CN109580069B - 一种用于快速获取冲击波压力峰值范围的阈值效应靶结构及测试方法 - Google Patents

一种用于快速获取冲击波压力峰值范围的阈值效应靶结构及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于快速获取冲击波压力峰值范围的阈值效应靶结构及测试方法，属于冲击波压力测试。具体包括一种用于快速获取冲击波压力峰值范围的阈值效应靶结构，该结构可用于测量爆炸场冲击波压力峰值所在的范围。该结构主要包括压力阈值效应靶(1)，安装基座(2)，紧固螺栓(3)。本发明还包括一种快速获取冲击波压力峰值范围的测试方法，该方法通过将所述阈值效应靶结构放置于地面上测量该区域内冲击波压力峰值范围，根据压力阈值膜片(3)的破裂数量情况获得该测点区域冲击波压力载荷峰值所在的范围。

Description

一种用于快速获取冲击波压力峰值范围的阈值效应靶结构及 测试方法
技术领域
本发明属于冲击波压力测试领域，主要涉及一种爆炸场冲击波压力测量方法，尤其涉及一种用于快速获取冲击波压力峰值范围的阈值效应靶结构及测试方法。
背景技术
爆炸冲击波超压是衡量爆炸威力的重要参量，也是造成目标毁伤的重要因素，对超压的测量可采用电测法、等效靶板法等。目前国内外普遍采用电测法，其优点是精确性高，能够反映整个变化过程，便于信号存储记录，缺点是容易受到干扰，高温、高冲击和电磁环境等因素作用于电测系统，会产生较强的寄生效应，需要对其进行动态补偿或修正,而且电测法布线繁杂，成本较高，在大型爆炸场中多测点布设较为困难，尤其对于一些复杂环境如沟壑、丘陵地带几乎无法开展。另外，在作战演练、动爆等炸点不定的情况下，测试区域范围广，电测系统无法布设，要想获得测点处的冲击波压力值或者压力范围，采用等效靶板法较为方便。
等效靶板法分为效应靶法和阈值靶法。效应靶法是采用不同厚度的矩形或圆形金属薄膜，根据爆炸载荷作用后薄膜的塑性变形来评价爆炸威力，尤其是采用一些轻质材料(如铝合金、铝箔等)时，其在不同强度爆炸载荷作用下的变形差异明显，且结果的重复性较好，可作为一种有效的测试手段，避免现有电测系统丢失数据的风险。现有的效应靶有单膜安装方式和多膜安装方式，都是采用铝作为圆膜片材料，在受到冲击波作用时产生塑性变形，能够较为准确地获取冲击波载荷，缺点是安装螺栓较多，过程缓慢，试验完毕后还需要回收并测量效应靶的变形情况，工作量较大，得出冲击波载荷数据的速度太慢。而在部队作战演练、动爆等情况时，对冲击波压力峰值数据的精确度并不作过高要求，只要求快速安装布设、快速获取数据，需要更直观的等效靶板法，现有的方法不能满足这些情况的需要。
本发明设计了一种用于快速获取冲击波压力峰值范围的阈值效应靶结构，采用脆性材料有机玻璃作为圆膜片材料，在受到冲击波作用时只有破裂和不破裂两种形式，安装简便，同时给出了相应的测试方法，主要放置于地面，用于快速获取冲击波掠过地面的压力峰值范围，满足部队作战演练、动爆等情况的使用需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，设计一种阈值效应靶结构及使用该效应靶的测试方法，该效应靶结构及测试方法可用于快速获取测点区域内的冲击波压力峰值范围。
为了解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：
1.一种用于快速获取冲击波压力峰值范围的阈值效应靶结构,包括压力阈值效应靶、安装基座、紧固螺栓，其特征在于：
所述压力阈值效应靶，材质为有机玻璃，门形结构，中间部位的厚度不低于15mm，从中间部位的内表面往外表面等分均布处掏6个直径都为30mm的非通孔，留下不同厚度的有机玻璃圆板，形成周边固支的圆膜片，厚度为0.5mm-2.0mm可调，由薄到厚依次排列，可测量的冲击波压力峰值范围为0.1MPa-1.5MPa；压力阈值效应靶两侧部位的厚度不低于10mm，在其两侧等分均布3个紧固螺栓的安装孔；加工时圆膜片由薄到厚依次排列，使得在读取破裂的圆膜片数量时更简便直观；数量为6个，可使得在确定测点区域内冲击波压力峰值所在的范围时范围较小，范围前后相差不超过0.25MPa；各圆膜片的位置需尽量靠近，不可相距过大，以尽量减小压力阈值效应靶的尺寸；
所述安装基座，用已成型方钢剪切而成，在其两侧等分均布3个螺纹孔，用于紧固螺栓的安装连接；安装基座使得整个阈值效应靶重量加大，在使用时不会被冲击波、风动压吹跑或移动；
