CN110595298B - 一种设备冲击毁伤等效靶 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种设备冲击毁伤等效靶，包括外壳、底座、惯性系统和压螺。该等效靶的外壳与底座连接，底座与测量构件连接，惯性系统包括导杆、弹簧、平台和钢珠，等效靶依据惯性力使弹簧压缩移动，释放钢珠，然后弹簧反弹，推动惯性系统返回，从而使惯性系统产生与受力前位置状态的变化，据此判断测量冲击加速度是否超过设定值，判定等效设备是否被损坏。本发明的优点是结构简单，操作方便，测量结果直观，以此代替加速度测量系统或实物设备，提高测量结果的可靠性、准确性，并且降低试验成本，节约了试验经费，为设备毁伤评估提供了方便快捷的试验测试手段。
Description
技术领域
本发明属于毁伤测试技术领域，具体涉及一种能够测量设定设备是否被冲击加速度毁伤的设备冲击毁伤等效靶。
背景技术
冲击加速度是反舰战斗部毁伤舰载设备、人员的重要毁伤元，当战斗部在舰船舱室内爆炸后，输出的冲击波作用于舰体结构，使舰体结构产生冲击振动，并引起安装于舰体结构上的舰载设备振动受损，舰员受伤。为了检验反舰战斗部在舰船舱室内爆炸产生的冲击加速度对设备、人员毁伤能力，目前主要采用两种方法开展试验研究，一是实物检验，将检测设备安装于靶船或模拟舱室的测试位置，试验后检查设备能否正常工作；二是在靶船或模拟舱室测试点安装加速度传感器，由加速度传感器与二次仪表组成的测试系统，获取该测点位置的加速度信号，依据测量的加速度结果是否超过设备毁伤阈值判断设备是否被毁伤。上述方法一存在的问题是实物设备昂贵，试验成本过高；方法二存在的问题是测试系统组成的加速度传感器、二次仪表、信号传输线的布设，工作量大，耗费大量人力，并且爆炸过程产生的电磁干扰可能造成测试结果的准确性低，同时爆炸冲击波、破片可能损坏测试传感器、二次仪表或信号引线，数据获取的可靠性较差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种设备冲击毁伤等效靶，以解决如何代替设备实物或加速度测量系统，直观判断等效设备能否被损坏的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种设备冲击毁伤等效靶，该等效靶包括外壳、底座、惯性系统和压螺；其中，外壳是顶部中心有通孔的圆筒，圆筒顶部外表面中心区域设有内凹平台，圆筒中上部的内表面设有第一台阶和第二台阶，圆筒下部的内表面设有与底座连接的螺纹；底座是中心设有通孔的第一圆台，在第一圆台上表面中心区域的凸台侧面设有与外壳连接的螺纹；在圆台下台面的外缘上设有同心圆的多个通孔，用于通过螺钉将底座与测量构件连接；惯性系统包括导杆、弹簧、平台和钢珠；其中，导杆是一端为大径、一端为小径的圆柱，其中一端部设有螺纹，在圆柱中部大径与小径连接的小径外圆上设有设有与平台中心孔匹配的螺纹；平台是中心有螺纹通孔的第二圆台，第二圆台上台阶的下台面为斜面，台阶的高度等于钢珠的半径；钢珠放置在下台面与外壳的内凹平台的内表面之间；在平台的下表面与底座凸台之间连接弹簧；弹簧为圆柱型压簧；钢珠在弹簧受压带动平台移动到设定位置后，脱离外壳内凹平台内表面的束缚，由平台的下台面掉落；压螺与从外壳的顶端中心孔伸出的导杆连接，将平台、钢珠与外壳的内表面位置固定，防止在非工作状态下受到意外冲击作用后，弹簧压缩变形引起的平台运动而产生钢珠的脱离现象。
进一步地，斜面与水平线的夹角为3～5°。
(三)有益效果
本发明提出的设备冲击毁伤等效靶，包括外壳、底座、惯性系统和压螺。该等效靶的外壳与底座连接，底座与测量构件连接，惯性系统包括导杆、弹簧、平台和钢珠，等效靶依据惯性力使弹簧压缩移动，释放钢珠，然后弹簧反弹，推动惯性系统返回，从而使惯性系统产生与受力前位置状态的变化，据此判断测量冲击加速度是否超过设定值，判定等效设备是否被损坏。
本发明的有益效果具体体现在以下几个方面：
(1)通过外壳端部导杆长度变化，判断所受到的冲击加速度是否超过设定加速度阈值，设备是否被损坏，本发明结构简单，操作方便，测量结果直观；
(2)采用压缩弹簧到某设定位置释放钢珠的方式，实现惯性系统受力前后位置状态的变化，确保测量结果的可靠性、准确性；
(3)采用等效靶代替加速度传感器测量系统或设备实物，一方面避免爆炸试验过程产生的冲击波、破片对测试系统的破坏或电磁干扰，确保测量结果的可靠获取；另一方面，大大降低试验成本，节省试验经费，为设备冲击毁伤评估提供方便快捷的试验测试手段。
附图说明
图1为本发明实施例的设备冲击毁伤等效靶结构剖面图；
图2为本发明实施例中的外壳结构示意图；
图3为本发明实施例中的平台结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种设备冲击毁伤等效靶，如图1所示，该等效靶包括底座1、外壳2、惯性系统和压螺7。
