CN110968124A - 一种小当量爆炸温度加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小当量爆炸温度加载装置，包括爆炸室、吸波板、挂钩、顶盖、法兰、滤波管、导流管、密封圈、加载室，将吸波板粘贴于爆炸室内表面，挂钩下方吊装小当量炸药，顶盖放置于上板中心位置，通过螺杆螺母配合密封圈依次安装法兰、滤波管、导流管、加载室，组成一种小当量爆炸温度加载装置。本发明通过改变炸药类型、质量以及被加载物在加载室中的位置，实现了爆炸温度可控加载，可为爆炸温度对生物目标的毁伤研究提供一种试验装置。
Description
技术领域
本发明属于爆炸毁伤测试与评估技术领域，具体涉及一种测试装置，特别是一种小当量爆炸温度加载装置。
背景技术
对于人员等生物目标，爆炸冲击波和热作用是非常重要的毁伤手段。炸药爆炸后，冲击波和热的作用时序、持续时间有很显著的差异。通常冲击波到达时间更早，作用时间仅几毫秒，而爆炸热流能持续数百毫秒。由于冲击波和热对人员的毁伤机理都非常复杂，需要分别研究爆炸冲击波和爆炸热的毁伤机理。目前采用的试验研究方法大多是对活体生物开展爆炸效应试验，如羊、小白鼠等。
由于生物组织、器官在冲击波、热复合作用下的损伤机理复杂，而冲击波、热的作用时域有区别，因此独立开展冲击波和热队生物目标的毁伤是必要的。目前，国内外研究人员对炸药爆炸对生物的毁伤效应开展了大量的研究，为了研究生物或典型器官在冲击波下的损伤机理，第三军医大学建设了大型生物激波管装置，该装置能产生冲击波峰值、冲量、脉宽可控的冲击波。同时，北理工、三医大、二零四所等单位均开展了大量生物在爆炸环境下的毁伤试验。
综上，目前国内已建成了冲击波对生物目标的加载装置，但对于模拟爆炸温度对生物的毁伤效应方面，目前仍缺乏相应的加载装置，严重制约了爆炸对生物目标毁伤效应研究的深入开展，急需一种能够模拟爆炸温度的加载装置。
发明内容
为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种小当量爆炸温度加载装置，可实现不同大小的爆炸温度加载，可为爆炸对生物目标的毁伤测试与评估提供支撑。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种小当量爆炸温度加载装置，包括爆炸室、吸波板、挂钩、顶盖、法兰、滤波管、导流管、密封圈、加载室；
所述爆炸室，Q235钢材料，为方形金属箱体，箱体外部尺寸1400mm×850mm×850mm，壁厚10mm，任一个850mm×850mm面上开有直径500mm的圆孔，圆孔向外焊接有法兰，另一个850mm×850mm面为可拆卸面，通过12个螺栓与爆炸室连接，爆炸室内顶面中心留有直径100mm的圆孔，用于放置顶盖，顶盖下表面中心焊接有挂钩，爆炸室外部长度方向四个面的三等分线上贴焊8#槽钢，无法兰的850mm×850mm面水平和垂直方向的三等分线上均贴焊8#槽钢，呈“井”字形分布；
所述吸波板，泡沫铝材料，厚8mm，在爆炸室的六个内壁面中，除焊接有法兰的壁面，其余壁面均粘贴与壁面尺寸一致的吸波板，爆炸室上壁面中心的吸波板留有100mm圆孔；
所述挂钩，Q235钢材料，为半圆环或半椭球形钢筋焊接，直径不小于6mm；
所述顶盖，Q235钢材料，为圆形薄钢板，厚度10mm，直径120mm；
所述法兰，Q235钢材料，内径500mm，外径680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔；
所述滤波管，Q235钢材料，由两个圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成，其中上下圆形薄板外径均为680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔；上圆形薄板沿直径470mm圆周均布12个φ44mm通孔，下圆形薄板中心有φ300mm通孔；圆柱状壳体内直径540mm，高100mm；所有壳体厚度均为10mm；
所述导流管，Q235钢材料，由两个圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成，其中上下圆形薄板外径均为680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔；上圆形薄板中心有φ540mm通孔，下圆形薄板中心有φ300mm通孔；圆柱状壳体内直径540mm，高100mm；所有壳体厚度均为10mm；
