一种曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置的制作方法

1.本发明设计爆炸冲击波冲量测量标定技术，具体涉及一种曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置。


背景技术：

2.爆炸冲击波冲量是爆炸毁伤效应的重要衡量指标。通过一定设计，实现给定空间分布的爆炸冲量载荷加载是对军事武器和民用防护装置进行考核的重要手段。爆炸冲量载荷的空间分布一方面与所用炸药特性有关，另一方面与炸药的空间分布有关，而精确的爆炸冲量标定技术是对炸药加载特性和冲量载荷空间分布特性的重要考量手段，更是爆炸载荷设计的重要依据。
3.目前常用的爆炸冲量标定技术包括压力测试法、直线运动式冲量探头法、冲量摆法等。压力测试法是通过使用压力传感器对爆炸冲击波超压进行测量，进而对正相超压积分获得峰值冲量载荷。林鹏等(林鹏,王长利,王等旺,.挠性炸药比冲量的数值模拟与实验研究[j].火炸药学报,2011,(4).)使用的直线运动式冲量探头法是将待测炸药贴附于平板靶上，引爆后通过测量平板靶的直线运动速度来衡量炸药加载的冲量。郭志昀等(郭志昀,王占江,卢强.柔爆索引爆薄片炸药的比冲量研究[j].兵工学报.2013,34(suppl.1):182-186.)使用的冲量摆法是将待测炸药贴附于摆锤平面上，引爆后通过测量摆锤摆动的角度换算得到摆锤的初始运动速度，进而衡量炸药的冲量加载能力。这些测试方法主要以单个测点的形式用于炸药本身冲量加载特性的标定或某空间位置处冲量载荷的测量，对于施加到目标结构表面的爆炸冲量的空间分布目前还缺少较好的标定方法。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是解决目前常用的爆炸冲量标定技术无法对目标结构表面爆炸冲量的空间分布进行直接标定的问题，提供了一种曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置。
[0005]
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006]
一种曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置，其特殊之处在于：包括分布式冲量摆组件、防护筒组件和阻尼隔震组件；
[0007]
所述防护筒组件固定安装在标定平台上且与曲面爆炸载荷加载装置保持距离，分布式冲量摆组件位于防护筒组件内，用于隔绝爆炸气流对冲量的影响；
[0008]
所述阻尼隔震组件位于标定平台下方且固定在地面上，标定平台中心设有通孔，阻尼隔震组件穿过通孔与分布式冲量摆组件连接，用于隔绝爆炸震动对冲量的影响；
[0009]
所述分布式冲量摆组件包括定位盘和多个冲量摆；所述冲量摆包括冲量摆支架、编码器、摆杆和质量块；所述冲量摆支架沿定位盘圆周设置，冲量摆支架的一端与定位盘固定连接，另一端与编码器连接；所述编码器的转轴与摆杆的一端连接；所述摆杆的另一端连接有质量块；所述质量块测试敏感面法向与待测方向一致，测试敏感面的中心法线位于定位盘待测方向半径的垂直平面内；所述编码器用于记录质量块的摆动角度；所述冲量摆支
架的中心轴平行于定位盘待测方向的半径；
[0010]
所述防护筒组件的侧面开设有与质量块的测试敏感面一一对应的测试孔。
[0011]
进一步地，所述定位盘上表面开设有沿圆周均布的第一定位孔，在第一定位孔外侧的开设有数量相等的在同一圆周上均布的第二定位孔；冲量摆支架的一端开设有与第一定位孔相对应的第一安装孔以及与第二定位孔位置相对应的第二安装孔，采用螺钉穿过第一安装孔和第一定位孔将冲量摆支架固定连接在定位盘上。
[0012]
进一步地，定位盘上定位螺孔位于半径r1的圆周上，第一安装孔位于半径r2的圆周上，第i个可测量角度为ai，则第i个定位螺孔圆心的极坐标为(r1,ai1)，第i个第一安装孔圆心的极坐标为(r2,ai2)，满足：
[0013]
ai1＝ai+arcsin(d/r1)，ai2＝ai+arcsin(d/r2)；
[0014]
