CN113670555B - 一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统及性能评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统及性能评估方法，属于公共安全测试技术领域。该测试系统包括传感器数据采集仪以及位于刚性地面上的柔性防爆装备、冲量见证靶单元、空间多点超压测试单元、冲量见证滑块单元和高速摄像仪。上述测试系统通过获取冲量见证靶单元和冲量见证滑块单元的移动速度和移动距离、不同位置处的超压及火焰的持续时长用于评估所述柔性防爆装备是否符合设计要求，具有结构简单、安全可靠、可对多种危害形式进行测试评估的特点。

Description

一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统及性能评估方法

技术领域

本发明涉及一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统及性能评估方法，属于公共安全测试技术领域。

背景技术

传统的钢质防爆装备主要利用自身高强度钢质结构，将爆炸物与外界隔绝；当爆炸物在最大防护当量以内时，装备仅发生弹塑性变形；但由于其自重大、且在超过防护当量时会产生钢质碎块的杀伤威胁，因而适用范围有限。近年来柔性防爆装备依靠便捷高效防爆的特点而被广泛应用，柔性防爆装备主要利用材料的动量提取转移和内能吸收耗散等方式进行防护，进而削减伴随爆炸产生的空气冲击波超压、高温火焰等危害。目前的防爆性能测试方法主要针对刚质防爆装备，通常采用目视方法以结构是否发生破坏为评估标准，或者针对开口装备会增加装备外部侧向的超压测试点。但柔性防爆装备与钢质防爆装备不同，一般在防护过程中就会发生解体破坏，会有冲击波从各个破碎口泄出，因此要测试空间多点的超压；而且柔性防爆装备通常包含大量的液体、泡沫等结构易碎化材料，在爆炸中会解体成具有一定飞散速度的小液滴或者碎块；虽然单个碎块的质量小、强度低，但由于其携带了相当大的动能，仍然会对薄弱建筑、设备或人员造成冲击损害。目前面向柔性防爆装备的测试评估仍是一个空白的领域，因而有必要针对柔性防爆装备的防护性能特点，设计一种可以综合评估其对爆炸物的削弱效能以及自身的解体危害的测试系统。

虽然相比于传统密实材料，柔性防爆装备的材料碎块所引起的冲击损伤程度较低，但仍然有可能对周围人员或环境造成二次伤害。因而在综合评估中有必要针对柔性防爆装备的防护特性设计包含评估二次伤害的测试方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统及防爆性能评估方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，包括传感器数据采集仪以及位于刚性地面上的柔性防爆装备、冲量见证靶单元、空间多点超压测试单元、冲量见证滑块单元和高速摄像仪。

所述冲量见证靶单元包括承载钢板、钢板支架、伸长杆和滑轨，承载钢板竖直固定在钢板支架上，承载钢板的非承载面与伸长杆连接，钢板支架和伸长杆均与滑轨滑动配合，滑轨的长度大于伸长杆的长度。

所述空间多点超压测试单元包括支撑结构、自由场传感器和环形滑轨；支撑结构上固定安装有位于测试柔性防爆装备的周向及顶部多个自由场传感器，自由场传感器与传感器数据采集仪连接，滑块导轨竖直固定在支撑结构上且与柔性防爆装备同轴设置。

所述冲量见证滑块单元包括承载滑块、钢丝绳、平衡块和传动机构，承载滑块的承载面中心与柔性防爆装备同轴，承载滑块与承载钢板的材质及承载面面积均相同；承载滑块的非承载面与环形滑轨下端的距离大于5倍柔性防爆装备的最大直径；且承载滑块的非承载面上设有与柔性防爆装备同轴的滑块伸长杆，滑块伸长杆的一端与承载滑块连接，另一端穿过环形滑轨与钢丝绳的一端连接，滑块伸长杆上设有与环形滑轨配合的滑轮，且滑块伸长杆与钢丝绳连接处设有水平交叉杆，钢丝绳的另一端与平衡块连接，传动机构与钢丝绳配合实现承载滑块沿竖直方向的移动；平衡块的质量保证在爆炸冲击过程中承载滑块所受外力和值(即钢丝绳拉力、承载滑块自身重力、与重力同方向的动摩擦力之和)与冲量见证靶单元的摩擦力相等。

