弹药集装单元动力学试验研究

第10卷第1期装备环境工程013年02月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING49弹药集装单元动力学试验研究刘亚超,宣兆龙,程泽(军械工程学院弹药工程系,石家庄050003)摘要:弹药集装单元是一种新型的弹药保障载具,没有具体的力学试验标准。通过硏究弹药保障流程中的装卸与公路运输环境,分析可能出现的振动与冲击效应,参考相关弹药包装试验规程和试验方法,对弹药集装单元进行了相关动力学试验,进而评估弹药集装单元的力学性能,并证明弹药集装单元的设计可以满足弹药集装化保障的强度需求。关键词:弹药集装单元;力学试验;振动;冲击中图分类号:T410.89文献标识码:A文章编号:1672-9242(2013)01-0049-04Research on Dynamic Test of Ammunition Packaging UnitLlU Ya-chao, XUAN Zhao-long, CHENG ZeDepartment of Ammunition Engineering of Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China)Abstract: The ammunition packaging unit is a new-style container of ammunition support for which there is no dynamicest standard. In order to design the test for study of ammunition packaging unit dynamic properties, the test standard of traditionammunition packaging was made as a basic. The loading and transporting environment of ammunition support process were studiedthe shock and vibration effect which may appear in the environment were analyzed. The dynamic tests for ammunition packagingunit were made to evaluate the dynamic properties. It was proved that the ammunition packaging unit can meet the demand ofammunition packaging supportKey words: ammunition packaging unit; dynamic test; vibration; shock弹药集装单元是一种以运输工具和装卸器械大,弹药保障过程中主要采用专用机械器具完成装的规格与作业特点为依据而设计的新型弹药保障卸";弹药集装单元满载时全质量为800kg,可使用模式下的专用载具叫,它不同于传统弹药包装,也不通用装卸机械完成装卸。与传统弹药包装和集装箱同于集装箱。传统弹药包装一般为单体包装,质量相比,弹药集装单元可最大限度利用运输车辆的装较小叫,弹药保障过程中主要采用肩扛手抬的人工方载空间和载质量率,大大提高弹药保障效率‘。然式装卸;集装箱体积较大,满载弹药时全质量比较而,由于缺乏中国煤化工有集装单元的收稿日期:2012-09-30THCNMHG作者简介:刘亚超(1987-),男,河南新郑人,硕士硏究生,主要研究方向为装备运用环境与防护技术。50装备环境T.程2013年02月设计没有有利的依据。所以,对弹药集装单元进行一般用总均方根加速度(衡量随机振动的总能量大试验研究是成功研制弹药集装单元的关键。小,数值上等于加速度谱密度曲线下的面积)加速度谱密度值(表示随机振动能量在频率域上的分布1物流环境的振动与冲击情况,定义为单位频带内加速度谐波的均方值)以及对应频率等参数来衡量。弹药从检验合格到部队的使用消耗,会经历根据国内公路情况,路面等级分为A,B,C,D共个复杂的流通过程。在其流通过程中,要经过装卸、4等。GJB3493-08规定汽车运输分为I,Ⅱ,Ⅲ类,I运输等环节,在这些环节中,弹药所接触的一切外部类运输为汽车在2级及2级以上公路上行驶,Ⅱ类运存在,称为物流环境。输为汽车在3级及3级以上公路上行驶,Ⅲ类运输为1.1物流环境中的运输冲击汽车在无路地区行驶。汽车在不同路面上行驶的随机振动量值大不相同,见表1。汽车运输振动形式主要是随机振动,振动量值表1汽车在不同路面上行驶的随机振动量值Table 1 Random vibration magnitude of automobile on different roads总均方根加速度/(m·s加速度谱密度极值/(m2s4)对应频率/Hz振动方向1,2级公路3级以下公路1,2级公路3级以下公路1,2级公路3级以下公路100.150010.150.6横向5.7310.120.0040.011100.0l0.l50.431000160.40.0010.01纵向0011050.10015005001.2物流环境中的装卸冲击(如从装卸者身上滑落或从装卸机械的操作装置上落下)。