其中，d为冲量摆支架的中心轴所在平面与质量块行测试敏感面中心与定位盘圆心连线所在平面垂直距离；
[0015]
所述第二安装孔孔径大于第二定位孔的孔径，用于微调冲量摆支架的朝向。
[0016]
进一步地，所述质量块的质量根据待标定位置的冲量大小确定，不同角度冲量摆的摆角幅度一致，质量块的摆角幅度范围为0
°‑
30
°
。
[0017]
进一步地，所述防护筒组件包括上盖、筒体和下底；所述筒体沿圆周开设有与质量块的测试敏感面一一对应的测试孔；上盖与筒体固定连接，下底固定连接在标定平台上。
[0018]
进一步地，所述筒体上测试孔直径比质量块测试敏感面直径大0.5mm，所述质量块的测试敏感面可自由穿过测试孔，初始自然下垂状态下质量块的测试敏感面与筒体的外表面齐平。
[0019]
进一步地，所述阻尼隔震组件包括环向阻尼器、垂向阻尼器、支撑立柱和框架；所述框架顶部与标定平台底面固定连接，框架底部固定在地面上；所述支撑立柱上端穿过标定平台中心的通孔与定位盘固定连接，下端与框架的下部连接；所述环向阻尼器和垂向阻尼器设置在框架内部，均与撑立柱同轴相连，分别用于隔绝水平方向和垂直方向的震动。
[0020]
与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果如下：
[0021]
1、本发明提供的曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置，根据待测目标载荷的外形设计了一种带有测试孔防护筒和阻尼隔震的分布式冲量摆，通过将多个冲量摆按指定分布排列，实现不同空间位置处冲量载荷的标定，同时带有测试孔防护筒组件和阻尼隔震组件能够有效隔绝爆炸气流、爆炸震动等对标定精度的影响，为曲面爆炸载荷的冲量标定提供了方便、实用的操作和测试标定平台。
[0022]
2、本发明提供的曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置，可通过灵活调节冲量摆质量块的质量，适用于不同强度载荷的冲量测试，配合高精度编码器，实现了大量程、高分辨率的载荷空间分布冲量标定。
[0023]
3、本发明提供的曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置，带有测试孔防护筒和阻尼隔震组件，隔绝了绝大部分爆炸气流和爆炸震动对冲量摆摆动过程的影响，使系统具有较高的抗爆隔震性能，提高了载荷空间分布冲量标定的精度。
[0024]
4、本发明提供的曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置，带有测试孔防护筒、测试孔分布以及分布式冲量摆组件中的定位盘均可根据待测目标载荷的外形设计为不规则形状，实现不规则曲面载荷的冲量标定。
附图说明
[0025]
图1为本发明曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置实施例结构示意图；
[0026]
图2为本发明实施例的分布式冲量摆组件结构示意图；
[0027]
图3为本发明实施例中定位圆盘定位孔角度计算方法示意图；
[0028]
图4本发明实施例中防护筒组件结构示意图；
[0029]
图5为本发明实施例中阻尼隔震组件结构示意图。
[0030]
附图标记：
[0031]
1-分布式冲量摆组件，2-防护筒组件，3-阻尼隔震组件，4-标定平台；
[0032]
11-定位盘，12-冲量摆支架，13-编码器，14-摆杆，15-质量块；
[0033]
21-上盖，22-筒体，23-下底；
[0034]
31-环向阻尼器，32-垂向阻尼器，33-支撑立柱，34-框架。
具体实施方式
[0035]
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，目的并不是用来限制本发明的保护范围。
[0036]
如图1所示，本实施例提供的曲面爆炸载荷分布式冲量标定装置，包括分布式冲量摆组件1、防护筒组件2和阻尼隔震组件3。防护筒组件2固定安装在标定平台4上，分布式冲量摆组件1放置在防护筒组件2内，阻尼隔震组件3位于标定平台4下方且固定在地面上。标定平台4中心设有通孔，阻尼隔震组件3穿过通孔与分布式冲量摆组件1连接，以隔绝爆炸震动对冲量摆摆动过程的影响。