所述高速摄像仪用于记录爆炸冲击过程中冲量见证靶单元和冲量见证滑块单元的移动画面及高温火焰的持续时间。

进一步的，位于所述柔性防爆装备内的爆炸物为长方体或圆柱体，当爆炸物为长方体时，相邻两边的长度比0.8～1.2；当爆炸物为圆柱体时，长径比为0.8～1.2；所述柔性防爆装备为圆筒形或圆锥筒形；定义D1为0.6倍柔性防爆装备的最大直径(m)，D2为承载钢板或承载滑块的承载面中心与柔性防爆装备中爆炸物的爆心距离(m)，D3为12000倍爆炸物质量(kg)的爆炸物的TNT当量值，D2的取值范围为D1～D3；所述滑轨的长度比伸长杆的长度差值为2倍～10倍柔性防爆装备最大直径；所述滑块伸长杆上的水平交叉杆垂直向上的移动距离为2倍～10倍柔性防爆装备最大直径。

进一步的，所述冲量见证靶单元还包括设置在滑轨下方的高度控制器，用于控制承载钢板的高度；所述系统设置两个以上的冲量见证靶单元，承载钢板之间的

S为承载钢板(8)的承载面积。

进一步的，所述承载钢板和承载滑块的材质均为屈服强度大于700MPa、抗拉强度大于980MPa、退火硬度大于230HB的工具钢。

进一步的，所述承载钢板或承载滑块的承载面为圆形或正多边形，0.2倍柔性防爆装备高度≤承载面直径或承载面外接圆直径≤0.5倍柔性防爆装备高度；当承载钢板或承载滑块中心处反射超压小于≤10MPa时，承载钢板或承载滑块的厚度为5～10mm；当10MPa＜承载钢板或承载滑块中心处反射超压小于≤20MPa时，承载钢板或承载滑块的厚度为10～15mm；当20MPa＜承载钢板或承载滑块中心处反射超压≤50MPa时，承载钢板或承载滑块厚度为15～25mm。

进一步的，所述承载钢板和承载滑块的承载面中心处均设置有壁面式超压传感器，壁面式超压传感器与传感器数据采集仪连接。

进一步的，所述空间多点超压测试单元中的支撑结构包括自由场传感器支架和横梁支架，多根横梁支架水平固定在自由场传感器支架的不同高度处，滑块导轨竖直固定在横梁支架上。

进一步的，所述钢丝绳的允许负重值大于等于2×10⁶倍承载滑块的承载面面积。

进一步的，所述冲量见证滑块单元中的传动机构包括高度可调稳定支架、隔离挡板和定滑轮组；高度可调稳定支架的底部固定在刚性地面上，高度可调稳定支架的顶部沿水平方向固定有与钢丝绳配合的定滑轮组。

一种柔性防爆装备的防爆性能的评估方法，所述方法步骤包括：

将柔性防爆装备置于测试场地的刚性地面上；

根据测点的高度，布置冲量见证靶单元，并测定冲量见证靶单元的摩擦系数；

根据测点的高度，布置冲量见证滑块单元，选取合适的平衡块用于平衡部分承载滑块的重力，使得平衡后的不施加人为外力的承载滑块所受合力(即钢丝绳拉力、承载滑块重力和动摩擦力之和)与冲量见证靶单元的摩擦阻力相同；

布设高速摄像仪，使冲量见证靶单元和冲量见证滑块单元分别位于拍摄视野范围内；

将爆炸物放置在柔性防爆装备的内腔居中位置，爆炸物外侧缠绕爆炸触发线并分别与传感器数据采集仪和高速摄像仪的触发通道连接；

布置火工品引爆爆炸物，保存高速摄影仪拍摄的有效片段，获取冲量见证靶单元和冲量见证滑块单元的移动速度及移动距离，记录爆炸过程中高温火焰的持续时长；记录自由场传感器的超压数据；

