CN112229743A - 一种模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，包括储气罐、发射储气室、子弹、机械自动气体阀门、气体阀门、发射管道、子弹卡口、单向电磁铁、气压传感器、监控控制装置，储气罐与发射储气室通过连接管道连通；机械自动气体阀门设置在连接管道中；发射储气室开设发射口，发射管道的一端与发射口连通，气体阀门设置在发射口上；子弹卡口设置在发射管道中紧靠发射口的位置，子弹卡口卡和子弹；单向电磁铁靠近子弹卡口设置；气压传感器设置在发射储气室上。该装置能精确控制气压，能自动回收子弹，保证子弹在发射过程中不发生径向偏移，减小子弹在发射过程中的能量损失。

Description

一种模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置
技术领域
本发明涉及利用霍普金森压杆技术的爆破振动实验仪器技术领域，特别涉及一种模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置。
背景技术
爆破振动是破坏边坡稳定性的一种主要影响因素，研究爆破振动效应如何破坏边坡稳定性，对保证重大工程的长期安全性和稳定性有着决定性意义。由于爆破振动的特殊性，在研究过程中，通常采用室内实验来模拟爆破振动的过程。
现有室内实验研究中主要通过利用霍普金森压杆技术来模拟爆破振动效应。而现有霍普金森压杆激发装置主要存在以下问题：
1、需要手动调节气压大小来控制子弹的入射速度，控制气压及子弹发射路径对子弹发射速度影响较大，人工操作会增加误差；2、无法实现自动回收入射子弹且无法完成定时重复发射冲击，子弹发射、回收没有固定的路径。人工回收子弹，重复发射子弹程序复杂，耗费人力资源；3、子弹与发射管道直接接触，受摩擦较大，会造成大量的动能损失；4、子弹发射路径若发生偏离有巨大的安全隐患。
发明内容
本申请提供了一种模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，解决或部分解决了现有技术无法控制子弹射速，子弹发射路径容易发生偏差，无法自动回收子弹的技术问题；实现了能精确控制气压，能自动回收子弹，保证子弹在发射过程中不发生径向偏移，减小子弹在发射过程中的能量损失的技术效果。
本申请所提供的一种模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，包括储气罐、发射储气室及子弹，还包括：机械自动气体阀门、气体阀门、发射管道、子弹卡口、单向电磁铁、气压传感器、监控控制装置，其中，
所述储气罐与所述发射储气室通过连接管道连通；
所述机械自动气体阀门设置在所述连接管道中；
所述发射储气室开设发射口，所述发射管道的一端与所述发射口连通，所述气体阀门设置在所述发射口上；
所述子弹卡口设置在所述发射管道中紧靠所述发射口的位置，所述子弹卡口卡和所述子弹；所述子弹能在所述发射储气室的气流推动下沿所述发射管道运动；
所述单向电磁铁靠近所述子弹卡口设置；
所述气压传感器设置在所述发射储气室上，以检测所述发射储气室内的气压；
所述监控控制装置与所述气压传感器、所述机械自动气体阀门、所述气体阀门及所述单向电磁铁电性连接。
作为优选，还包括气体流量传感器，设置在所述连接管道中，以检测所述连接管道内气体流量；所述监控控制装置与所述气体流量传感器电性连接。
作为优选，还包括电子压力表，设置在所述发射储气室上，以实时监测并显示所述发射储气室内的气压值。
作为优选，还包括单向气体阀门，设置在所述连接管道伸入所述发射储气室内的端部，使所述发射储气室的气体无法回流到所述储气罐。
作为优选，所述子弹靠近所述发射口的一端设置有缓冲垫，另一端用于冲击实验。
作为优选，所述子弹由两个直径大小不同的圆柱部分构成，分别为大圆柱部分和小圆柱部分，所述小圆柱部分与所述子弹卡口卡和。
作为优选，所述大圆柱部分的圆周上开设轴向的滑动凹槽；所述发射管道内壁设置有与所述滑动凹槽配合的发射回收轨道。
作为优选，所述大圆柱部分开设有两条所述滑动凹槽；所述发射管道内壁设置有两条所述发射回收轨道。
作为优选，所述子弹卡口为形状与所述子弹端部相适应的环状结构，所述子弹的端部外壁与所述子弹卡口的内壁为紧配合。