弹药V弹药的装卸是弹药保障中不可缺少的一个环取决于弹药H中国煤化工力的大小不仅CNMHG,还与跌落状节,装卸时不可避免地会受到一定的冲击甚至跌落态、地面情况、装卸设备和人员等有关。第10卷第1期刘亚超等弹药集装单元动力学试验研究511.2.1弹药零散装卸冲击分析1.22弹药集装箱装卸冲击分析从弹药装卸作业方式来看,大体可分为人力装把集装箱装上运输工具或从运输工具上卸下卸和机械装卸两种。人力装卸时,弹药可能因翻倒通常都采用专用的装卸机械来完成。一般来说,集或坠落而受到很大的冲击,它与单件弹药的包装质装箱的装卸要比散件运输装载时弹药所受的冲击力量有关。事故统计资料显示,小于100kg的小件弹小得多,但是集装箱搬运操作不当所受到的冲击力药从高处坠落的概率较大。弹药坠落产生的冲击力也足以损坏弹药。集装箱在搬运过程中对箱内货物大小与包装箱箱底所用的材料、包装材料有关。机所产生的大致冲击值见表3。械装卸一般比人力装卸时所产生的冲击小。跌落对集装箱与弹药的危害都很大,严重时将无论是人工装卸还是机械装卸,其冲击力的大危及弹药的安全。集装箱运输可以直接采用跌落试小主要取决于跌落高度,不同装卸方法的跌落高度验来模拟装卸跌落冲击的影响,需规定的参数为跌范围见表2。落高度、跌落姿态和地面状况。表2不同装卸方式的跌落高度范围Table 2 Drop height range of different loading and unloading modes装卸方式跌落高度/mm说明肩扛手扶、下滑、趺落双手抱/背托手扶、下滑、跌落人工装卸二人抬200~800自由趺落或旋转跌落手提/肩挑100-600自由跌落或旋转跌落非机动机械简单装卸100~600自由跌落或旋转跌落叉车装卸100~400与着地冲击等亘的旋转跌落机械餐卸起重机装卸1006005着地冲击等量的旋转跌落表3弹药在集装箱搬运中的冲击值21试验器材与设备Table 3 Impact value of ammunition in packaging unit transpo弹药集装单元力学试验备有1个样箱,该样箱由6块聚氨酯夹心复合大板拼接而成。复合大板的类别散件弹药集装箱弹药蒙皮为玻璃钢材料,两层蒙皮之间夹有钢结构,主要包装作业10.0-250用来提高复合大板的强度,进而提高弹药集装单元装箱作业20.0~320自身的强度。卡车装载35.0-42.00.9-1.5内陆运输1.5-3.0弹药集装单元振动试验可使用的振动台有30种,包括机械式振动台、电液式振动台和电动式振动台。电液式振动台是用小的电动振动台驱动可控制2振动与冲击试验分析的伺服阀,通过油压使传动装置产生振动,这种振动台能产生很大的激振力和位移,而且可以在很低的弹药集装单元是一种新型的弹药载具,没有具频率下得到很大的激振力。电液式振动台大推力、体的试验标准,在采用试验来研究弹药集装单元力大位移的特点可以弥补电动振动台的不足,在船舶学性能时,主要参考了CJB27196军用运输包装和汽车行业的振动试验中得到广泛应用。文中使用件试验方法和GJB4403-2002常规兵器弹药包装定的振动台为美国 LANSMONT公司生产的小型电液型试验规程,并根据汽车公路运输的振动与冲击情振动台。H中国煤化工况将弹药集装单元的动力学试验分为振动试验斜弹药集翠CNMHG的设备是中面冲击试验和旋转跌落试验国包装科研试验中心研制的斜面冲击试验台,该试52装备环境工程13年02月验台主要由基座、牵引释放装置、台车、冲击板、导起吊绳轨和障碍物等组成,试验台的斜面倾角为10°±吊钩如图1所示冲击板牵引、释放装置障碍物趺落高度一棱垫块冲击导轨台车图2旋转跌落试验23试验结果图1斜面冲击试验台Fig. 1 Inclined plane impact test instrument弹药集装单元的动力学试验主要通过模拟弹药集装单元在弹药保障流程中的力学环境,验证由玻弹药集装单元旋转跌落试验备有具备脱落功能璃钢作为蒙皮的聚氨酯夹心复合大板是否能够满足的吊钩,吊装机械通过此种吊钩将样箱吊至一定高弹药集装化保障的力学防护需求。因此,弹药集装度,通过控制电路使吊钩脱落、样箱跌落,可完全模单元力学试验的最终考察方式采用外观观察方式拟弹药集装单元在弹药保障过程中可能出现的跌落对弹药集装单元进行振动试验斜面冲击试验冲击。和旋转跌落试验后,观察弹药集装单元样箱外观,检22试验过程验配件功能,发现弹药集装单元样箱外观无异常,配件无损坏,内装物无异常。试验设备的数据输入是根据汽车公路运输的随由弹药集装单元力学试验可验证,在此种弹药集机振动特点和峰值确定的,目的就是最大程度模拟装单元的结构基础上,玻璃钢蒙皮的聚氨酯夹心复合弹药集装单元在弹药保障流程中真实的物流环境。大板能够满足弹药集装化保障的力学防护需求。