根据冲量见证靶单元和冲量见证滑块单元的移动速度及移动距离、超压及火焰的持续时长对所述柔性防爆装备进行评估。

有益效果

一般在近场时，冲击波的传播速度大于柔性防爆装备破坏后的材料碎块的飞散速度，因而可以利用两者到达近场测点的时间差实现将冲击波和材料引起的破坏解耦的目的。本发明的测试系统中设计冲量见证靶单元和冲量见证滑块单元，利用动量转换，将冲击波冲量通过动量守恒原理转换为装置的移动速度，利用能量守恒原理将冲击波和材料碎块的冲击动能转换为装置的摩擦内能，因而可支持其移动相应的距离。上述系统中还设置了多点超压测试单元，用于测试各不同位置处的超压。上述系统结构简单、安全可靠、可对多种危害形式进行测试评估。

针对柔性防爆装备的典型防护特征，本发明完善装备在爆炸防护过程中对周围环境和人员的潜在危害的评估方法，形成空间内多点超压、冲量的测试及爆炸高温火焰测试，有利于实现对柔性防爆装备效能的精准评估。

附图说明

图1为实施例1中的防爆性能测试系统结构示意图。

图2为实施例1中冲量见证靶单元的结构示意图。

图3为实施例1中空间多点超压测试单元的结构示意图。

图4为实施例1中冲量见证滑块单元结构示意图。

图5为实施例2装备2中爆炸物爆炸后T＝3.8ms时的爆炸现场图。

图6为实施例2装备2中爆炸物爆炸后T＝5.2ms时的爆炸现场图。

图7为不同柔性防爆装备的冲量见证靶单元初速与冲量的测试结果。

图8为不同柔性防爆装备的冲量见证靶单元初速与最终位移的测试结果。

图9为不同柔性防爆装备的等效见证靶最大挠度值与冲量的测试结果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，包括传感器数据采集仪以及位于刚性地面2上的柔性防爆装备1、冲量见证靶单元3、空间多点超压测试单元4、冲量见证滑块单元5和高速摄像仪6。

如图2所示，所述冲量见证靶单元3包括承载钢板8、钢板支架9、伸长杆10和滑轨11；承载钢板8竖直固定在钢板支架9上，承载钢板8的非承载面与伸长杆10连接，钢板支架9和伸长杆10均与滑轨11滑动配合；滑轨11的长度大于伸长杆10的长度。由于近场测点易受到爆炸产物的遮挡，为避免高速摄影仪6无法直接测量承载钢板8的运动情况，可通过测量远离爆心的伸长杆10的尾部位置来表征冲量见证靶单元3的整体运动情况，即承载钢板8为冲量见证靶单元3的信号接收部分，而伸长杆10为移动信号输出部分。通过调整高度控制器12可满足对空间不同高度处的冲量测试需求，实现柔性防爆装备侧向外围的空间冲量多点评估。

如图3所示，所述空间多点超压测试单元4包括支撑结构、自由场传感器14和环形滑轨16；支撑结构上固定安装有位于测试柔性防爆装备的周向及顶部多个自由场传感器14，自由场传感器14与传感器数据采集仪连接，滑块导轨16竖直固定在支撑结构上且与柔性防爆装备1同轴。

如图4所示，所述冲量见证滑块单元5包括承载滑块21、钢丝绳20、平衡块22和传动机构；承载滑块21的承载面中心与柔性防爆装备1同轴，且承载滑块21与承载钢板8的材质及承载面面积均相同；承载滑块21的非承载面与环形滑轨16下端的距离大于5倍柔性防爆装备1的最大直径；且承载滑块21的非承载面上设有与柔性防爆装备1同轴的滑块伸长杆23，滑块伸长杆23的一端与承载滑块21连接，另一端穿过环形滑轨16与钢丝绳20的一端连接，滑块伸长杆23上设有与环形滑轨16配合的滑轮，且滑块伸长杆23与钢丝绳20连接处设有水平交叉杆，钢丝绳20的另一端与平衡块22连接，传动机构与钢丝绳20配合实现承载滑块21沿竖直方向的移动；由于近场测点易受到爆炸产物的遮挡，为避免高速摄影仪6无法直接测量承载滑块21的运动情况，可通过测量远离爆心的滑块伸长杆23上水平交叉杆来表征冲量见证滑块单元5的整体运动情况，即承载滑块21为冲量见证滑块单元5的信号接收部分，而滑块伸长杆23上水平交叉杆为移动信号输出部分。平衡块22的质量保证在爆炸冲击过程中承载滑块21所受外力和值(即钢丝绳拉力、承载滑块21自身重力、与重力同方向的动摩擦力之和)与冲量见证靶单元3的摩擦力相等。