所述紧固螺栓，材质为钢，用于将压力阈值效应靶与安装基座牢固连接；连接时需紧固，但不可使得圆膜片产生弯曲变形；
2.一种使用所述阈值效应靶结构的用于测量该测点区域冲击波压力峰值范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：阈值效应靶结构安装
用紧固螺栓将压力阈值效应靶与安装基座牢固连接后，将阈值效应靶结构放置于地面，确保放置完毕后阈值效应靶上表面与地面平齐；
步骤二：阈值效应靶数据读取
冲击波作用在效应靶上，达到某些圆膜片破坏阈值的，圆膜片破裂；未达到其它圆膜片破坏阈值的，圆膜片完好；读取破裂的圆膜片数；
步骤三：测点区域冲击波压力峰值范围确定
设圆膜片厚度为li(i＝1～6),对应每个圆膜片的破坏阈值为pi(i＝1～6)，p0＝0，p7＞p6，若破裂的圆膜片数为i，则测点区域冲击波压力峰值范围为pi～pi+1。
本发明的有益效果体现在以下几个方面：
一、本发明所述结构，安装简便。
二、本发明所述结构与方法，读取冲击波作用后的圆膜片破裂数即可，能够快速得到测点区域内的冲击波压力峰值范围，主要用于满足对冲击波压力峰值数据的精确度无过高要求、只要求快速安装布设、快速获取数据的部队作战演练、动爆等情况的使用需要。
附图说明
图1是本发明阈值效应靶结构的示意图；图中标号为：1-压力阈值效应靶，2-安装基座，3-紧固螺栓；
具体实施方式
下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。
遵从上述技术方案，如图1所示，本发明的第一优选实施方案为：压力阈值效应靶中间部位的外表面长310mm，宽150mm，中间部位的厚度为15mm，掏出6个非通孔后形成的圆膜片厚度依次为0.5mm、0.8mm、1.1mm、1.4mm、1.7mm、2.0mm，圆膜片直径为30mm，可测量的冲击波压力峰值范围为0.1Mpa-1.5MPa；压力阈值效应靶两侧部位的厚度为10mm，由3个紧固螺栓将压力阈值效应靶安装在安装基座上，螺栓安装孔螺纹大径为8mm；
使用所述效应靶结构测量冲击波压力峰值范围，包括如下步骤：
步骤一：阈值效应靶结构安装
用紧固螺栓将压力阈值效应靶与安装基座牢固连接后，将阈值效应靶结构放置于地面，确保放置完毕后阈值效应靶上表面与地面平齐；
步骤二：阈值效应靶数据读取
冲击波作用在效应靶上，达到某些圆膜片破坏阈值的，圆膜片破裂；未达到其它圆膜片破坏阈值的，圆膜片完好；读取破裂的圆膜片数；
步骤三：测点区域冲击波压力峰值范围确定
设圆膜片厚度为li(i＝1～6),对应每个圆膜片的破坏阈值为pi(i＝1～6)，p0＝0，p7＞p6，若破裂的圆膜片数为i，则测点区域冲击波压力峰值范围为pi～pi+1。
实施例
在装药约为9kg TNT炸药的榴弹动爆试验中，榴弹以一定速度穿过靶板后爆炸，炸高约为2m，但实际炸点无法精确控制，通过上述阈值效应靶结构测量爆炸冲击波在其测点区域的冲击波压力。包括如下步骤：
步骤一：阈值效应靶结构安装
用紧固螺栓将压力阈值效应靶与安装基座牢固连接，即将阈值效应靶快速组装完毕后，放置于地面榴弹飞行方向距预定爆心2米处和4米处、垂直于飞行方向距预定爆心2m处和4m处，放置完毕后阈值效应靶上表面与地面平齐；
步骤二：阈值效应靶数据读取
冲击波作用在效应靶上，达到某些圆膜片破坏阈值的，圆膜片破裂；未达到其它圆膜片破坏阈值的，圆膜片完好；分别读取每个阈值效应靶破裂的圆膜片数如下：
序号 方向 距预定爆心距离(米) 破裂的圆膜片数
1 榴弹飞行方向 2 5
2 垂直于飞行方向 2 3
3 榴弹飞行方向 4 3
4 垂直于飞行方向 4 1
步骤三：测点区域冲击波压力峰值范围确定
圆膜片厚度与破坏阈值之间的关系如下表：
圆膜片(m<sub>i</sub>) m<sub>1</sub> m<sub>2</sub> m<sub>3</sub> m<sub>4</sub> m<sub>5</sub> m<sub>6</sub>
厚度(l<sub>i</sub>/mm) 0.5 0.8 1.1 1.4 1.7 2.0
破坏阈值(p<sub>i</sub>/MPa) 0.1 0.3 0.5 0.8 1.0 1.5
则各测点区域冲击波压力峰值所在的范围为：
Figure BDA0001870515740000041
可见，读取膜片破裂数能够快速获取测点区域冲击波压力峰值所在的范围，在榴弹的飞行方向上相同距离处的冲击波压力峰值明显大于垂直于飞行方向的峰值。

