CN112444170A - 一种测试含能材料跌落实验的分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种测试含能材料跌落实验的分离装置，涉及含能材料实验技术领域，包括活塞套、活塞、压帽、药室、爆炸组件、第一吊环、第二吊环和多个剪切销钉，活塞和压帽分别安装于活塞套的两端，药室设置于活塞套中，爆炸组件设置于药室中，活塞一端套设于活塞套中，活塞另一端与第一吊环固定连接，活塞与活塞套之间设置有密封组件，活塞上设置有环形限位槽，各剪切销钉穿过活塞套外壁并抵接于环形限位槽中，压帽一端与活塞套固定连接，压帽另一端与第二吊环固定连接。本发明提供的测试含能材料跌落实验的分离装置承载重量大，分离时间短，安全性好，可靠性高，实验精度高。

Description

一种测试含能材料跌落实验的分离装置
技术领域
本发明涉及含能材料实验技术领域，特别是涉及一种测试含能材料跌落实验的分离装置。
背景技术
含能材料在生产、储运和使用过程中，遭遇跌落、撞击等意外刺激是不可完全避免的，为考察含能材料在跌落、撞击等刺激下的敏感程度以及壳体设计的合理性，常常需要对其进行跌落实验。通常是将包装好的含能材料在一定高度处自由落下撞击硬质表面，根据装药反应情况、硬质表面穿孔及变形等情况，确定跌落实验的反应等级，为评估含能材料安全性和制订含能材料面临跌落刺激情况下的危机处置预案提供依据。
跌落实验可以利用配备有导轨的落锤实验机进行，以便控制弹药滑落的方向，但实验常常受导轨间空间的限制，许多大型弹药无法进行实验；采用人工操作将含能材料抬至一定高度后松手释放的方法则危险性高、效率低、不确定性大，实验结果粗糙。已有跌落实验机对弹药的释放通常采用电磁铁断电、雷管炸绳、翻板的方式，但采用电磁铁断电时常留有剩磁，导致含能材料释放瞬间受力不均，产生翻转，跌落姿态难以保证；采用雷管炸绳方式则对绳的粗细材质有要求，细绳承载能力有限，无法承载大型弹药，而粗绳则不一定能被雷管炸断；采用翻板方式则导致含能材料随翻板的翻转产生一些其他运动，而不是纯粹的自由跌落，且撞击姿态难以控制，影响了实验的精度。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种测试含能材料跌落实验的分离装置，承载重量大，分离时间短，安全性好，可靠性高，实验精度高。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种测试含能材料跌落实验的分离装置，包括活塞套、活塞、压帽、药室、爆炸组件、第一吊环、第二吊环和多个剪切销钉，所述活塞和所述压帽分别安装于所述活塞套的两端，所述药室设置于所述活塞套中，所述爆炸组件设置于所述药室中，所述活塞一端套设于所述活塞套中，所述活塞另一端与所述第一吊环固定连接，所述活塞与所述活塞套之间设置有密封组件，所述活塞上设置有环形限位槽，各所述剪切销钉穿过所述活塞套外壁并抵接于所述环形限位槽中，所述压帽一端与活塞套固定连接，所述压帽另一端与所述第二吊环固定连接。
优选地，所述活塞远离所述活塞套的一端设置有第一螺柱，所述第一螺柱穿过所述第一吊环侧壁并由第一螺母进行紧固。
优选地，所述密封组件包括两个密封圈，所述活塞上设置有两个环形安装槽，两个所述环形安装槽分别设置于所述环形限位槽的两侧，各所述环形安装槽中设置有一个所述密封圈。
优选地，所述爆炸组件包括点火器和火药，所述点火器和所述火药均设置于所述药室中，所述火药设置于靠近所述活塞的一端。
优选地，所述药室靠近所述压帽的一端设置有导向圆筒，所述导向圆筒穿过所述压帽伸至外部，所述点火器的导线通过所述导向圆筒伸至外部。
优选地，所述压帽一端螺纹安装于所述活塞套中，所述压帽另一端设置有第二螺柱，所述第二螺柱穿过所述第二吊环的侧壁并由第二螺母进行紧固，所述导向圆筒穿过所述第二螺柱伸至外部。
优选地，所述点火器为HBD-1电点火管，所述火药为BPN药片。