所述高速摄像仪6用于记录爆炸冲击过程中冲量见证靶单元3和冲量见证滑块单元5的移动画面及高温火焰的持续时间。

位于所述柔性防爆装备1内的爆炸物为长方体或圆柱体，当爆炸物为长方体时，相邻两边的长度比0.8～1.2；当爆炸物为圆柱体时，长径比为0.8～1.2；所述柔性防爆装备为圆筒形或圆锥筒形；定义D1为0.6倍柔性防爆装备的最大直径(m)，D2为承载钢板8或承载滑块21的承载面中心与柔性防爆装备1中爆炸物的爆心距离(m)，D3为12000倍爆炸物质量(kg)的爆炸物的TNT当量值，D2的取值范围为D1～D3；以减少测试设备对爆炸流场的干扰，同时确保冲击波与装备解体后的材料碎块到承载钢板8或承载滑块21的作用时间有足够的差距。所述滑轨11的长度与伸长杆10的长度差值为2倍～10倍柔性防爆装备最大直径；所述滑块伸长杆23上的水平交叉杆垂直向上的移动距离为2倍～10倍柔性防爆装备最大直径。

所述冲量见证靶单元3还包括设置在滑轨11下方的高度控制器12，用于控制承载钢板8的高度；所述系统设置两个以上的冲量见证靶单元3，每个冲量见证靶单元3中承载钢板8与刚性地面2之间具有不同的高度。承载钢板8之间的

S为承载钢板(8)的承载面积，避免对爆炸流场造成不可忽略的影响，从而降低测试准确度。

所述承载钢板8和承载滑块21的材质均为屈服强度大于700MPa、抗拉强度大于980MPa、退火硬度大于230HB的工具钢。

所述承载钢板8或承载滑块21的承载面为圆形或正多边形，0.2倍柔性防爆装备高度≤承载面直径或承载面外接圆直径≤0.5倍柔性防爆装备高度；当承载钢板8或承载滑块21中心处反射超压小于≤10MPa时，承载钢板8或承载滑块21的厚度为5～10mm；当10MPa＜承载钢板8或承载滑块21中心处反射超压小于≤20MPa时，承载钢板8或承载滑块21的厚度为10～15mm；当20MPa＜承载钢板8或承载滑块21中心处反射超压≤50MPa时，承载钢板8或承载滑块21厚度为15～25mm。

所述承载钢板8和承载滑块21的承载面中心处均设置有壁面式超压传感器7，壁面式超压传感器7与传感器数据采集仪连接。用于测试承载钢板8和承载滑块21所受的空气冲击波反射的冲量大小，校验系统初速对冲击波冲量评估的准确度。

所述空间多点超压测试单元4中的支撑结构包括自由场传感器支架13和横梁支架15，多根横梁支架15水平固定在自由场传感器支架13的不同高度处，滑块导轨16竖直固定在横梁支架15上。

所述钢丝绳20的允许负重值大于等于2×10⁶倍承载滑块21的承载面面积。

所述冲量见证滑块单元5中的传动机构包括高度可调稳定支架17、隔离挡板18和定滑轮组19；高度可调稳定支架17的底部固定在刚性地面2上，高度可调稳定支架17的顶部沿水平方向固定有与钢丝绳配合的定滑轮组19。

