CN109724733B - 一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置，其主要特点是装置由基座、压盖、中间件、底板、螺纹环和响应膜片构成，冲击波作用于所述效应靶装置的响应膜片工作区域，使其发生塑性变形，向下方密封孔内凹陷，依据膜片变形最大挠度值与冲击波的量效关系，得到冲击波压力峰值。本发明的显著优点是装置整体结构小巧，显著降低结构重量，设计两个独立的响应工作组件，拆卸组装灵活方便，响应工作组件的安装、拆卸和更换膜片等功能操作独立于基座，形成响应工作组件模块化的效应靶装置，有效提高在现场效应靶装置安装拆卸、更换膜片重新组装的可靠性和便利性，满足动爆场复杂环境下的冲击波测量需求。

Description

一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置

技术领域

本发明属毁伤评估技术领域，主要涉及一种压力效应靶装置，特别是一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置。

背景技术

毁伤评估，是综合考虑武器弹药威力、目标易损性、弹目作用环境等因素，依据毁伤作用规律和毁伤数据，综合估量和评定弹药对目标毁伤效能/效果的过程。冲击波是爆炸产生的重要毁伤元之一，是表征弹药爆炸威力、进而评估弹药对目标毁伤效能/毁伤效果的重要指标。

动爆场的冲击波测量环境极为恶劣。相比于静爆场，动爆场的冲击波测量存在着诸多复杂恶劣的影响因素，如，测试地点多在戈壁、山区、高原等条件恶劣的靶场，弹着点不定，布设测量时间紧张，测点多，且布设范围通常由于弹着点的不确定而分布较广，测试任务重。在这种动爆场冲击波测试工况下，电测的方法由于需要大量的线缆、数据采集仪等配套设备，以及现场复杂的结构安装、调试工作，布设要求高，成本高昂，难以适应动爆场冲击波测量的严苛要求。效应靶通过机械测压，不需辅助电缆设备等，布设方便，成本较低，可以根据预测的弹着点范围和测试要求，在短时间内大量布设，从而满足演习训练活动的动爆场测试要求。如发明专利“测量可移动靶标冲击波压力峰值的效应靶结构及测试方法”、“一种适用于动爆场靶标冲击波压力测量的效应靶装置”等所述的效应靶。

在演训活动等动爆场冲击波测量中，经常存在针对同一个靶标进行多批次攻击的情形，需要在短暂的打击间隔时间内多次布设效应靶，快速满足多批次打击的冲击波测量需求，因此要求效应靶装置小巧轻便，便于布设安装，同时也具备现场的重新组装、多次使用的功能。现有效应靶结构笨重，安装操作困难，不同的响应区域工作膜片、盖板等结构为一体化设计，更换操作繁琐复杂，难以满足冲击波场的快速、重复性的测量需求。

现有技术的不足和缺陷为：(1)效应靶整体结构笨重，安装布设操作困难；(2)多个响应区域的膜片、盖板等结构为一体化设计，尺寸大、重量重，安装拆卸以更换新的响应膜片、重新组装困难，难以多次使用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，提出了一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置，结构小巧灵活，重量轻，布设安装方便，安装响应膜片的响应工作组件结构独立于基座，形成模块化的测试结构，可根据测试需求，现场快速拆卸响应工作组件、更换新的响应膜片，重新组装新的效应靶装置，快速投入下一次冲击波测量任务，满足动爆场冲击波测量的复杂工况要求。

为解决上述技术问题，本发明提供的适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置(如图1所示)包括基座、底板、压盖、中间件、螺纹环、响应膜片、组件安装孔、引压孔、密封孔、辅助孔、螺纹孔、安装孔、盲孔等。

其中：

所述的基座，采用铝合金制作，外观平整无缺陷，为效应靶的支撑结构，底部留有圆槽用于内置底板，通过6个M6螺栓孔与底板相连，中间均布两个组件安装孔，用于放置压盖、中间件、响应膜片和螺纹环组成的响应工作组件，基座通过侧面底部直径7m的辅助孔与响应工作组件之间连接。基座外沿均布6个直径9mm的通孔，用于效应靶装置在地面、靶标壁面等的安装固定；

所述的压盖，采用铝合金制作，安装于组件安装孔上部，基本尺寸与组件安装孔相匹配，中间为倒角120度通孔形成的引压孔，表面均布有两个直径4mm的盲孔，用于转动压盖和中间件使其与底部的螺纹环紧固，底部均布6个M4内螺纹孔，用于连接中间件；

所述的中间件，安装于组件安装孔中部，上端内置于压盖的底部圆孔，中端外沿均布6个与压盖相对应的M4沉头螺纹孔，底端为M40的外螺纹，与螺纹环的内螺纹相对应，中间为直径30mm的通孔；

所述的底板，为铝合金制作的圆形薄板结构，底板四周边缘均布6个沉头螺纹孔，底板的尺寸与基座底部圆槽的相对应。底板安装在基座的底部圆槽内，安装完成后底板底部与基座底部平齐，底板用于密封孔的密封；

