CN108828260A - 一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统和方法，一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统包括钢筋混凝土靶板，钢筋混凝土靶板固定安装在支撑架上，其一侧的表面中心处设置有爆炸物，另一侧设置有与其表面垂直的背景板，背景板上设置有网格状测速标志线，背景板的对面设置有高速摄像机机架，机架上设置有高速摄像机。混凝土靶板位于背景板和高速摄像机之间。本发明还涉及本系统的测量方法。本发明的有益效果：可以根据要求来调整测量精度，不仅可测大体积、大质量的破片，也可对小体积、小质量的高速破片进行测量，另外，测速系统中的支撑架便于被测钢筋混凝土靶板的安装固定，有利于对不同的靶板进行对比测量。
Description
技术领域
本发明涉及爆炸毁伤评估技术领域，具体是一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统和方法。
背景技术
在军事工程或者民用工程中，钢筋混凝土结构是较为常见的工程结构，在遇到偶然爆炸时，由于混凝土的脆性特性决定了会产生大量混凝土碎片的现实状况。为了避免该类碎片对人员、设备等造成损伤，对于某些特种工程而言，需要采用相应的防护技术措施，而混凝土碎片的初始速度是制定防护措施不可缺少的重要参数之一。
目前常用的破片飞行速度测量方法有通断靶、光幕靶、高速摄影、天幕靶和多普勒雷达等，但是不论那种方法，对于小体积、小质量、高速度的破片均缺乏准确而有效的测速手段。为了解决这个问题，经过对各种方法的研究对比，其中的高速摄像法因为其直观、可操控性较好，因此，在高速摄像法的基础上，设计了一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统和方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统和方法，不但可以满足大体积、大质量破片的测量，还能够对爆炸产生的小体积、小质量、高速度的破片进行准确的测量。
本发明采用以下技术方案：一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统，包括钢筋混凝土靶板，所述的钢筋混凝土靶板固定安装在支撑架上，其一侧的表面中心处设置有爆炸物，另一侧设置有与其表面垂直的背景板，背景板上设置有网格状测速标志线，背景板的中心处对面设置有高速摄像机机架，机架上设置有高速摄像机，混凝土靶板位于背景板和高速摄像机之间。
所述的支撑架包括底座，所述的底座固定在地面上，底座上面四角设置有立柱，立柱顶端之间以横杆固定连接，两侧的横杆上分别固连有用以固定钢筋混凝土靶板的定位夹；所述的定位夹由上夹板和下夹板组成，两个夹板两端均设置有通孔，下夹板的中部设置有固为一体的定位板，定位板中部设置有螺纹通孔，螺纹通孔中安装有用以固定钢筋混凝土靶板的螺杆；所述的螺杆前端设置有固为一体的压板；所述的底座上面还设置有用以对钢筋混凝土靶板下部作定位的挡板。
所述的背景板为长方形，颜色为白色，其上的测速标志线为正方形网格线，颜色为黑色。
所述的钢筋混凝土靶板其平面尺寸大于等于爆炸物与钢筋混凝土靶板正投影面积的50倍以上。
所述的高速摄影机的拍摄帧数不低于5000帧/秒。
所述的一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统的测量方法，包括以下步骤：
（1）依据试验要求，确定爆炸物类型、药量和钢筋混凝土靶板类型。
（2）依据钢筋混凝土靶板厚度，调整支撑架，紧固混凝土靶板。
（3）依据预估的混凝土碎片飞行方向，布置高速摄影机和背景板。
（4）依据试验测量精度要求，在背景板上设置测速标志线。
（5）根据高速摄像机捕捉到碎片的轨迹、位置的连续画面，结合测速标志线、图片帧数（时间），并依据测速原理，当碎片由A点飞行到B点时，Vy、Vx值用位移运动经典公式L/t计算，然后根据三角形几何关系计算初始速度v=（v2 y+v2 x）1/2。
本发明的有益效果是：在高速摄像法的基础上，将测量标尺杆替换为具有网格状测速标志线的背景板，可以根据要求来调整测量精度，不仅可测大体积、大质量的破片，也可对小体积、小质量的高速破片进行测量，另外，测速系统中的支撑架便于被测钢筋混凝土靶板的安装固定，有利于对不同的靶板进行对比测量。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的支撑架整体结构示意图。
图3为本发明的定位夹的主视图。
图4为本发明的定位夹的侧视图。
由于视角的原因，图1中高速摄像机未标出。
图中，1、支撑架，2、底座，3、钢筋混凝土靶板，4、爆炸物，5、背景板，6、测速标志线，7、立柱，8、横杆，9、定位夹，10、定位板，11、螺杆，12、地脚螺栓，13、挡板，14、上夹板，15、螺帽，16、螺栓，17、压板，18、下夹板。
图1中，A、碎片A点位置，B、碎片B点位置。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步的说明。