实施例2

本实施例中，分别对5个柔性防爆装备进行防爆性能评估，其中，5个装备为等体积的圆筒结构，内径为180mm，外径为380mm，高度为310mm。

装备1的材料为燃烧抑制防爆液(放置于厚度为0.2mm的热塑性聚氨酯弹性体液体封装袋中)，装备1的总质量27kg。

装备2的材料为燃烧抑制防爆液(放置于厚度为0.2mm的热塑性聚氨酯弹性体液体封装袋中)和碳纳米多孔聚氨酯泡沫，燃烧抑制防爆液和碳纳米多孔聚氨酯泡沫的质量比为80:11；多孔聚氨酯泡沫位于靠近爆炸物一侧，装备2的总质量18.2kg。

装备3的材料为燃烧抑制防爆液(厚度为0.2mm的热塑性聚氨酯弹性体液体封装袋中)和碳纳米多孔聚氨酯泡沫，燃烧抑制防爆液和碳纳米多孔聚氨酯泡沫的质量比为80:11，多孔聚氨酯泡沫位于远离爆炸物一侧，装备3的总质量18.2kg。

装备4的材料为碳纳米多孔聚氨酯泡沫，装备4的总质量5.0kg。

装备5的材料为碳纳米多孔聚氨酯泡沫，外表面涂覆厚度1mm的聚脲弹性体，装备5的总质量6.2kg。

爆炸物为0.125kg TNT炸药，爆炸物为圆柱形，直径为50mm，高度为40mm。

设有两个冲量见证靶单元3，承载钢板8距离爆炸物中心的距离为1m；两个冲量见证靶单元3中承载钢板8的中心距刚性地面2的距离为0.315m；高度调节稳定支架17上滑轮组19中的定滑轮中心距离刚性地面2的高度为2.65m；两个承载钢板8之间的中心距离为1.8m。

承载滑块21的承载面中心距爆炸物中心的距离为1m。

承载钢板8和承载滑块21的承载面面积均为0.16m²，承载钢板8为0.4m×0.4m×10mm的板状结构；承载滑块为半径为0.226m，厚度为10mm的圆片。

伸长杆10的长度为1.2m，水平交叉杆沿竖直方向向上的移动距离为1.5m。

一种柔性防爆装备的防爆性能的评估方法，所述方法步骤包括：

(1)确认测试场地的中心位置，将柔性防爆装备1放置于测试场地刚性底面2的中心位置。

(2)搭建空间多点超压测试单元4：首先按照与爆心要求的水平距离固定自由场传感器支架13；随后利用工装件固定自由场传感器支架上方的横梁支架15，由于横梁支架15上竖直固定有滑块导轨16，因而需要确保横梁支架15中心位于柔性防爆装备的中心轴上；最后按照预设测试点利用工装件固定自由场超压传感器14；根据柔性防爆装备1的防护等级，调整空间多测点超压测试单元4的测试点位置，确保在装备外侧周向和顶部位置都有足够的超压测点。测点的建议高度包括0.3m,1.3m,1.6m(分别对应人体脚踝、胸部器官及颈部等重要器官部位)。

(3)搭建冲量见证靶系统3：首先根据要求的测点与爆心的水平距离放置滑轨11，依据高度要求调节高度控制器12，利用水平测定仪确保滑轨保持水平状态；将钢板支架9放置于滑轨11上，使得钢板支架9上的滚轮与滑轨11吻合；而后将见证伸长杆10与钢板支架9通过槽孔和螺栓进行固定，同时确保伸长杆10上的滚轮与滑轨11吻合；然后将承载钢板8(材质6CrW2Si)放置于钢板支架9前表面，利用挂钩实现两者配合；最后将壁面式超压传感器7置于承载钢板8中心处，通过螺纹固定，确保壁面式超压传感器7表面与承载钢板8表面齐平，避免周围环境对流场的影响造成超压测试不准确。在冲量见证靶单元3安装完成后，使用摆锤式摩擦系数测试仪对承载钢板8、钢板支架9、伸长杆10分别与滑轨11的摩擦系数进行测定并记录。在所有前期调试和测试完成后，将冲量见证靶单元3恢复至要求的位置，等待正式实验。