所述密封圈，为环形橡胶平垫片，内径500mm，外径680mm，内外直径开孔与法兰一致；
所述加载室，Q235钢材料，由上圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成，其中上圆形薄板外径为680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔；上圆形薄板中心有φ300mm通孔；圆柱状壳体内直径300mm，高1200mm；所有壳体厚度均为10mm；
将吸波板粘贴于爆炸室内表面，挂钩下方吊装小当量炸药，顶盖放置于上板中心位置，通过螺杆螺母配合密封圈依次安装法兰、滤波管、导流管、加载室，组成一种小当量爆炸温度加载装置。
本装置通过改变装药类型、质量、滤波管的开孔尺寸和目标在加载室的位置，改变加载室内形成的爆炸热流强度和持续时间，进而实现不同大小的爆炸温度、持续时间组合，从而为爆炸热流对生物目标的毁伤研究提供方法和手段。
本发明的一种小当量爆炸温度加载装置，带来的技术效果体现在以下几个方面：
(1)本发明实现了一种能够有效滤除爆炸冲击波压力的爆炸温度加载装置，通过改变炸药类型、质量以及被加载物在加载室中的位置，实现了爆炸温度可控加载，解决了生物毁伤试验中爆炸高温难以脱离冲击波独立加载的问题，本装置可用于开展不同温度峰值和持续时间的热流对生物目标的毁伤效应；
(2)本发明实现了一套装置模拟爆炸温度加载工况，具有可模拟工况多、可重复使用、试验时间和经济成本低的特点。
附图说明
图1是本发明的一种小当量爆炸温度加载装置的示意图；
图2是50g温压1炸药爆炸在加载室内0.5m和1m处的温度曲线；
图3是50g温压1炸药爆炸在加载室内0.5m处的压力曲线；
图4是50g温压2炸药爆炸在加载室内0.5m和1m处的温度曲线；
图中标号分别代表：1-爆炸室、2-吸波板、3-挂钩、4-顶盖、5-法兰、6-滤波管、7-导流管、8-密封圈、9-加载室。
具体实施方式
下面结合附图及优选的实施例对本发明作进一步的详述。
本发明提供了一种小当量爆炸温度加载装置，包括爆炸室1、吸波板2、挂钩3、顶盖4、法兰5、滤波管6、导流管7、密封圈8、加载室9；
所述爆炸室1，为方形金属箱体，爆炸室1一个面上开有圆孔，圆孔向外焊接有法兰5，爆炸室1顶面中心留有圆孔，用于放置顶盖4，顶盖下表面中心焊接有挂钩3，挂钩3下方吊装小当量炸药，爆炸室1外部长度方向四个面的三等分线上贴焊槽钢，无法兰5的面水平和垂直方向的三等分线上均贴焊槽钢，呈“井”字形分布；
所述吸波板2，在爆炸室1的六个内壁面中，除焊接有法兰5的壁面，其余壁面均粘贴与壁面尺寸一致的吸波板2，爆炸室1上壁面中心的吸波板2留有圆孔；
所述法兰上圆周均布多个连接通孔；
所述滤波管6，由两个圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成，其中上下圆形薄板圆周均布与法兰相对应的多个连接通孔；上圆形薄板圆周均布多个圆孔，下圆形薄板中心还有一个通孔；
所述导流管7，由两个圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成，其中上下圆形薄板圆周均布与滤波管相对应的多个连接通孔，上圆形薄板中心有一个通孔，下圆形薄板中心也有一个通孔；
所述加载室9，由上圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成，其中上圆形薄板圆周均布与导流管相对应的多个连接通孔，上圆形薄板中心还有一个通孔，通孔直径与圆柱状壳体直径相等；
所述法兰5与所述滤波管6的上圆形薄板、所述滤波管6的下圆形薄板与所述导流管7的上圆形薄板、所述导流管7的下圆形薄板与所述加载室9上圆形薄板之间接触面上均有密封圈密封，通过螺杆螺母配合密封圈8依次安装法兰5、滤波管6、导流管7、加载室9，组成一种小当量爆炸温度加载装置。
如图1所示，本发明一个实施例给出的一种小当量爆炸温度加载装置，包括爆炸室1、吸波板2、挂钩3、顶盖4、法兰5、滤波管6、导流管7、密封圈8、加载室9。
所述爆炸室1为方形金属箱体，箱体外部尺寸1400mm×850mm×850mm，壁厚10mm，爆炸室一个850mm×850mm面上开有直径500mm的圆孔，圆孔向外焊接有法兰，另一个850mm×850mm面为可拆卸面，通过12个螺栓与爆炸室连接，爆炸室内顶面中心留有直径100mm圆孔，爆炸室外部长度方向四个面的三等分线上贴焊8#槽钢，无法兰的850mm×850mm面水平和垂直方向的三等分线上均贴焊8#槽钢，呈“井”字形分布，通过螺杆与爆炸室连接，当吸波板损坏需要更换时打开该850mm×850mm面。
