【摘要】：森林消防工作屬于搶險(xiǎn)救災(zāi)性質(zhì),事關(guān)生態(tài)安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。林火發(fā)生后,滅火安全和火勢(shì)遠(yuǎn)距壓控仍然是世界性難題。森林滅火彈作為一種遠(yuǎn)程滅火工具,在森林防火方面具有重要的作用。無(wú)人機(jī)作為一種運(yùn)載平臺(tái),在軍事和民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。無(wú)人機(jī)用森林滅火彈基于無(wú)人機(jī)特性研制,可以充分利用無(wú)人機(jī)平臺(tái)的特點(diǎn),使森林滅火彈的使用不受場(chǎng)地限制,進(jìn)而提高滅火安全性。本課題對(duì)無(wú)人機(jī)用森林滅火彈總體技術(shù)進(jìn)行研究,包括森林滅火彈總體方案、彈丸結(jié)構(gòu)、平衡裝置、發(fā)射特性、內(nèi)外彈道特性以及滅火劑的分散特性等。并利用軟件對(duì)該彈進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的仿真研究,研究結(jié)果為無(wú)人機(jī)用森林滅火彈研發(fā)、工程應(yīng)用提供依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)結(jié)合國(guó)內(nèi)外森林滅火彈的應(yīng)用現(xiàn)狀及無(wú)人機(jī)飛行工作特性,提出了無(wú)人機(jī)用森林滅火彈的總體結(jié)構(gòu)方案,該方案采用平衡發(fā)射結(jié)構(gòu)技術(shù)。并對(duì)彈丸結(jié)構(gòu)、平衡裝置進(jìn)行了初步分析設(shè)計(jì)。(2)對(duì)平衡裝置的發(fā)射強(qiáng)度進(jìn)行了分析計(jì)算,完成平衡裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)運(yùn)用Workbench軟件對(duì)彈丸進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真,得到彈丸膛內(nèi)發(fā)射時(shí)所受應(yīng)力、應(yīng)變曲線,仿真結(jié)果表明彈丸發(fā)射強(qiáng)度滿足需求。(3)運(yùn)用Simulink軟件對(duì)森林滅火彈的膛內(nèi)發(fā)射過(guò)程進(jìn)行仿真模擬,得到彈丸、平衡裝置的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對(duì)無(wú)人機(jī)用森林滅火彈的膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析,建立膛內(nèi)發(fā)射的壓力分布模型,結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對(duì)無(wú)人機(jī)運(yùn)載平臺(tái)的性能提出要求,保證運(yùn)載平臺(tái)滿足平衡發(fā)射的需求。(4)運(yùn)用Matlab軟件對(duì)彈丸外彈道進(jìn)行仿真模擬,得到了彈丸位移隨時(shí)間、彈丸質(zhì)心速度隨時(shí)間變化的曲線等,結(jié)果表明彈丸的飛行位移滿足滅火安全距離。(5)運(yùn)用TrueGrid軟件進(jìn)行有限元建模和LS-DYAN非線性顯示動(dòng)力學(xué)軟件進(jìn)行求解運(yùn)算,在不同裝藥方式下,對(duì)彈丸的爆炸分散過(guò)程進(jìn)行仿真模擬,選取中心柱式裝藥形彈體結(jié)構(gòu)。接著在不同比藥量下,對(duì)滅火劑爆炸分散過(guò)程進(jìn)行仿真模擬,且根據(jù)滅火劑顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及相對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式分析滅火劑的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),結(jié)果表明單發(fā)森林滅火彈比藥量為3.21%時(shí)殼體碎裂較好,滅火劑分散均勻,有效滅火面積9m~2,與試驗(yàn)結(jié)果吻合。
【圖文】：