(4)搭建冲量见证滑块系统5：首先将定滑轮组19、钢丝绳20与高度调节稳定支架17按照实际防爆装备的测试高度进行装配，并且确保滑轮和钢丝绳20在隔离挡板18内部，保护滑轮组19和钢丝绳20；随后放置高度调节稳定支架17，将底座与刚性地面2通过螺栓和螺纹孔固定；将与平衡块22连接的钢丝绳20的一端临时通过挂钩24固定，钢丝绳20的另一端连接承载滑块21上的滑块伸长杆23的水平交叉杆，并确保滑块伸长杆23上的滚轮与环形导轨16吻合，而后将钢丝绳20临时通过挂钩24固定的一端从挂钩24上取下并与平衡块22相连；最后将壁面超压传感器7置于承载滑块21中心处，通过螺纹固定，确保传感器表面与滑块表面齐平。在冲量见证滑块单元5安装完成后，解开钢丝绳22临时固定端并给定初始扰动，配合高速摄影仪6记录承载滑块21运动加速度获得外力合值，通过选取合适的平衡块22，使得平衡后的不施加人为外力的承载滑块21所受合力与冲量见证靶单元3的阻力相同。在所有前期调试和测试完成后，将承载滑块21和平衡块22恢复至要求的测试初始位置，确保系统处于静止状态，等待正式实验。

(5)布设高速摄影仪6，调整拍摄视野，包括冲量见证靶单元3的伸长杆10尾端、冲量见证滑块单元5的滑块伸长杆上的水平交叉杆；完成拍摄与实际视野的比例尺标定。

(6)专业操作人员将爆炸物放置在柔性防爆装备的内腔居中位置，确定其高度符合防爆装备的检测要求(一般位于装备高度的三分之一处)。炸药外侧缠绕爆炸触发线连接传感器数据采集仪和高速摄影仪6触发通道。

(7)其他人员撤离后，火工品操作人员布置火工品(雷管、起爆药)；检查无误后接通电路等待起爆指令。

(8)所有人员撤离现场，总指挥发出起爆指令后，操作人员引爆炸药。

(9)保存高速摄影仪6拍摄的有效片段，记录冲量见证靶单元3和冲量见证滑块单元5的位移过程，记录爆炸过程中高温火焰的持续时长。

(10)记录空间多测点超压测试单元4的超压数据。

(11)将冲量见证靶单元3和冲量见证滑块单元5的移动速度及移动距离、超压、冲量及火焰的持续时长用于评估所述柔性防爆装备是否符合设计要求。

将承载钢板8承载面中心处的壁面式超压传感器7获得的超压信号与高速摄像仪6记录的图像相对照，其中，装备2中爆炸物爆炸后T＝3.8ms时的爆炸现场图如图5所示，爆炸物爆炸后T＝5.2ms时的爆炸现场图如图6所示，结果表明，冲击波在爆炸后3.8ms已经对该点作用完成，而材料碎块在爆炸后5.2ms后才到达承载面。装备1、装备3、装备4和装备5具有与装备2类似的现象。由此表明，在一般情况下，柔性防爆装备破坏后的碎块或飞溅的液滴基本是在冲击波到达设计的刚性承载面之后才与承载钢板8或承载滑块21发生接触。因而冲量见证靶单元3的初始移动速度主要是由空气冲击波导致的，其最终位移是由空气冲击波加载和防护结构解体后的碎块二次作用共同导致的。

冲量见证靶单元初速与冲量的测试结果如图7所示，结果表明，不同柔性防爆装备对应的冲量见证靶单元的承载钢板初速与冲击波比冲量成良好的相关性。

冲量见证靶单元初速与最终位移的测试结果如图8所示，结果表明，冲量见证靶单元的最终位移可以对柔性防爆装备进行差异化评价。

对比例1

本对比例中采用等效见证靶对实施例2中的装备1-5进行防爆性能评估，等效见证靶选用牌号1060、厚度为1mm的铝靶板。

等效见证靶最大挠度值与冲量的测试结果如图9所示，经过爆炸后，不同柔性防爆装备对应的等效见证靶的最大挠度均小于空爆，且差异不大，因为材料碎块会在等效见证靶上形成局部凹坑(如图6所示)，而这种凹坑无法稳定地增加等效见证靶的最大挠度，因而等效见证靶的最大挠度值无法适用于柔性防爆装备的差异化评估，对于材料碎块冲击较为迟钝。