作为优选，包括至少两个所述单向电磁铁，沿所述子弹卡口的圆周布置。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请的自动重复冲击激发装置由储气罐、发射储气室、子弹、机械自动气体阀门、气体阀门、发射管道、子弹卡口、单向电磁铁、气压传感器、监控控制装置组成，监控控制装置接收气压传感器发送的气压信息，当气压达到设定压力后，监控控制装置控制气体阀门打开，气体冲击子弹使其沿发射管道运动；子弹发射完成后，监控控制装置控制单向电磁铁通电而产生感应磁力，进而将子弹吸回至初始位置，重新与子弹卡口卡和。因此，本装置实现了能精确控制气压，使子弹以设定的速度发射，减小人工控制气压带来的实验误差；同时还可实现子弹自动回收；设有子弹发射回收轨道，能减小子弹在发射过程中的能量损失，且保证子弹在发射过程中不发生径向偏移；子弹与子弹卡口紧密贴合，能保障气密性，减小因漏气而损失的能量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置中子弹的剖面示意图；
图3为本申请实施例提供的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置中发射管道的剖面示意图；
图4为本申请实施例提供的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置中发射口的剖面示意图。
(附图中各标号代表的部件依次为：1—储气罐，2—机械自动气体阀门，3—气体流量传感器，4—气压传感器，5—电子压力表，6—监控控制装置，7—发射回收轨道，8—子弹，9—发射管道，10—子弹卡口，11—缓冲橡胶垫片，12—单向电磁铁，13—发射储气室，14—单向气体阀门，15—连接管道，16—气体阀门，17—振动传感器，18—试样)
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见附图1，本申请所提供的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，包括储气罐1、发射储气室13及子弹8，还包括：机械自动气体阀门2、气体阀门16、发射管道9、子弹卡口10、单向电磁铁12、气压传感器4、监控控制装置6，其中，
储气罐1与发射储气室13通过连接管道15连通；具体可以是：储气罐1与发射储气室13是圆柱体，两个腔体通过圆环体的连接管道15固定连接。连接管道15贯穿发射储气室13。
机械自动气体阀门2设置在连接管道15中；发射储气室13开设发射口，发射管道9的一端与发射口连通，试样18设置在发射管道9的另一端，试样18上设置有振动传感器17，用于监测试样18撞击后产生的质点位移，质点速度，质点加速度；气体阀门16设置在发射口上。
子弹卡口10设置在发射管道9中紧靠发射口的位置，子弹卡口10卡和子弹8；子弹8能在发射储气室13的气流推动下沿发射管道9运动；单向电磁铁12靠近子弹卡口10设置；气压传感器4设置在发射储气室13上，以检测发射储气室13内的气压。
监控控制装置6与气压传感器4、机械自动气体阀门2、气体阀门16及单向电磁铁12电性连接。
监控控制装置6接收气压传感器4发送的气压信息，当气压达到设定压力后，监控控制装置6控制气体阀门16打开，气体冲击子弹8使其沿发射管道9运动，直至撞击试样18；子弹8发射完成后，监控控制装置6控制单向电磁铁12通电而产生感应磁力，进而将子弹8吸回至初始位置，重新与子弹卡口10卡和。
进一步的，还包括气体流量传感器3，设置在连接管道15中，以检测连接管道15内气体流量；监控控制装置6与气体流量传感器3电性连接，监控控制装置6接收气体流量传感器3发送的气流量信息，当气流量达到设定流量后，监控控制装置6控制机械自动气体阀门2关闭。通过气体流量传感器3可控制从储气罐1输入到发射储气室13的气量，保障发射储气室13内的气压稳定性，继而保证子弹8的射速稳定性。
进一步的，还包括电子压力表5，设置在发射储气室13上，以实时监测并显示发射储气室13内的气压值。还包括单向气体阀门14，设置在连接管道15伸入发射储气室13内的端部，使发射储气室13的气体无法回流到储气罐，保持发射储气室13的密闭性。
进一步的，子弹8靠近发射口的一端设置有缓冲垫，另一端用于冲击实验；缓冲垫具体可以是缓冲橡胶垫片11，可减小子弹8发射及回收时产生的振动。
进一步的，参见附图2和3，子弹8由两个直径大小不同的圆柱部分构成，分别为大圆柱部分和小圆柱部分，小圆柱部分与子弹卡口10卡和。大圆柱部分的圆周上开设轴向的滑动凹槽；发射管道9内壁设置有与滑动凹槽配合的入射轨道7，使子弹8与发射回收轨道7衔接，子弹8沿发射回收轨道7进行发射与回收，保证子弹8的路径准确同时减小子弹8在发射过程中的能量损失。作为优选的实施例，大圆柱部分开设有两条滑动凹槽；发射管道9内壁设置有两条发射回收轨道7，可提升子弹8在设定路径上运行的稳定性。