22.1振动试验在常温常湿状态下,将样箱装载样件放置在限3结论位装置台内,样箱的中心能在水平方向12mm范围内做无约束运动。振动台在3-25Hz范围内振动,通过分析弹药保障装卸和公路运输的振动与冲峰值加速度为200g,振动时间为120min。记录相击效应,确定了弹药集装单元动力学试验的种类和关数据并检查内装物及元件受损情况。设备输入数据。参考GJB2711-96军用运输包装件222斜面冲击试验试验方法和GJB4403—2002常规兵器弹药包装定型样箱内配质量为600kg,试验样品以22m的试验规程,对弹药集装单元进行了振动试验斜面冲速度冲击至冲击板上记录试验结果。依次冲击样击试验和旋转跌落试验。通过外观观察和配件功能品侧面,每面冲击2次,4个面共冲击8次,记录试验检测验证了玻璃钢蒙皮的聚氨酯夹心复合大板可以结果,判定结果。满足载质量600kg的六面体弹药集装单元在弹药保223跌落试验障装卸与公路运输的强度需求,为进一步研究、设计样箱内配质量为600kg,将样品底面着地放置,弹药集装单元提供了材料的选择依据。用垫块将样箱底面一端垫起,另一端用脱落吊钩试验机吊起并从1500mm高度跌落。底面的4条棱各参考文献:跌落1次,共4次。弹药集装单元旋转跌落试验如图刘亚超H中国煤化工CNMH单元储存静力学2所示。(下转第65页第10卷第1期许翔等:汽车环境适应性试验综述65材料试验具有不受地区、季节及时间限制,可复现自我国在汽车环境试验技术和环境适应性研究方面取然条件、模拟极限环境条件,可在相同环境条件下多得了长足的进步和发展,但由于起步较晚,与国外相次重复试验便于评估和详细分析试验数据等优点。比仍有较大的差距。主要表现在多参数综合动态环2.5汽车环境试验仿真技术境试验模拟技术较差,环境模拟试验设备主要依赖进口,试验检测技术和应用水平不高,环境适应性试随着环境对汽车影响的广泛深入,以及汽车的验标准化体系不完善等。结构和技术日趋复杂,汽车环境适应性试验工作量随着汽车行业对汽车环境适应性的逐渐重视以和难度越来越大。汽车环境适应性试验不仅组织实及环境试验技术的不断完善与进步,汽车的环境适施困难,而且需要高额的经费攴持,很多试验项目难应性水平将继续得到提高。未来汽车环境适应性试以在实验室或试验场进行。环境试验仿真技术作为验的发展趋势可以概括为以下几方面:环境试验方一种经济、有效的手段,已经成为汽车环境适应性试式多样化,实际使用环境试验与实验室模拟环境试验中一个重要发展方向。验相结合;着眼于全球,试验环境条件复杂多样、覆汽车环境试验仿真技术(又称汽车虚拟环境仿盖范围更广;虚拟环境仿真试验是未来汽车环境试真试验技术)是应用数字仿真技术,对汽车在实际环验的重点发展方向,具有广阔的应用前景。境中产生的环境效应及其对汽车性能的影响进行分析、评价和预测的技术。由于环境试验仿真技术能参考文献:够提高环境试验与评价的有效性,不受气候环境影陆启凯.汽车气候老化试验技术M广州:华南理大学响、试验周期短、费用少,是进行汽车环境适应性研出版社,2010:1-12究的有效手段。在发达国家,该技术被广泛应用于(2周金宝军用车辆装备试验工程概论M北京:中国科学武器装备系统的论证、试验与评价。然而,由于汽车技术出版社,2011:241-290.环境适应性问题的复杂性和特殊性,如何发挥环境3安相璧汽车试验T程M北京:国防T业出版社,006283--291试验仿真技术的优势,弥补现有环境试验的不足,更4]宣兆龙装备环境T程[M!北京:国防T业出版社,2011好地满足汽车设计研制、生产和使用中对汽车环境适应性的评价要求,是汽车环境试验技术发展的一[5何德洪苏艳,杨万均汽钅整车及零部件大气暴露试验个重要课题。方法探讨U装备环境T程,2007,4(6):7-126]金松涛.汽车电磁兼容问题研究的重要性J客车技术3结语与研究,2011(4):1-5.7]杨振宇.虚拟试验在汽车T程上的作用小轻型汽车技我国是汽车使用环境最严酷的国家之术,2006(10):4-6高”(高原、高寒、高温)环境条件对汽车的环境适应81武小悦.装备试验与评价M!北京:国防工业出版社,性提出了更高的要求。随着汽车工业的快速发展,2008:250-255++“+““+++…+“+“上接第52页)16]徐新琦,袁书生.固体发动机药柱公路运输随机振动相有限元分析[军械T程学院学报,2011,23(6):39-42应分析固体火箭技术,2001,24(4):33-362]郝海飞,王京明战场炮兵定量弹药供应SD模型研究.卩7]吴正东,赵东元,李澄俊,等.通用弹药失效模式形成规四川兵工学报,2011,32(6):115-117律及其应用研究弹箭制导学报,2007,27(5):12873]易胜,杨岩峰陈愚,等外军弹药包装发展研究包装T程,2012,33(1):129-133[8]李飞.轻武器弹药公路运输安全性分析与试验研究[D4]李秀琴.军品包装并行全寿命周期管理及其关键技术石家庄:军工程学院2011肌包装T程,2011,32(7):122-1259]宣兆龙,易中国煤化工:国防T业出版5]姚国年,张卫东,赵辉弹药公路运输随机振动特性分析社,2011:1CNMHGJ测控技术,2004,23(7):67-68