Claims (2)

1.一种用于快速获取冲击波压力峰值范围的阈值效应靶结构，包括压力阈值效应靶(1)，安装基座(2)，紧固螺栓(3)，其特征在于：
所述压力阈值效应靶(1)，材质为有机玻璃，门形结构，中间部位的厚度不低于15mm，从中间部位的内表面往外表面等分均布处掏6个直径都为30mm的非通孔，留下不同厚度的有机玻璃圆板，形成周边固支的圆膜片，厚度为0.5mm-2.0mm可调，由薄到厚依次排列，可测量的冲击波压力峰值范围为0.1Mpa-1.5MPa；压力阈值效应靶(1)两侧部位的厚度不低于10mm，在其两侧等分均布3个紧固螺栓(3)的安装孔；
所述安装基座(2)，用已成型方钢剪切而成，在其两侧等分均布3个螺纹孔，用于紧固螺栓(3)的安装连接；
所述紧固螺栓(3)，材质为钢，用于将压力阈值效应靶(1)与安装基座(2)牢固连接。
2.一种使用如权利要求1所述阈值效应靶结构的用于测量测点区域冲击波压力峰值范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：阈值效应靶结构安装
用紧固螺栓(3)将压力阈值效应靶(1)与安装基座(2)牢固连接后，将阈值效应靶结构放置于地面，确保放置完毕后阈值效应靶上表面与地面平齐；
步骤二：阈值效应靶数据读取
冲击波作用在效应靶上，达到某些圆膜片破坏阈值的，圆膜片破裂；未达到其它圆膜片破坏阈值的，圆膜片完好；读取破裂的圆膜片数；
步骤三：测点区域冲击波压力峰值范围确定
设圆膜片厚度为li(i＝1～6)，对应每个圆膜片的破坏阈值为pi(i＝1～6)，pi+1＞pi，若破裂的圆膜片数为i，则测点区域冲击波压力峰值范围为pi～pi+1。
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