应用兰利法的机电引信逐渐解除隔离试验_李睿成.pdf
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1、第 卷 第期 年月探 测 与 控 制 学 报 收稿日期:作者简介:李睿成(),男,陕西汉中人,硕士研究生。应用兰利法的机电引信逐渐解除隔离试验李睿成,徐蓬朝,王森,梁统,黄惠东(西安机电信息技术研究所,陕西 西安 ;西北工业大学机电学院,陕西 西安 )摘要:针对目前机电引信内部传爆序列隔爆可靠性研究的不足,提出应用兰利法的机电引信逐渐解除隔离试验方法。该方法将感度试验兰利法与逐渐解除隔离试验相结合,通过正态分布参数对爆轰传递概率与隔离件运动位移关系进行拟合,计算任意刺激值对应的引信作用概率。仿真数据与试验结果表明,应用兰利法的逐渐解除隔离试验方法理论计算值与仿真数据、试验结果相近,该方法可在小
2、样本条件下对引信传爆序列隔爆性能做出评估,可用于指导机电引信隔爆机构与传爆序列设计。关键词:机电引信;逐渐解除隔离试验;感度试验;兰利法中图分类号:文献标志码:文章编号:(),(,;,):,:;引言引信是弹药发火作用的先导装置,安全性和可靠性是引信尤为重要的两项性能指标。目前国内针对引信火工品感度的研究主要集中于引信解除保险距离领域,缺乏对引信内部传爆序列隔爆可靠性的研究。国外针对引信传爆序列的隔爆性能研究早已展开并形成了标准文件。是对引信及其相关部件的性能评估标准,首次在国内提出了逐渐解除隔离试验,为引信传爆序列隔离件位置与安全性能评估提供了方法依据,但国军标中仅推荐了用于引信逐渐解除隔离试
3、验的方法,包括概率单位法、兰利()法、一次使用变换响应法()和勃罗西登法等。上述文献表明,目前国内尚未对逐渐解除隔离试验的方法进行深入研究。针对国内研究不足的情况,本文提出应用兰利法的机电引信逐渐解除隔离试验方法。感度试验兰利法 兰利法概述兰利法是 年由 提出的一种数理统计方法,可看作是一次刺激变换响应法()的特例,最初用于对 响应点对应的刺激量进行估计。兰利法的试验序列是变步长的,刺激量步长跟随试验进程不断调整,使得试验刺激量很快收敛于感度分布的均值附近,适合小样本量试验。兰利法通常假设感度分布服从正态分布,通过估计正态分布参数进而估计任意刺激值对应的响应概率或任意响应点。兰利法对于样本均值
4、的估计受初始估计值的影响较小,但对方差的估计结果则偏低。文献 中给出了兰利法服从正态 分 布 和 分 布 的 方 差 估 计 偏 量 修 正系数。兰利法试验程序首先需要选择试验上、下极限,使得刺激量为上限时全响应、为下限时无响应。以刺激量进行第一次试验,记录和响应数,或分别表示不响应或响应。其中的公式为 ()。()对于后续试验,用刺激量完成第次试验并记录后,观察是否满足试验终止准则。若满足则试验终止,若不满足则进行第次试验。刺激量 的计算公式为 (),()式()中,为第次试验的刺激量;为计算中间值(确定方法:从第次试验的响应数开始,依次向回观察,中和的个数,当计到时第一次出现相同数量的和,则;
5、若数至仍未出现相同数量的和,当时,当时,)。试验需要选择一个终止准则,通常选用的终止准则有:)完成预定的试验量,应不少于;)预定试验结果序列中出现响应与不响应转换的次数,转换次数应不少于。此外在达到预定终止条件后,还需通过数据记录表,查找对应的最小刺激量,作为;查找对应的最大刺激量,作为。若 ,计算区间(,)中刺激量的个数,试验完成;若 ,未产生混合结果区,应增加第次试验,将新数据加入数据记录表中,以作为新的值,并修正 和 的值,直到 成立,有混合结果区出现,求出,试验完成。应用兰利法的机电引信逐渐解除隔离试验方法 兰利法与机电引信相结合按照解除隔离过程中隔离件的运动形式,可将机电引信传爆序列
6、机构分为平动式和转动式。两种结构传爆序列在解除隔离过程中均能较为直接地确定爆炸元件之间的相对位置。对于平动式传爆序列,可将试验主要变量设置为隔离件解除隔离过程中的位移,通过增大或减小这一位移,使爆炸元件相互靠近或远离;对于转动式传爆序列,可将试验主要变量设置为两级爆炸元件以及机构旋转轴线所成夹角,通过减小或增大这一夹角,使爆炸元件相互靠近或远离。可对引信传爆序列机构进行适当加工,使其在不影响爆轰传递的前提下便于将爆炸元件固定在某一位置。根据兰利法的试验程序设置每次试验的刺激量进行试验,观察引信在见证板上产生的痕迹对爆轰传递情况进行判断。依据 ,传爆序列爆轰传递到隔离件后的任一爆炸元件,并在见证
7、板上产生凹痕,则定义为传递;爆炸元件的烧焦、碳化、金属融化、穿透和变形仅记录结果,不认为产生传递。试验达到预先设定的终止准则并满足试验完成条件后,试验结束。针对机电引信的兰利法逐渐解除隔离试验流程如图所示。探 测 与 控 制 学 报图基于兰利法的机电引信逐渐解除隔离试验流程 兰利法试验数据处理方法依据对感度分布模型类的假设,分别进行数据的统计分析。试验假设机电引信解除隔离试验中,爆轰传递与隔离件运动位移的关系服从正态分布,对应的数据统计分析方法如下:)总体参数和基于试验数据,;,;、;、计算 (),()()()。()对如下方程组进行求解,()式中,(),(),()(),(),()。求得式()的
8、解和,若满足,()则停步,进而计算?,()?。()若不满足式(),则令,(),()并重新计算式(),直到满足式()。总体分布的估计量公式为?,()?,()式中,为估计值的偏量修正系数。)响应点的估计?,()式()中,为(,)的分位数。)响应概率的估计刺激量为时,响应概率的估计计算公式为?(?),()式()中,为(,)的分布函数。仿真及试验验证本文采用的机电引信传爆序列隔离装置为平动式滑块机构,盖板和导爆管壳的材料为钢,滑块和基座的材料为铝合金,盖片的材料为铜,雷管采用 电 雷 管,导 爆 管 装 药 为 ,药 量 ,密 度 为 ,其 结 构 如 图 所示。图引信传爆序列结构示意图 李睿成等:应
9、用兰利法的机电引信逐渐解除隔离试验在引信解除隔离的过程中,导爆管随滑块在基座上移动,传爆序列由错开运动到直列状态,此时各爆炸元件之间没有隔爆件且呈直线排列,引信处于待发状态,如图所示。图传爆序列由完全隔离位置到直列位置的变化 仿真计算 机电引信传爆序列仿真模型根据试验中使用的机电引信的结构及材料特点,对其传爆序列进行了三维建模及网格前处理。为简化计算量,采用对称模型进行仿真,并对结构部分不影响爆轰传递的结构特征(如螺栓)进行了简化,网格数量总计 。机构的仿真模型如图所示。图机电引信传爆序列机构网格模型 仿真选用多物质 算法,建立空气网格进行流固耦合计算,将雷管和空气域网格定义为 网格,其余部分
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