所述吸波板2，采用泡沫铝材料，厚8mm，在爆炸室的六个内壁面中，除焊接有法兰的壁面，其余壁面均粘贴与壁面尺寸一致的吸波板，爆炸室上壁面中心的吸波板留有100mm圆孔，根据试验的损坏情况需要评估是否更换吸波板。
所述挂钩3，采用Q235钢材料，为半圆环或半椭球形钢筋焊接，直径不小于6mm，用于吊炸药。
所述顶盖4，采用Q235钢材料，为圆形薄钢板，厚度10mm，直径120mm，用于覆盖爆炸室内顶面中心留有的圆孔。
所述法兰5，采用Q235钢材料，内径500mm，外径680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔，用于连接滤波管6。
所述滤波管6，采用Q235钢材料，由两个圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成的圆柱体，其中上下圆形薄板外径均为680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔用于连接法兰和导流管；上圆形薄板沿直径470mm圆周均布12个φ44mm通孔，下圆形薄板中心有φ300mm通孔；圆柱状壳体内直径540mm，高100mm；所有壳体厚度均为10mm。
所述导流管7，采用Q235钢材料，由两个圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成的圆柱体，其中上下圆形薄板外径均为680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔用于连接滤波管和密封圈8；上圆形薄板中心有φ540mm通孔，下圆形薄板中心有φ300mm通孔；圆柱状壳体内直径540mm，高100mm；所有壳体厚度均为10mm。
所述密封圈8，为环形橡胶平垫片，内径500mm，外径680mm，开孔与法兰一致。所述法兰5与所述滤波管6的上圆形薄板、所述滤波管6的下圆形薄板与所述导流管7的上圆形薄板、所述导流管7的下圆形薄板与所述加载室9上圆形薄板之间接触面上均有密封圈密封。
所述加载室9，采用Q235钢材料，由上圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成密闭空间，其中上圆形薄板外径为680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔用于连接导流管7；上圆形薄板中心有φ300mm通孔；圆柱状壳体内直径300mm，高1200mm；所有壳体厚度均为10mm。
将吸波板6粘贴于爆炸室内表面，挂钩下方吊装小当量炸药，顶盖放置于上板中心圆孔位置，通过螺杆螺母配合密封圈依次安装法兰、滤波管、导流管、加载室，组成一种小当量爆炸温度加载装置。
本装置通过改变装药类型、质量、滤波管的开孔尺寸和目标在加载室的位置，改变加载室内形成的爆炸热流强度和持续时间，进而实现不同大小的爆炸温度、持续时间组合，从而为爆炸热流对生物目标的毁伤研究提供方法和手段。
本发明的一种小当量爆炸温度加载装置，其工作流程如下：将吸波板贴于爆炸室内表面，将侧盖板用螺栓与爆炸室连接，将当量不大于100g的炸药装药悬挂于挂钩上，将上顶板盖于爆炸室上方，控制炸药高度使之位于爆炸室中心位置，依次用高强度螺栓连接法兰与滤波管，滤波管与导流管，导流管与加载室，并且在被连接结构间放置密封圈，将被加载物置于加载室内，通过改变炸药的质量和类型、加载物在加载室内的位置和滤波管下盖板的开孔尺寸，可形成不同持续时间、峰值的爆炸温度。
采用本发明的一种小当量爆炸温度加载装置开展了50g某温压炸药1加载试验，在加载室内距离导流管末端0.5m和1m处的温度曲线和0.5m处的冲击波压力曲线分别如图2、3所示。从图3可以看出，在0.5m处的压力值仅11.68KPa，且没有明显的冲击波特征，几乎无法对生物造成毁伤，证实了本发明装置能够有效滤除冲击波压力。从图2可以看出，在不同的加载位置，爆炸温度的峰值和持续时间会发生改变。图4为50g另一种配方的温压炸药2的测量结果，从图中可以看出随着炸药类型的改变，温度峰值也会随之发生改变。本装置可通过开展多次试验标定出爆炸温度载荷与炸药类型、质量、滤波管盖板开孔尺寸及加载物在加载室内的位置的关系。
Claims (10)
1.一种小当量爆炸温度加载装置，其特征在于，包括爆炸室(1)、吸波板(2)、挂钩(3)、顶盖(4)、法兰(5)、滤波管(6)、导流管(7)、密封圈(8)、加载室(9)；