圖 1.1 滅火彈運(yùn)載平臺(tái)概念模型1.2 森林防火國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀由于森林火災(zāi)會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和環(huán)境造成不可預(yù)測(cè)的破壞。因此，我們應(yīng)該充分重視森林初發(fā)火情，控制火場(chǎng)的蔓延趨勢(shì)，盡可能防止損失加重[5]。如今，國(guó)外滅火技術(shù)主要有四種，分別為爆炸滅火、飛機(jī)滅火、機(jī)械地面滅火和人工降雨。爆炸滅火是引爆炸藥使泥土飛散覆蓋到火源上而滅火[6]，或者爆炸分散滅火劑覆蓋到火源上而滅火[7]，爆炸瞬間可消耗大量氧氣，產(chǎn)生負(fù)壓效應(yīng)破壞燃燒鏈環(huán)節(jié)以進(jìn)行滅火作業(yè)。在飛機(jī)滅火技術(shù)方面，，美國(guó)、加拿大和俄羅斯擁有先進(jìn)的航空消防技術(shù)，在消防領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平[8]，美國(guó)有關(guān)部門(mén)提供 10 多種消防飛機(jī)，加拿大甚至使用 500 多架飛機(jī)用于森林防火，如圖 1.2 為型號(hào) CL-415 的水陸兩棲森林消防飛機(jī)，俄羅斯也使用了 800 多架飛機(jī)，其中型號(hào)為 Mi-26TC 大型森林消防直升機(jī)如圖 1.3 所示。機(jī)械地面滅火是運(yùn)用手持式滅火

圖 2.1 彈頭部及圓柱部結(jié)構(gòu)彈尾翼結(jié)構(gòu)研究對(duì)彈丸尾翼部的研究，提升彈丸的飛行性能。借助尾翼產(chǎn)生的升力質(zhì)心之后，產(chǎn)生穩(wěn)定力矩[26]，該力矩能夠有效阻止彈丸的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象持穩(wěn)定的飛行。的尾翼結(jié)構(gòu)可以參考尾翼式野戰(zhàn)火箭彈的尾翼部結(jié)構(gòu)[27]，其形式有翼結(jié)構(gòu)，如圖 2.2（a）所示。戰(zhàn)斗部直徑與環(huán)狀尾翼直徑相同，這質(zhì)量較小，便于搭載，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝好；超口徑折疊尾翼結(jié)開(kāi)式和后張開(kāi)式，見(jiàn)圖 2.2 中的（b）和（c）。這種火箭彈裝入定向疊狀態(tài)，與戰(zhàn)斗部同直徑。飛離定向器后尾翼張開(kāi)，由于翼展超過(guò)，所以這種彈能以超音速飛行（同口徑尾翼由于穩(wěn)定力矩較小，在
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S762.6

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王帥;王彬旭;;當(dāng)前部隊(duì)遂行森林滅火任務(wù)時(shí)面臨的問(wèn)題與對(duì)策[J];消防界(電子版);2018年21期

2 楊佳沁;代豪;;新時(shí)期背景下直升機(jī)保護(hù)森林滅火作業(yè)影響因素及對(duì)策分析[J];科技與創(chuàng)新;2016年24期

3 W.HG;;航天科工集團(tuán)新型森林滅火彈首飛試驗(yàn)成功[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2016年19期

4 ;陜、甘兩省警地聯(lián)合森林滅火實(shí)戰(zhàn)演練[J];中國(guó)林業(yè)產(chǎn)業(yè);2015年02期

5 張明遠(yuǎn);舒立福;杜鵬東;孟凡燁;;森林滅火彈的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J];林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備;2015年03期

6 王啟明;;《森林滅火珠》[J];心理與健康;2017年02期

7 白宗強(qiáng);謝定安;丁海;張鵬飛;熊傳東;王平;;魚(yú)水情深:每逢險(xiǎn)難總在前[J];湖北畫(huà)報(bào)(上旬);2017年07期