[0037]
如图2所示，分布式冲量摆组件1包括定位盘11，冲量摆支架12，编码器13，摆杆14和质量块15；
[0038]
在定位盘11上表面开设有沿圆周均布的第一定位孔，在第一定位孔外侧的径向方向开设有数量相等的在同一圆周上均布的第二定位孔；冲量摆支架12的一端开设有与第一定位孔相对应的第一安装孔以及与第二定位孔位置相对应的第二安装孔，采用螺钉穿过第一安装孔和第一定位孔将冲量摆支架12固定连接在定位盘11上，从而使冲量摆支架12朝向不同的标定角度；第二安装孔孔径略大于第二定位孔的孔径，用于微调冲量摆支架12的朝向，以实现冲量摆支架12朝向的微调。冲量摆支架12的另一端与高精度的编码器13连接。编码器13的转轴与摆杆14的一端连接，实现摆杆14的自由摆动，摆杆14的摆动角度由编码器13记录。摆杆14的另一端连接有质量块15，质量块15的测试敏感面为圆形，且与冲量摆支架12的朝向相同。冲量摆支架12的中心轴所在平面与质量块15测试敏感面中心与定位盘11圆心连线所在平面平行。质量块15的质量根据待标定位置的冲量大小配置，待测冲量越大，质量块质量越大，待测冲量越小，质量块质量越小，达到的最终效果是不同角度冲量摆的摆角幅度基本一致，该幅度的范围为在0
°‑
30
°
范围内。
[0039]
如图3所示，定位盘11上定位螺孔位于半径r1的圆周上，第一安装孔位于半径r2的圆周上，数量均为m个，数量m为定位盘11最多可测量角度的数量。假设第i个可测量角度为ai(以通过定位盘11中心的任一半径为起点，逆时针为正)，则第i个定位螺孔圆心的极坐标
为(r1,ai1)，第i个第一安装孔圆心的极坐标为(r2,ai2)，满足：
[0040]
ai1＝ai+arcsin(d/r1)，ai2＝ai+arcsin(d/r2)；
[0041]
其中，d为冲量摆支架12的中心轴所在平面与质量块15行测试敏感面中心与定位盘11圆心连线所在平面垂直距离。如图4所示，防护筒组件2罩在分布式冲量摆组件1外侧，用于隔绝绝大部分爆炸气流对防护分布式冲量摆组件1摆摆动过程的影响。防护筒组件2为圆柱形，包括上盖21、筒体22和下底23。筒体22圆周同一垂向高度开设有测试孔，测试孔分布间隔与待测的方向一致，一一对应质量块15的测试敏感面。测试孔与质量块15的测试敏感面形状相匹配，当质量块15处于初始自然下垂状态时，质量块15的测试敏感面可自由穿过测试孔，并与筒体22的外表面齐平。测试孔的直径略大于质量块15测试敏感面直径，一般为0.5mm，可以保证质量块15不受筒体22摩擦作用影响，同时可以防止爆炸气流过早通过测试孔进入筒体22，对冲量摆运动产生影响。
[0042]
分布式冲量摆组件1放置在防护筒组件2中后，上盖21通过螺栓与筒体22固定连接，下底23通过螺栓与通过螺钉固定在钢架标定平台4上。
[0043]
如图5所示，阻尼隔震组件3包括环向阻尼器31、垂向阻尼器32、支撑立柱33和框架34。框架34顶部与标定平台4底面固定连接，框架34底部固定在地面上，保持标定装置的稳定性；支撑立柱33贯穿框架34，上端穿过标定平台4中心通孔与定位盘11固定连接，下端与框架34连接。环向阻尼器31和垂向阻尼器32设置在框架内部，均与撑立柱33相连，分别用于隔绝水平方向和垂直方向的震动。
[0044]
首先，根据待测冲量的方向，连接定位盘11与冲量摆支架12，粗略确定冲量摆朝向，依次连接编码器13，摆杆14和质量块15，调整质量块15测试敏感面的朝向，引出编码器13的测试线缆。再次，将防护筒组件2罩在分布式冲量摆组件1外侧，使质量块15测试敏感面正对筒体22上的测试孔，将防护筒组件2固定在标定平台4上。最后，固定安装阻尼隔震组件3，确保冲量标定装置稳定，完成组装。
[0045]
开始冲量标定前，将曲面爆炸载荷加载装置固定在标定平台4上，与防护筒组件保持一定的距离，连接触发、测试设备，即可进行曲面爆炸载荷分布式冲量标定。
[0046]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。