所述的螺纹环，为铝合金制作的圆柱形结构，通过中间的M40的内螺纹与中间件相连固定，螺纹环从基座底部放入，并由底板和组件安装孔中部的突出边卡紧在组件安装孔底部，避免上下移动，侧面有1个M6的内螺纹孔，通过基座侧面的辅助孔和沉头螺栓固定于基座内，避免左右转动；

所述的响应膜片，由经过表面热处理的软铝制作成的圆形膜片，贴合夹紧于中间件的上表面、压盖的引压孔底部，厚0.2mm，表面平齐无褶皱，其有效工作区域的膜片面积为30mm，与引压孔底部圆孔直径对应；

所述响应膜片贴合在压盖、中间件中间，压盖与中间件通过沉头螺栓连接，中间件再连接于螺纹环的内螺纹，压盖、响应膜片、中间件和螺纹环形成独立的模块化响应工作组件，该组件通过基座的侧面通孔用沉头螺栓将螺纹环和基座连接紧固，响应工作组件通过基座底部的底板，将密封孔底部密封，避免冲击波从响应膜片背部的绕射干扰，形成适用于动爆场冲击波测量的模块化的效应靶装置；

优选的，压盖、中间件从基座的上方放入，螺纹环从基座的底部放入，压盖和中间件通过螺纹环与基座相连，而不是将压盖、中间件直接与基座相连，避免在靶场恶劣环境下，基座上的螺纹在进入沙尘后受影响，导致压盖、中间件无法完全上紧，使得响应工作组件与基座上表面无法平齐安装，影响冲击波测量。通过螺纹环将压盖、中间件和基座相连，一旦螺纹环或压盖、中间件的螺纹出现破损无法上紧，可以在仅更换新的螺纹环、压盖或中间件完成维修安装，提高效应靶装置的可靠性，也使得基座结构能够反复使用；

优选的，压盖、响应膜片、中间件和螺纹环组成的模块化响应工作组件，效应靶装置共有两个相同的响应工作组件，组件的最大直径为80mm，整体高度为31mm，尺寸小，结构灵活，安装拆卸响应工作组件和更换膜片轻便，大大提高在动爆现场重新组装新的效应靶装置的便利性，实现在两次试验之间的紧张时间内，快速安装拆卸、重新组装、多次使用，也有利于减轻动爆试验场的保障难度；

本发明的有益效果体现在以下几个方面：

(1)本发明提出的一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置，主体结构采用铝合金材料制作，整体尺寸小、结构紧凑，重量轻，提高了现场安装布设的便利性；

(2)本发明提出的一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置，设计了两个独立的响应工作组件，每个响应工作组件的最大直径为80mm、整体高度为31mm，在一次测量、膜片变形后，可快速拆卸两个响应工作组件、现场更换新的膜片，有效提高效应靶在动爆场重新组装的便利性，实现效应靶的多次重复使用，减少试验携带的效应靶装置的数量，减轻保障难度；

(3)本发明提出的一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置，压盖、中间件通过螺纹环紧固安装于基座的组件安装孔内，响应工作组件不通过螺纹孔与基座相连，避免了动爆场沙尘进入螺纹后，组件无法平齐安装的问题，提高效应靶装置的多次重复组装使用的可靠性。

附图说明

图1是一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶结构图；

图2是基座结构图；

图3是压盖结构图；

图4是中间件结构图；

图5是底板结构图；

图6是螺纹环结构图。

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，本发明的优选实施例是一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置，由基座1、压盖2、中间件3、底板4、螺纹环5、响应膜片6、组件安装孔7、引压孔8、密封孔9、辅助孔10、第一螺纹孔11、第二螺纹孔12、安装孔13、盲孔14构成。

组装时，将螺纹环5从基座1底部放入组件安装孔7的底部，用沉头螺栓通过辅助孔10与螺纹环5侧面的M6螺纹孔相连紧固，然后将底板4安装在基座1底部圆槽内，通过第一螺纹孔11用沉头螺栓将底板和基座相连紧固，确保底板4底部与基座1底部平齐。将响应膜片6贴合放置于压盖2与中间件3中间，通过第二螺纹孔12和沉头螺栓将压盖2与中间件3相连紧固，从而将响应膜片6夹紧，然后从基座1上方放入，通过转动盲孔14使得中间件3底部的外螺纹与螺纹环5的内螺纹相连紧固，组成响应工作组件，最终压盖2的表面与基座1上表面平齐，引压孔8和密封孔9中间形成直径为30mm的工作区域。效应靶装置通过外沿的安装孔13，利用螺栓等固定在测点位置。

当外界冲击波作用到所述效应靶装置上，经过基座1上表面和引压孔8，作用到响应膜片6的直径为30mm的工作区域，使其发生塑性变形，向下方密封孔9内凹陷。膜片变形与冲击波作用之间存在确定的量效关系，通过测量最大挠度值，可得到冲击波压力峰值。