8 張忠榮;簡(jiǎn)中強(qiáng);張永祥;;某新型森林滅火彈運(yùn)輸車[J];專用汽車;2011年03期

9 張靜;;森林滅火彈滅火效能仿真模型[J];水雷戰(zhàn)與艦船防護(hù);2011年02期

10 田新程;;軍工技術(shù)為森林滅火添新手段[J];中國(guó)林業(yè);2011年14期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 樸金波;;森林滅火索在未來(lái)滅火中成為主要滅火手段的必然性[A];首屆中國(guó)林業(yè)學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2005年

2 胡誠(chéng);;森林滅火聯(lián)合指揮問(wèn)題淺探[A];第二屆中國(guó)林業(yè)學(xué)術(shù)大會(huì)——S7 新形勢(shì)下的森林防火問(wèn)題探討論文集[C];2009年

3 沈鷹;;云系模式產(chǎn)品在人工增雨森林滅火中的應(yīng)用[A];第十五屆全國(guó)云降水與人工影響天氣科學(xué)會(huì)議論文集（Ⅰ）[C];2008年

4 翟宏偉;;現(xiàn)代農(nóng)業(yè)航空作業(yè)技術(shù)示范[A];植保科技創(chuàng)新與農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)扶貧——中國(guó)植物保護(hù)學(xué)會(huì)2016年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2016年

5 張志鴻;;加強(qiáng)神農(nóng)架林區(qū)森林防滅火力量建設(shè)的思考與探討[A];2007年湖北省消防學(xué)術(shù)論文集[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者 王鑫昕;四川涼山1900余人投入三縣森林滅火[N];中國(guó)青年報(bào);2019年

2 金曉萱;精準(zhǔn)建設(shè)森林滅火救援專業(yè)隊(duì)伍[N];法制生活報(bào);2019年

3 應(yīng)福根 陳新勇;讓森林滅火用上“導(dǎo)彈”發(fā)射車[N];中國(guó)航天報(bào);2014年

4 特約記者 張躍林;把忠誠(chéng)獻(xiàn)給森林滅火事業(yè)[N];人民武警報(bào);2012年

5 畢節(jié)軍分區(qū)司令員 敖衛(wèi);把握森林滅火規(guī)律 提高有效應(yīng)對(duì)能力[N];貴州日?qǐng)?bào);2011年

6 記者 李大慶;我國(guó)森林滅火又添新裝備[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

7 李義邋彭延軍;村里的義務(wù)森林滅火隊(duì)[N];長(zhǎng)白山日?qǐng)?bào);2008年

8 系列報(bào)道采寫(xiě)組;森林滅火揚(yáng)警威[N];阿壩日?qǐng)?bào);2007年

9 ;堅(jiān)決貫徹落實(shí)胡主席重要指示精神 奪取森林滅火斗爭(zhēng)的徹底勝利[N];解放軍報(bào);2006年

10 記者 許金橋;履行武警部隊(duì)神圣使命 奪取森林滅火斗爭(zhēng)全勝[N];人民武警;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 陳凈蓮;基于人類工效學(xué)的森林滅火手泵操作生物力學(xué)研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王明廣;無(wú)人機(jī)用森林滅火彈總體技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2019年

2 王揚(yáng);森林滅火手泵的人機(jī)工程學(xué)研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2008年

3 周釗;森林滅火航彈及其觀瞄投放控制系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

4 張健;森林滅火手泵性能檢測(cè)研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2003年

5 哈樂(lè);森林滅火彈自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與研究[D];東北大學(xué);2012年

6 王紫民;一種新型森林滅火彈的設(shè)計(jì)與仿真研究[D];中北大學(xué);2016年

7 吳長(zhǎng)江;B型森林滅火彈成套裝備科研項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D];南京理工大學(xué);2013年

8 毛學(xué)剛;森林滅火仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];東北林業(yè)大學(xué);2008年

9 蔣中奎;多級(jí)森林滅火離心泵的軸向力平衡研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2010年

10 吳長(zhǎng)龍;森林滅火航彈二元中心爆管研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2638749