所述爆炸室(1)，为方形金属箱体，爆炸室(1)一个面上开有圆孔，圆孔向外焊接有法兰(5)，爆炸室(1)顶面中心留有圆孔，用于放置顶盖(4)，顶盖下表面中心焊接有挂钩(3)，挂钩(3)下方吊装小当量炸药，爆炸室(1)外部长度方向四个面的三等分线上贴焊槽钢，无法兰(5)的面水平和垂直方向的三等分线上均贴焊槽钢，呈“井”字形分布；
所述吸波板(2)，在爆炸室(1)的六个内壁面中，除焊接有法兰(5)的壁面，其余壁面均粘贴与壁面尺寸一致的吸波板(2)，爆炸室(1)上壁面中心的吸波板(2)留有圆孔；
所述法兰上圆周均布多个连接通孔；
所述滤波管(6)，由两个圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成，其中上下圆形薄板圆周均布与法兰相对应的多个连接通孔；上圆形薄板圆周均布多个圆孔，下圆形薄板中心还有一个通孔；
所述导流管(7)，由两个圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成，其中上下圆形薄板圆周均布与滤波管相对应的多个连接通孔，上圆形薄板中心有一个通孔，下圆形薄板中心也有一个通孔；
所述加载室(9)，由上圆形薄板和一个圆柱状壳体焊接而成，其中上圆形薄板圆周均布与导流管相对应的多个连接通孔，上圆形薄板中心还有一个通孔，通孔直径与圆柱状壳体直径相等；
所述法兰(5)与所述滤波管(6)的上圆形薄板、所述滤波管(6)的下圆形薄板与所述导流管(7)的上圆形薄板、所述导流管(7)的下圆形薄板与所述加载室(9)上圆形薄板之间接触面上均有密封圈密封，通过螺杆螺母配合密封圈(8)依次安装法兰(5)、滤波管(6)、导流管(7)、加载室(9)，组成一种小当量爆炸温度加载装置。
2.如权利要求1所述的一种小当量爆炸温度加载装置，其特征在于，所述爆炸室(1)，为方形金属箱体，箱体外部尺寸1400mm×850mm×850mm，壁厚10mm，任一个850mm×850mm面上开有直径500mm的圆孔，圆孔向外焊接有法兰(5)，爆炸室(1)内顶面中心留有直径100mm的圆孔，用于放置顶盖(4)，顶盖下表面中心焊接有挂钩(3)，爆炸室(1)外部长度方向四个面的三等分线上贴焊8#槽钢，无法兰(5)的850mm×850mm面水平和垂直方向的三等分线上均贴焊8#槽钢，呈“井”字形分布。
3.如权利要求1或2所述的一种小当量爆炸温度加载装置，其特征在于，所述滤波管(6)的上下圆形薄板外径均为680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔；上圆形薄板沿直径470mm圆周均布12个φ44mm通孔，下圆形薄板中心有φ300mm通孔；圆柱状壳体内直径540mm，高100mm，壳体厚度均为10mm。
4.如权利要求3所述的一种小当量爆炸温度加载装置，其特征在于，所述导流管(7)的上下圆形薄板外径均为680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔；上圆形薄板中心有φ540mm通孔，下圆形薄板中心有φ300mm通孔；圆柱状壳体内直径540mm，高100mm，厚度均为10mm。
5.如权利要求4所述的一种小当量爆炸温度加载装置，其特征在于，所述顶盖(4)为圆形薄钢板，厚度10mm，直径120mm。
6.如权利要求5所述的一种小当量爆炸温度加载装置，其特征在于，所述法兰(5)内径500mm，外径680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔。
7.如权利要求6所述的一种小当量爆炸温度加载装置，其特征在于，加载室(9)的上圆形薄板外径为680mm，沿直径600mm圆周均布12个φ22mm连接通孔；上圆形薄板中心有φ300mm通孔；圆柱状壳体内直径300mm，高500mm，壳体厚度均为10mm。
8.如权利要求1至7中任一项所述的一种小当量爆炸温度加载装置，其特征在于，挂钩(3)、顶盖(4)、法兰(5)、滤波管(6)、导流管(7)、加载室(9)均采用Q235钢材料。
9.如权利要求8所述的一种小当量爆炸温度加载装置，其特征在于，所述吸波板2采用泡沫铝材料，厚8mm，吸波板(2)留有100mm圆孔，所述密封圈(8)为环形橡胶平垫片，内径500mm，外径680mm，开孔与法兰一致。
10.如权利要求9所述的一种小当量爆炸温度加载装置，其特征在于，所述爆炸室(1)的与焊接有法兰(5)的面相对的那个面为可拆卸面。
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