进一步的，子弹卡口10为形状与子弹8端部相适应的环状结构，子弹8的端部外壁与子弹卡口10的内壁为紧配合，具体可以是：子弹卡口10与子弹8前段的小圆柱部分长度一致，且紧密贴合，从而保障装置的密闭性。
进一步的，参见附图4，包括至少两个单向电磁铁12，沿子弹卡口10的圆周布置，提高感应磁力，确保子弹8回收顺利。
该自动重复冲击激发装置中的监控控制装置6通过处理器设置子弹8入射速度，控制机械自动阀门2及气体流量传感器3工作，气压传感器4及电子压力表5监控发射储气室13的气压，反馈给监控控制装置6，当气压满足设定值，机械自动气体阀门2关闭，发射储气室13的气体阀门16打开，实现子弹8入射，子弹8沿发射管道9移动直至撞击试样18，入射完毕，控制单向电磁铁12将子弹8回收，通过振动传感器17接收子弹8冲击试样18后的质点位移，质点速度，质点加速度。因此，本装置实现了能精确控制气压，使子弹8以设定的速度发射，减小人工控制气压带来的实验误差；同时还可实现子弹8自动回收；设有子弹8的发射回收轨道7，能减小子弹8在发射过程中的能量损失，且保证子弹8在发射过程中不发生径向偏移；子弹8与子弹卡口10紧密贴合，能保障气密性，减小因漏气而损失的能量。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，包括储气罐、发射储气室及子弹，其特征在于，还包括：机械自动气体阀门、气体阀门、发射管道、子弹卡口、单向电磁铁、气压传感器、监控控制装置，其中，
所述储气罐与所述发射储气室通过连接管道连通；
所述机械自动气体阀门设置在所述连接管道中；
所述发射储气室开设发射口，所述发射管道的一端与所述发射口连通，所述气体阀门设置在所述发射口上；
所述子弹卡口设置在所述发射管道中紧靠所述发射口的位置，所述子弹卡口卡和所述子弹；所述子弹能在所述发射储气室的气流推动下沿所述发射管道运动；
所述单向电磁铁靠近所述子弹卡口设置；
所述气压传感器设置在所述发射储气室上，以检测所述发射储气室内的气压；
所述监控控制装置与所述气压传感器、所述机械自动气体阀门、所述气体阀门及所述单向电磁铁电性连接。
2.如权利要求1所述的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，其特征在于，还包括气体流量传感器，设置在所述连接管道中，以检测所述连接管道内气体流量；所述监控控制装置与所述气体流量传感器电性连接。
3.如权利要求1所述的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，其特征在于，还包括电子压力表，设置在所述发射储气室上，以实时监测并显示所述发射储气室内的气压值。
4.如权利要求1所述的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，其特征在于，还包括单向气体阀门，设置在所述连接管道伸入所述发射储气室内的端部，使所述发射储气室的气体无法回流到所述储气罐。
5.如权利要求1所述的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，其特征在于，所述子弹靠近所述发射口的一端设置有缓冲垫，另一端用于冲击实验。
6.如权利要求1所述的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，其特征在于，所述子弹由两个直径大小不同的圆柱部分构成，分别为大圆柱部分和小圆柱部分，所述小圆柱部分与所述子弹卡口卡和。
7.如权利要求6所述的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，其特征在于，所述大圆柱部分的圆周上开设轴向的滑动凹槽；所述发射管道内壁设置有与所述滑动凹槽配合的发射回收轨道。
8.如权利要求7所述的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，其特征在于，所述大圆柱部分开设有两条所述滑动凹槽；所述发射管道内壁设置有两条所述发射回收轨道。
9.如权利要求1所述的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，其特征在于，所述子弹卡口为形状与所述子弹端部相适应的环状结构，所述子弹的端部外壁与所述子弹卡口的内壁为紧配合。
10.如权利要求9所述的模拟爆破振动效应的自动重复冲击激发装置，其特征在于，包括至少两个所述单向电磁铁，沿所述子弹卡口的圆周布置。
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