所述效应靶装置，外直径240mm，厚36mm，总重约3kg，结构紧凑，重量轻，便于在动爆场的布设安装，压盖、响应膜片、中间件和螺纹环组成的组件最大直径为80mm，整体高度为31mm，可以快速从基座上拆卸并重新组装新膜片，使得效应靶可以多次重复使用，提高效应靶的利用率，满足动爆场在两次试验之间的有限时间内快速安装拆卸、重新组装新的效应靶装置，满足多次冲击波测量的需求，降低现场保障难度，减少携带的效应靶装置数量。

采用本发明进行了动爆场的冲击波压力测试，效应靶装置水平放置在地面，膜片敏感面法向朝上。试验的弹药装药为136kgTNT当量，速度314m/s，效应靶装置距离炸点9.6m，试验后观察本发明效应靶情况，响应膜片的工作区域发生凹陷变形，用游标卡尺测量得到效应靶膜片的变形挠度为3.62mm，根据30mm响应膜片变形与冲击波压力峰值对应关系，可得到该测点冲击波压力峰值为0.45MPa。

从试验结果可以看出，本发明提出的一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置，能够满足动爆场冲击波压力的测量需求，且结构小巧，轻便，易于布设，安装响应膜片的响应工作组件形成模块化的结构，基座仅提供响应工作组件安装孔和固定功能，不影响响应工作组件的安装、拆卸和更换膜片等测压的功能操作，提高了动爆场效应靶装置安装拆卸、重新组装新膜片的可靠性和便利性，说明本发明适用于动爆场的冲击波压力测量。

Claims (1)

1.一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置，其特征在于，包括基座(1)、压盖(2)、中间件(3)、底板(4)、螺纹环(5)、响应膜片(6)、组件安装孔(7)、引压孔(8)、密封孔(9)、辅助孔(10)，第一螺纹孔(11)、第二螺纹孔(12)、安装孔(13)、盲孔(14)；

所述的基座(1)，采用铝合金制作，外直径240mm，高36mm，均布两个组件安装孔(7)，基座(1)侧面底端均布2个直径7mm的辅助孔(10)，用于辅助固定螺纹环(5)，基座(1)底部圆槽内侧均布6个M6第一螺纹孔(11)，用于连接底板(4)，基座(1)外沿均布6个直径9mm安装孔(13)，用于效应靶装置的安装固定；

所述的压盖(2)，由铝合金制作，安装于组件安装孔(7)上端，外部尺寸与组件安装孔(7)对应位置的一致，与中间件(3)通过第二螺纹孔(12)连接，中间有引压孔(8)，为倒角120度通孔，引压孔(8)底部中间圆孔直径为30mm，上表面均布2个直径4mm的盲孔(14)，用于辅助转动压盖(2)和中间件(3)使其与螺纹环(5)紧固；

所述的中间件(3)，由铝合金制作，安装于组件安装孔(7)中部，外部尺寸与组件安装孔(7)对应位置的一致，中间通孔直径为30mm，通过底端的M40外螺纹与螺纹环(5)连接；

所述的底板(4)，处于基座(1)底部圆槽内，为铝合金制作的圆形薄板结构，与基座(1)通过第一螺纹孔(11)连接，用于密封孔(9)的底部密封；

所述的螺纹环(5)，由铝合金制作，外直径70mm，厚9.8mm，安装于组件安装孔(7)底部，侧面有1个M6螺纹孔，利用螺栓通过辅助孔(10)与基座(1)相连紧固，螺纹环(5)中间为M40内螺纹孔；

所述的响应膜片(6)，由经过表面热处理的软铝制作，圆形膜片，贴合于中间件(3)的上表面、引压孔(8)底部，厚0.2mm，表面平齐无褶皱；

所述的密封孔(9)为中间件(3)、螺纹环(5)、响应膜片(6)、底板(4)围成的直径为30mm的圆柱形密闭空间，使响应膜片(6)只受外部的压力作用，避免了冲击波绕射的干扰，提高了测量精度，密封孔(9)深26mm，大于响应膜片(6)的最大变形挠度7mm，不影响响应膜片(6)的变形，密封孔(9)即为冲击波测量的响应工作区域，可测量的冲击波压力范围为0.1-1.5MPa；

所述的压盖(2)、中间件(3)、螺纹环(5)、响应膜片(6)形成的响应工作组件，安装于基座(1)的组件安装孔(7)，通过螺纹环(5)的侧面螺纹孔与基座(1)相连接，响应工作组件的安装、拆卸和更换膜片等功能操作独立于基座，形成响应工作组件模块化的效应靶装置，有效提高效应靶装置在现场安装拆卸、重新组装的可靠性和便利性，满足动爆场冲击波压力测量的复杂需求。

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