优选地，所述活塞套外壁上沿周向均匀设置有多个凹槽，一个所述剪切销钉安装于一个所述凹槽中。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的测试含能材料跌落实验的分离装置，包括活塞套、活塞、压帽、药室、爆炸组件、第一吊环、第二吊环和多个剪切销钉，活塞和压帽分别安装于活塞套的两端，药室设置于活塞套中，爆炸组件设置于药室中，活塞上设置有环形限位槽，各剪切销钉穿过活塞套外壁并抵接于环形限位槽中。工作时，第一吊环连接实验样品，第二吊环连接悬挂平台，引燃爆炸组件，爆炸组件燃烧后产生高温高压气体推动活塞剪断剪切销钉，在压力的作用下，活塞继续运动，达到与活塞套分离的目的，实现实验样品的自由跌落。该装置轴向拉力负载大，可承载重量大于1000kg，分离时间短，小于100ms，装置作用时只分成两段，产品不发生炸裂，无大破片、无大量烟尘干扰实验，安全性好，可靠性高，测试所得的装药及验证板反应情况很好地呈现了实验样品在受到自由跌落刺激时的安全特性及反应特性，保证了实验的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明提供的测试含能材料跌落实验的分离装置的结构示意图；
图2为本发明提供的测试含能材料跌落实验的分离装置的剖视图；
图3为本发明提供的测试含能材料跌落实验的分离装置中点火器的结构示意图。
附图标记说明：1、活塞套；2、活塞；3、压帽；4、剪切销钉；5、密封圈；6、第一吊环；7、第一螺母；8、药室；9、点火器；10、火药；11、导向圆筒；12、导线；13、第二吊环；14、第二螺母；15、凹槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种测试含能材料跌落实验的分离装置，承载重量大，分离时间短，安全性好，可靠性高，实验精度高。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图3所示，本实施例提供一种测试含能材料跌落实验的分离装置，包括活塞套1、活塞2、压帽3、药室8、爆炸组件、第一吊环6、第二吊环13和多个剪切销钉4，活塞2和压帽3分别安装于活塞套1的两端，药室8设置于活塞套1中，爆炸组件设置于药室8中，活塞2一端套设于活塞套1中，活塞2另一端与第一吊环6固定连接，第一吊环6用于连接实验样品，活塞2与活塞套1之间设置有密封组件，活塞2上设置有环形限位槽，各剪切销钉4穿过活塞套1外壁并抵接于环形限位槽中，通过剪切销钉4和环形限位槽相配合对活塞2轴向进行限位；压帽3一端与活塞套1固定连接，压帽3另一端与第二吊环13固定连接，第二吊环13用于连接悬挂平台。工作时，爆炸组件被引燃后产生的高温高压气体推动活塞2剪断剪切销钉4，接触对活塞2的轴向限位，使得活塞2与活塞套1分离。
具体地，活塞2远离活塞套1的一端设置有第一螺柱，第一螺柱穿过第一吊环6侧壁并由第一螺母7进行紧固，由此实现活塞2与第一吊环6的固定连接。
本实施例中的密封组件包括两个密封圈5，活塞2上设置有两个环形安装槽，两个环形安装槽分别设置于环形限位槽的两侧，各环形安装槽中设置有一个密封圈5，通过设置密封圈5实现密闭装药环境。
具体地，活塞套1外壁上沿周向均匀设置有多个凹槽15，一个剪切销钉4安装于一个凹槽15中。
爆炸组件包括点火器9和火药10，点火器9和火药10均设置于药室8中，火药10设置于靠近活塞2的一端。药室8靠近压帽3的一端设置有导向圆筒11，导向圆筒11穿过压帽3伸至外部，点火器9的导线12通过导向圆筒11伸至外部。
压帽3一端螺纹安装于活塞套1中，压帽3另一端设置有第二螺柱，第二螺柱穿过第二吊环13的侧壁并由第二螺母14进行紧固，由此实现压帽3与第二吊环13的固定连接。导向圆筒11穿过第二螺柱伸至外部，即导向圆筒11由药室8一端朝向压帽3延伸，并依次穿过压帽3和第二螺柱伸至外部，使得点火器9的导线12由第二螺柱的端面伸出。
