9 548次充放电循环下达到92.5%,低温环境下电池容量保持率大于75%,该方法有效提升了钛酸锂电池性能.

用于粉尘爆炸危险场所的防爆吸尘器

阐述了一种可用在爆炸性粉尘环境的防爆吸尘器,讨论其结构设计,采取防爆措施规避可能产生的火花、高温、电弧和摩擦碰撞等危险情况。

高压电抗器短路故障防爆性能仿真分析

本文中作者利用有限元软件开展高压电抗器三维模型仿真,进行高压电抗器在短路故障条件下的防爆仿真计算,分析故障时高压电抗器结构的受力特征及机械强度,验证了极端工况下高压电抗器本体结构承载能力,明确了高压电抗器机械薄弱区域,为后续开展主设备安全校核提供技术支撑。

煤矿通风风井安全泄压防爆盖应用

煤矿在生产过程中井下产生高浓度瓦斯,一旦瓦斯出现爆炸后产生的高速冲击波对矿井主风机等通风设施会产生很强破坏作用,重点阐述了一种煤矿通风安全用的泄压防爆盖,分析了该装置结构及工作原理,并对该装置应用优点进行说明。

WC1E型防爆无轨胶轮车的设计

文章根据煤矿井下巷道条件及井下维修班组典型工作用车需求特点,针对煤矿井下防爆无轨胶轮车的设计展开研究。通过对比整体式和铰接式防爆无轨胶轮车的结构以及通过性等特点,确定设计车辆采用整体式结构,并给出了整体方案设计及整车设计硬点参数。依据整体设计方案要求,对无轨胶轮车的动力系统、传动系统、制动液压系统和液压互联悬架等关键系统进行了设计计算,并根据计算结果对各系统核心部件进行了选型。该方案研究设计的防爆无轨胶轮车结构紧凑、动力性好,能适应煤矿井下各种工况条件,舒适性较好,解决了井下维修班组的用车需求。

矿用永磁同步电动滚筒的研究与应用

结合1 m带式输送机的技术参数,研究了转速为85 r/min的160 kW矿用永磁同步电动滚筒的电磁方案、防爆结构和水冷结构。通过应用,对传统异步电机驱动系统和永磁同步电动滚筒驱动系统进行了节能分析比较。

串联聚能装药隔爆结构设计数值模拟和实验研究

为了解决在大块度障碍物上快速开孔且孔深和孔径优化匹配的难题,提出一种前后两级均为爆炸成型弹丸(EFP)装药的新型串联聚能装药结构。利用有限元软件,分析隔爆结构对串联EFP装药侵彻能力的影响,进行相应的串联EFP装药侵彻45#钢靶实验。实验结果表明:隔爆体形状对串联EFP后级装药侵彻能力有重大影响,优化后的串联EFP后级装药整体侵彻深度和后级侵彻深度分别提高了23%和35%,大大改善了串联EFP后级装药的利用效率。