CN115046434A - 一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，该模拟检测设备包括：高压气源、冲头、加速仓、速度检测装置和冲击数据采集装置；加速仓具有水平设置的加速通道，加速通道一端为冲头进口端，另一端为冲头出口端；冲头穿过冲头进口端置入加速通道内，并设置在加速通道的冲头起点处；高压气源与加速通道连通,并向加速通道内供入气体，气体冲击在冲头的尾部，使冲头沿着加速通道加速，并从冲头出口端冲出；速度检测装置用于检测冲头经过冲头出口端的速度；冲击数据采集装置设置在冲头出口端一侧，用于采集冲头的冲击数据。本申请可方便测量冲头出口速度，冲击效果更贴近爆炸螺栓碎片真实工况，提高爆炸螺栓冲击力模拟准确度，操作更方便。

Description

一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备

技术领域

本申请涉及火箭分离技术领域，尤其涉及一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备。

背景技术

目前，运载火箭壳段分离时，大量使用爆炸螺栓作为分离机构来实现各级壳段之间可靠分离。为避免爆炸螺栓炸开时，弹飞的螺栓头和碎片不会任意飞溅而导致损坏火箭上其他仪器设备，采用了爆炸螺栓盒包裹螺栓的方式。为保证爆炸螺栓盒可以完全包裹住爆炸螺栓弹飞的碎片，有效保护箭体其他设备，需要爆炸螺栓盒有足够的强度和缓冲作用。

传统冲击测试设备，采用加压管路立式安装，冲头在管路里向上运动，冲击测试板，然后回落复位，采集测试数据，这种方法存在如下缺陷：第一，冲头尺寸大，且加速时需要克服重力做功，冲头冲击测试板的速度慢，冲头冲击效果与爆炸螺栓碎片真实工况存在差异，冲头冲击测试数据不准确；第二，冲头出口速度无法测量；第三，冲头重量、尺寸等规格单一，不便于更换。

发明内容

本申请的目的在于提供一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，该模拟检测设备的冲击效果更贴近爆炸螺栓碎片真实工况，提高爆炸螺栓冲击力模拟准确度，可方便测量冲头出口速度，提高冲头冲击测试数据的准确度，操作更方便。

为达到上述目的，本申请提供一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，该模拟检测设备包括：高压气源、冲头、加速仓、速度检测装置和冲击数据采集装置；所述加速仓具有水平设置的加速通道，所述加速通道一端为冲头进口端，另一端为冲头出口端；所述冲头穿过所述冲头进口端置入所述加速通道内，并设置在所述加速通道的冲头起点处；所述高压气源与所述加速通道连通,并向所述加速通道内供入气体，所述气体冲击在所述冲头的尾部，使所述冲头沿着所述加速通道加速，并从所述冲头出口端冲出；所述速度检测装置设置在所述冲头进口端和所述冲头出口端，用于检测冲头经过所述冲头出口端的速度；

所述冲击数据采集装置设置在所述冲头出口端一侧，用于采集所述冲头的冲击数据。

如上的，其中，所述冲头进口端设有定位栓和安全销；所述定位栓沿所述加速通道的方向插入所述加速通道的冲头进口端，所述安全销沿垂直于所述定位栓的方向穿过所述冲头进口端的外壁后，插入所述定位栓，将所述定位栓限位在所述冲头进口端。

如上的，其中，所述冲头置入所述冲头起点处时，所述定位栓抵接在所述冲头靠近所述冲头进口端的一侧。

如上的，其中，所述高压气源通过输气管路与所述加速通道连通；所述输气管路的出气口与所述加速通道的进气口连通；所述输气管路上设有电磁阀。

如上的，其中，所述速度检测装置包括第一光电开关和第二光电开关，所述第一光电开关和所述第二光电开关分别设置在所述冲头进口端和所述冲头出口端，采集所述第一光电开关和所述第二光电开关的两个高电平信号时间差，结合两个光电开关的距离，得到所述冲头的出口速度。

如上的，其中，所述冲击数据采集装置包括：减震垫、测试板支架、振动传感器和数据采集器；所述减震垫固定在所述测试板支架上；所述减震垫对应设置在所述冲头出口端；所述振动传感器连接在所述减震垫上；所述数据采集器与所述振动传感器通信连接。

如上的，其中，所述减震垫为平面结构，所述减震垫的中心对准所述冲头出口端，并垂直于所述加速通道的方向设置。

如上的，其中，所述加速仓的外部设有加速仓保护管，所述加速仓保护管底部设有底部支架。

如上的，其中，所述冲头为柱状，所述冲头的尾部为球面，所述冲头的头部为圆柱状或锥状。

如上的，其中，所述加速通道的进气口为锥状进气口，所述锥状进气口的出气口位于冲头尾部一侧，以使出气口喷出的气体冲击在所述冲头的尾部。

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请冲头沿水平设置的加速通道加速，其加速为水平加速方式，无需克服重力做功，冲头的冲击效果更贴近爆炸螺栓碎片真实工况，冲头出口速度方便测量，提高爆炸螺栓冲击力模拟测试的准确度。