于本具体实施例中，第一螺柱和第二螺柱均选用普通粗牙螺纹，经对薄弱环节进行强度校核计算，螺纹强度满足设计要求。
于本具体实施例中，如图3所示，点火器9为HBD-1电点火管。点火器9需要符合GJB344A-2005《钝感电起爆器通用规范》中1A/1W/5min不发火的要求，选用成熟产品HBD-1电点火管，作用可靠，HBD-1电点火管主要用于点燃发动机或者火工装置的主装药。
于本具体实施例中，火药10为BPN药片，选用符合《GJB 6217-2008硼-硝酸钾点火药规范》要求的BPN药片作为火药10，通过计算和实验确定装药量。
于本具体实施例中，剪切销钉4采用20CrNiMo钢材，剪切强度约为520Mpa，性能稳定，能够满足要求。活塞套1采用T10钢材，进行淬火处理，经计算，其承压强度要远大于剪切销钉4的承压强度，能够满足要求。活塞2采用T10钢材，进行淬火处理，可满足剪切强度要求。
工作时，第一吊环6连接实验样品，第二吊环13连接悬挂平台，用直流电源对点火器9进行点火，点火器9作用后引燃火药10，火药10燃烧后产生高温高压气体推动活塞2剪断剪切销钉4，在压力的作用下，活塞2继续运动，达到与活塞套1分离的目的，实现实验样品的自由跌落。本实施例中的装置轴向拉力负载大，可承载重量大于1000kg，进而能够承载大型弹药，分离时间短，小于100ms，装置作用时只分成两段，能够保证纯粹的自由跌落，产品不发生炸裂，无大破片、无大量烟尘干扰实验，安全性好，可靠性高，测试所得的装药及验证板反应情况很好地呈现了实验样品在受到自由跌落刺激时的安全特性及反应特性，保证了实验的精度。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种测试含能材料跌落实验的分离装置，其特征在于，包括活塞套、活塞、压帽、药室、爆炸组件、第一吊环、第二吊环和多个剪切销钉，所述活塞和所述压帽分别安装于所述活塞套的两端，所述药室设置于所述活塞套中，所述爆炸组件设置于所述药室中，所述活塞一端套设于所述活塞套中，所述活塞另一端与所述第一吊环固定连接，所述活塞与所述活塞套之间设置有密封组件，所述活塞上设置有环形限位槽，各所述剪切销钉穿过所述活塞套外壁并抵接于所述环形限位槽中，所述压帽一端与活塞套固定连接，所述压帽另一端与所述第二吊环固定连接。
2.根据权利要求1所述的测试含能材料跌落实验的分离装置，其特征在于，所述活塞远离所述活塞套的一端设置有第一螺柱，所述第一螺柱穿过所述第一吊环侧壁并由第一螺母进行紧固。
3.根据权利要求1所述的测试含能材料跌落实验的分离装置，其特征在于，所述密封组件包括两个密封圈，所述活塞上设置有两个环形安装槽，两个所述环形安装槽分别设置于所述环形限位槽的两侧，各所述环形安装槽中设置有一个所述密封圈。
4.根据权利要求1所述的测试含能材料跌落实验的分离装置，其特征在于，所述爆炸组件包括点火器和火药，所述点火器和所述火药均设置于所述药室中，所述火药设置于靠近所述活塞的一端。
5.根据权利要求4所述的测试含能材料跌落实验的分离装置，其特征在于，所述药室靠近所述压帽的一端设置有导向圆筒，所述导向圆筒穿过所述压帽伸至外部，所述点火器的导线通过所述导向圆筒伸至外部。
6.根据权利要求5所述的测试含能材料跌落实验的分离装置，其特征在于，所述压帽一端螺纹安装于所述活塞套中，所述压帽另一端设置有第二螺柱，所述第二螺柱穿过所述第二吊环的侧壁并由第二螺母进行紧固，所述导向圆筒穿过所述第二螺柱伸至外部。
7.根据权利要求5所述的测试含能材料跌落实验的分离装置，其特征在于，所述点火器为HBD-1电点火管，所述火药为BPN药片。
8.根据权利要求1所述的测试含能材料跌落实验的分离装置，其特征在于，所述活塞套外壁上沿周向均匀设置有多个凹槽，一个所述剪切销钉安装于一个所述凹槽中。
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