结合实施例2和对比例1的结果可知，相比之下，本发明所述的防爆性能测试系统中冲量见证靶单元和冲量见证滑块单元是非固定的，更贴近实际情况，所述系统可将柔性防爆装备在防护时生成的材料碎块的冲击危害进行定量测试，与传统的等效见证靶(在周边约束条件下，会对爆炸冲击波作用产生相应形变的薄靶板结构，通常选取爆炸后薄靶板的最大残余塑性变形(最大挠度)作为评估毁伤或防护性能的特征参量)相比具有更高的敏感性。而且其在爆炸后的移动速度和最终位移可以综合评价空气冲击波和材料碎块两者的综合冲击危害，是一种适用于柔性防爆装备的有效、便捷的评估测试方法。

综上所述，发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，其特征在于：包括传感器数据采集仪以及位于刚性地面（2）上的柔性防爆装备（1）、冲量见证靶单元（3）、空间多点超压测试单元（4）、冲量见证滑块单元（5）和高速摄像仪（6）；

其中，所述冲量见证靶单元（3）包括承载钢板（8）、钢板支架（9）、伸长杆（10）和滑轨（11）；承载钢板（8）竖直固定在钢板支架（9）上，承载钢板（8）的非承载面与伸长杆（10）连接，钢板支架（9）和伸长杆（10）均与滑轨（11）滑动配合，滑轨（11）的长度大于伸长杆（10）的长度；

所述空间多点超压测试单元（4）包括支撑结构、自由场传感器（14）和环形滑轨（16）；支撑结构上固定安装有位于测试柔性防爆装备的周向及顶部多个自由场传感器（14），自由场传感器（14）与传感器数据采集仪连接，环形滑轨（16）竖直固定在支撑结构上且与柔性防爆装备（1）同轴设置；

所述冲量见证滑块单元（5）包括承载滑块（21）、钢丝绳（20）、平衡块（22）和传动机构；承载滑块（21）的承载面中心与柔性防爆装备（1）同轴，承载滑块（21）与承载钢板（8）的材质及承载面面积均相同；承载滑块（21）的非承载面与环形滑轨（16）下端的距离大于5倍柔性防爆装备（1）的最大直径；且承载滑块（21）的非承载面上设有与柔性防爆装备（1）同轴的滑块伸长杆（23），滑块伸长杆（23）的一端与承载滑块（21）连接，另一端穿过环形滑轨（16）后与钢丝绳（20）的一端连接，滑块伸长杆（23）上设有与环形滑轨（16）配合的滑轮，且滑块伸长杆（23）与钢丝绳（20）连接处设有水平交叉杆，钢丝绳（20）的另一端与平衡块（22）连接，传动机构与钢丝绳（20）配合实现承载滑块（21）沿竖直方向的移动；平衡块（22）的质量保证在爆炸冲击过程中承载滑块（21）所受外力和值与冲量见证靶单元（3）的摩擦力相等；

所述高速摄像仪（6）用于记录爆炸冲击过程中冲量见证靶单元（3）和冲量见证滑块单元（5）的移动画面及高温火焰的持续时间。

2.如权利要求1所述的一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，其特征在于：位于所述柔性防爆装备（1）内的爆炸物为长方体或圆柱体，当爆炸物为长方体时，相邻两边的长度比0.8~1.2；当爆炸物为圆柱体时，长径比为0.8~1.2；所述柔性防爆装备（1）为圆筒形或圆锥筒形；定义D1为0.6倍柔性防爆装备的最大直径（m），D2为承载钢板（8）或承载滑块（21）的承载面中心与柔性防爆装备1中爆炸物的爆心距离（m），D3为12000倍爆炸物质量（kg）的爆炸物的TNT当量值，D2的取值范围为D1~D3；所述滑轨（11）的长度与伸长杆（10）的长度差值为2倍~10倍柔性防爆装备最大直径；所述滑块伸长杆（23）上的水平交叉杆垂直向上的移动距离为2倍~10倍柔性防爆装备最大直径。