一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统，包括钢筋混凝土靶板3，所述的钢筋混凝土靶板3固定安装在支撑架1上，其一侧的表面中心处设置有爆炸物4，另一侧设置有与其表面垂直的背景板5，背景板与支撑架之间有一定的安全距离，背景板5上设置有网格状测速标志线6，背景板5的中心处对面设置有高速摄像机机架，机架上设置有高速摄像机机位，混凝土靶板3位于背景幕板和高速摄像机之间。
所述的支撑架1包括底座2，所述的底座2固定在地面上，底座上面四角设置有立柱7，立柱7顶端之间以横杆8固定连接，两侧的横杆8上分别固连有用以固定钢筋混凝土靶板的定位夹9；所述的定位夹9由上夹板14和下夹板18组成，两个夹板两端均设置有通孔，下夹板18的中部设置有固为一体的定位板10，定位板10中部设置有螺纹通孔，螺纹通孔中安装有用以固定钢筋混凝土靶板的螺杆11；所述的螺杆11前端设置有固为一体的压板17；所述的底座上面还设置有用以对钢筋混凝土靶板下部作定位的挡板13，挡板13的作用是对钢筋混凝土靶板的下部定位。
所述的背景板5为长方形，颜色为白色，其上的测速标志线6为正方形网格线，颜色为黑色。其大小应能覆盖高速摄像机的覆盖范围。
所述的钢筋混凝土靶板3其平面尺寸大于等于爆炸物4与钢筋混凝土靶板3接触面积（正投影面积）的50倍。
所述的高速摄影机的拍摄帧数不低于5000帧/秒。
所述的一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统的测量方法，包括以下步骤：
（1）依据试验要求，确定爆炸物类型、药量和钢筋混凝土靶板类型。
（2）依据钢筋混凝土靶板厚度，调整支撑架，紧固混凝土靶板；确保混凝土靶板在整个试验过程中保持稳定可靠。
（3）依据预估的混凝土碎片飞行方向，布置高速摄影机和背景板；高速摄影机的拍摄帧数根据现场试验要求设置，但不得低于5000帧/秒；背景板的大小要能覆盖高速摄像机的拍摄范围。
（4）依据试验测量精度要求，在背景板上设置测速标志线。
（5）根据高速摄像机捕捉到碎片的轨迹、位置连续画面，结合测速标志线、图片帧数（时间），并依据测速原理，当碎片由A点飞行到B点时，Vy、Vx值可以用位移运动经典公式L/t计算，然后根据三角形几何关系即可计算初始速度v=（v2 y+v2 x）1/2。
本发明未详述部分为现有技术。
Claims (6)
1.一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统，其特征是：包括钢筋混凝土靶板，所述的钢筋混凝土靶板固定安装在支撑架上，其一侧的表面中心处设置有爆炸物，另一侧设置有与其表面垂直的背景板，背景板上设置有网格状测速标志线，背景板的对面设置有高速摄像机机架，机架上设置有高速摄像机，混凝土靶板位于背景幕布和高速摄像机之间。
2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统，其特征是：所述的支撑架包括底座，所述的底座固定在地面上，底座上面四角设置有立柱，立柱顶端之间以横杆固定连接，两侧的横杆上分别固连有用以固定钢筋混凝土靶板的定位夹；所述的定位夹由上夹板和下夹板组成，两个夹板两端均设置有通孔，下夹板的中部设置有固为一体的定位板，定位板中部设置有螺纹通孔，螺纹通孔中安装有用以固定钢筋混凝土靶板的螺杆；所述的螺杆前段设置有固为一体的压板。
3.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统，其特征是：所述的背景板为长方形，颜色为白色，其上的测速标志线为正方形网格线，颜色为黑色。
4.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统，其特征是：所述的钢筋混凝土靶板其平面尺寸大于等于爆炸物与钢筋混凝土靶板正投影面积的50倍。
5.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统，其特征是：所述的高速摄影机的拍摄帧数不低于5000帧/秒。
6.根据权利要求1-5所述的一种钢筋混凝土板爆炸震塌碎片初始速度测量系统的测量方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)依据试验要求，确定爆炸物类型、药量和钢筋混凝土靶板类型；
(2)依据钢筋混凝土靶板厚度，调整支撑架，紧固混凝土靶板；
(3)依据预估的混凝土碎片飞行方向，布置高速摄影机和背景板；
(4)依据试验测量精度要求，在背景板上设置测速标志线；
(5)根据高速摄像机捕捉到碎片的轨迹、位置的连续画面，结合测速标志线、图片帧数，并依据测速原理，当碎片由A点飞行到B点时，Vy、Vx值用位移运动经典公式L/t计算，然后根据三角形几何关系计算初始速度v=（v2 y+v2 x）1/2。
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