其中，如图2所示，外壳2是顶部中心有通孔的圆筒，圆筒顶部外表面中心区域设有内凹平台2-1，圆筒内表面设有第一台阶2-2和第二台阶2-3，圆筒另一端的内表面设有与底座1连接的螺纹。
底座1是中心设有通孔的第一圆台，在第一圆台上表面中心区域的凸台侧面设有与外壳2连接的螺纹；在圆台下台面的外缘上设有同心圆的四个通孔，用于通过螺钉将底座1与测量构件连接。
惯性系统包括导杆3、弹簧4、平台5和钢珠6。其中，导杆3是一端为大径、一端为小径的圆柱，圆柱中部大径与小径连接的小径外圆上设有与平台5中心孔匹配的螺纹，在一端部设有螺纹；平台5是中心有螺纹通孔的第二圆台，第二圆台上台阶5-2的下台面5-1为斜面，如图3所示，斜面与水平线的夹角为3～5°，台阶5-2的高度等于钢珠6半径；在下台面5-1与外壳2顶端内表面之间放置钢珠6，在平台5的下表面连接弹簧4；弹簧4为圆柱型压簧，其弹簧弹性系数及尺度依据惯性系统的质量、等效设备的毁伤加速度阈值确定；钢珠6在弹簧4受压带动平台5移动到设定位置后，脱离外壳2内表面的束缚，由平台5的下台面5-1掉落。
压螺7与从外壳2顶端中心孔伸出的导杆3连接，将平台5、钢珠6与外壳2的内表面位置固定，防止在非工作状态下受到意外冲击作用后，弹簧4压缩变形引起的平台5运动而产生钢珠6的脱离现象。
制作时，外壳2内第一台阶2-2和第二台阶2-3之间的高度等于设定加速度作用下弹簧4的压缩距离。惯性系统安装后，弹簧产生预压缩，将平台5和钢珠6顶到到外壳2的内表面。压簧5的压缩距离h的计算方法：
h＝ma/k
式中：m为惯性系统的总质量，a为典型设备的毁伤冲击加速度阈值；k为弹簧常数，与弹簧的材料特性、尺度相关。
试验时，将等效靶通过螺钉连接到测试结构上，然后将压螺7去掉，使惯性系统处于弹簧4的预压状态。当等效靶受到从底座1向上方向的冲击作用时，惯性系统产生的惯性力作用于弹簧4，使弹簧4进一步压缩变形，并带动平台5向下移动，当弹簧4的压缩量超过某值，平台5移动到设定位置后，钢珠6脱离外壳2内表面的束缚，从平台5的下台面5-1上掉落，随后弹簧4被压缩到最大极限后开展反弹，推动导杆3和平台5向上运动，最后在弹簧4剩余弹力的作用下将平台5的上台面压紧到外壳2的内表面，使导杆3伸出外壳2端部，使导杆3从外壳2中心的伸出量比运动前的长度变大。试验结束后，通过测量导杆3在外壳2顶部内凹平台2-1的伸长量，并与试验前的长度比较，判断等效靶所受到的冲击加速度是否超过设定的加速度。
实施例1
典型设备的冲击加速度毁伤阈值为50g，导杆3、平台5和钢珠6组成的惯性系统的总重量为0.05kg。选取的压簧5为琴钢丝，刚性模数G＝8000kgf/mm2，钢丝直径d＝2mm，弹簧外径D＝22mm，有效圈数10圈，自由长度60mm，得出弹簧常数k值为0.2kgf/mm，通过计算冲击加速度等于50g时，弹簧4的压缩量等于12.5mm。
实施例2中，典型设备的冲击加速度毁伤阈值为100g，导杆3、平台5和钢珠6组成的惯性系统的总重量为0.05kg。选取的压簧5为琴钢丝，刚性模数G＝8000kgf/mm2，钢丝直径d＝2mm，弹簧外径D＝22mm，有效圈数12圈，自由长度60mm，得出弹簧常数k值为0.167kgf/mm，通过计算冲击加速度等于100g时，弹簧4的压缩量等于15mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种设备冲击毁伤等效靶，其特征在于，所述等效靶包括外壳、底座、惯性系统和压螺；其中，
所述外壳是顶部中心有通孔的圆筒，圆筒顶部外表面中心区域设有内凹平台，圆筒中上部的内表面设有第一台阶和第二台阶，圆筒下部的内表面设有与底座连接的螺纹；
所述底座是中心设有通孔的第一圆台，在第一圆台上表面中心区域的凸台侧面，设有与所述外壳连接的螺纹；在第一圆台下台面的外缘上设有同心圆的多个通孔，用于通过螺钉将所述底座与测量构件连接；
所述惯性系统包括导杆、弹簧、平台和钢珠；其中，所述导杆是一端为大径、一端为小径的圆柱，其中一端部设有螺纹，在圆柱中部大径与小径连接的小径外圆上设有与平台中心孔匹配的螺纹；所述平台是中心有螺纹通孔的第二圆台，第二圆台上台阶的下台面为斜面，台阶的高度等于钢珠的半径；所述钢珠放置在下台面与所述外壳的内凹平台的内表面之间；在所述平台的下表面与底座凸台之间连接弹簧；所述弹簧为圆柱型压簧；所述钢珠在弹簧受压带动平台移动到设定位置后，脱离外壳内凹平台内表面的束缚，由平台的下台面掉落；
所述压螺与从外壳的顶端中心孔伸出的导杆连接，将所述平台、钢珠与外壳的内表面位置固定，防止在非工作状态下受到意外冲击作用后，弹簧压缩变形引起的平台运动而产生钢珠的脱离现象。
2.如权利要求1所述的等效靶，其特征在于，所述斜面与水平线的夹角为3～5°。
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