3.如权利要求1所述的一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，其特征在于：所述冲量见证靶单元（3）还包括设置在滑轨（11）下方的高度控制器（12），用于控制承载钢板（8）的高度；所述系统设置两个以上的冲量见证靶单元（3），每个冲量见证靶单元（3）中承载钢板（8）与刚性地面（2）之间具有不同的高度；承载钢板（8）之间的中心距离≥

，S为承载钢板（8）的承载面积。

4.如权利要求1所述的一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，其特征在于：所述承载钢板（8）和承载滑块（21）的材质均为屈服强度大于700MPa、抗拉强度大于980MPa、退火硬度大于230HB的工具钢。

5.如权利要求1所述的一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，其特征在于：所述承载钢板（8）或承载滑块（21）的承载面为圆形或正多边形，0.2倍柔性防爆装备高度≤承载面直径或承载面外接圆直径≤0.5倍柔性防爆装备高度；当承载钢板（8）或承载滑块（21）中心处反射超压小于≤10MPa时，承载钢板（8）或承载滑块（21）的厚度为5~10mm；当10MPa＜承载钢板（8）或承载滑块（21）中心处反射超压小于≤20MPa时，承载钢板（8）或承载滑块（21）的厚度为10~15mm；当20MPa＜承载钢板（8）或承载滑块（21）中心处反射超压≤50MPa时，承载钢板（8）或承载滑块（21）厚度为15~25 mm。

6.如权利要求1所述的一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，其特征在于：所述承载钢板（8）和承载滑块（21）的承载面中心处均设置有壁面式超压传感器（7），壁面式超压传感器（7）与传感器数据采集仪连接。

7.如权利要求1所述的一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，其特征在于：所述空间多点超压测试单元（4）中的支撑结构包括自由场传感器支架（13）和横梁支架（15），多根横梁支架（15）水平固定在自由场传感器支架（13）的不同高度处，环形滑轨（16）竖直固定在横梁支架（15）上。

8.如权利要求1所述的一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，其特征在于：所述钢丝绳（20）的允许负重值大于等于2

10⁶倍承载滑块（21）的承载面面积。

9.如权利要求1所述的一种柔性防爆装备的防爆性能测试系统，其特征在于：所述冲量见证滑块单元（5）中的传动机构包括高度可调稳定支架（17）、隔离挡板（18）和定滑轮组（19）；高度可调稳定支架（17）的底部固定在刚性地面（2）上，高度可调稳定支架（17）的顶部沿水平方向固定有与钢丝绳配合的定滑轮组（19）。

10.一种柔性防爆装备的防爆性能的评估方法，其特征在于：采用权利要求1所述防爆性能测试系统进行评估，所述方法步骤包括：

将柔性防爆装备（1）放置于测试场地的刚性地面（2）上；

根据测点的高度，布置冲量见证靶单元（3），并测定冲量见证靶单元的摩擦系数；

根据测点的高度，布置冲量见证滑块单元（5），选取平衡块（22）用于平衡部分承载滑块（21）的重力，使得平衡后承载滑块（21）所受合力与冲量见证靶单元（3）的摩擦阻力相同；

布设高速摄像仪（6），使冲量见证靶单元（3）和冲量见证滑块单元（5）分别位于拍摄视野范围内；

将爆炸物放置在柔性防爆装备的内腔居中位置，爆炸物外侧缠绕爆炸触发线并分别与传感器数据采集仪和高速摄像仪（6）的触发通道连接；

布置火工品引爆爆炸物，保存高速摄像 仪（6）拍摄的有效片段，获取冲量见证靶单元（3）和冲量见证滑块单元（5）的移动速度及移动距离，记录爆炸过程中高温火焰的持续时间；记录自由场传感器（14）的超压数据；

根据冲量见证靶单元（3）和冲量见证滑块单元（5）的移动速度及移动距离、自由场传感器（14）的超压数据及高温火焰的持续时间对所述柔性防爆装备进行评估。

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