(2)本申请冲头重量、尺寸和端面形状等规格可进行自由选择，更换不同的冲头，可以模拟不同爆炸螺栓的冲击效果。冲头可以通过改变端面形状和长度来调整其重量和冲击面的冲击效果，以使冲头质量和速度更贴近爆炸螺栓真实质量和速度，使爆炸螺栓冲击力测试效果更真实准确。

(3)本申请冲头可以从冲头进口端塞入加速仓，冲头在冲头进口端更换方便。

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中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力检测设备的剖视图。

图2为本申请实施例的一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力检测设备的俯视图。

图3为本申请实施例的一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力检测设备的局部结构示意图。

图4为本申请实施例的一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力检测设备的冲头进口端结构示意图。

图5为本申请实施例的冲头结构示意图1。

图6为本申请实施例的冲头结构示意图2。

附图标记：1-高压气源；2-冲头；3-加速仓；4-速度检测装置；5-冲击数据采集装置；6-定位栓；7-安全销；8-底部支架；11-输气管路；12-电磁阀；21-冲头尾部；22-冲头头部；31-冲头进口端；32-冲头出口端；33-加速通道；34-加速仓保护管；41-第一光电开关；42-第二光电开关；51-减震垫；52-测试板支架；53-振动传感器；54-数据采集器；61-锥状部；311-定位栓安装孔；312-安全销插入孔；313-气源进入腔；314-锥状进气口。

具体实施方式

下面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。

如图1-4所示，本申请提供一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，该模拟检测设备包括：高压气源1、冲头2、加速仓3、速度检测装置4和冲击数据采集装置5；加速仓3具有水平设置的加速通道33，加速通道33一端为冲头进口端31，另一端为冲头出口端32；冲头2穿过冲头进口端31置入加速通道33内，并设置在加速通道33的冲头起点处；高压气源1与加速通道33连通,并向加速通道33内供入气体，气体冲击在冲头尾部21，使冲头2沿着加速通道33加速，并从冲头出口端32冲出；速度检测装置4设置在冲头进口端31和冲头出口端32，用于检测冲头2经过冲头出口端32的速度；冲击数据采集装置5设置在冲头出口端32一侧，用于采集冲头2的冲击数据。

作为本发明的具体实施例，高压气源1向加速仓3内通入高压气体，高压气体冲击在冲头2的尾部，使得冲头2沿着加速通道33在水平方向上加速前进，并从冲头出口端32冲出，速度检测装置4采集冲头2经过冲头出口端32位置的速度，冲头2从冲头出口端32冲出后，冲击在冲击数据采集装置5上，冲击数据采集装置5采集冲头2的冲击数据，采集的数据经过统一处理计算得到爆炸螺栓冲击效果的各种模拟数据结果。

如图1和3所示，冲头进口端31设有定位栓6和安全销7；定位栓6沿加速通道33的方向插入加速通道33的冲头进口端31，安全销7沿垂直于定位栓6的方向穿过冲头进口端31的外壁后，插入定位栓6，将定位栓6限位在冲头进口端31。

如图4所示，冲头进口端31具有定位栓安装孔311和安全销插入孔312，定位栓安装孔311与加速通道33在同一直线方向，定位栓安装孔311用于插入定位栓6，定位栓6插入定位栓安装孔311内，安全销插入孔312垂直于定位栓安装孔311开设，安全销插入孔312用于插入安全销7。

优选的，定位栓6与定位栓安装孔311密封连接，防止高压气体从定位栓安装孔311泄露。

作为本发明的具体实施例，在安装冲头2的过程中，首先，将安全销7从定位栓6内拔出，将定位栓6从定位栓安装孔311内拔出，将冲头2沿着定位栓安装孔311放入加速仓3，然后在定位栓安装孔311内塞入定位栓6，将安全销7插入定位栓6内，将定位栓6限制在定位栓安装孔311内，定位栓6抵接在冲头2的尾部，从而将冲头2限位在加速通道33的冲头起点。冲头2置入冲头起点处时，定位栓6抵接在冲头2靠近冲头进口端31的一侧，即定位栓6抵接在冲头尾部21。

如图1和2所示，高压气源1通过输气管路11与加速通道33连通；输气管路11的出气口与加速通道33的进气口连通；输气管路11上设有电磁阀12。打开电磁阀12，高压气源1中的压缩气体通过输气管路11给加速仓3供入高压空气，高压空气推动冲头2沿着加速通道33加速，冲出冲头出口端32的出口，撞击安装在测试板支架52上的减震垫51，通过振动传感器53采集减震垫51的冲击数据(振动数据)，振动传感器53将采集的数据发送给数据采集器54，数据采集器54获取冲击数据，经过数据处理器对冲击数据的处理，得到爆炸螺栓冲击效果的模拟数据结果。

如图1所示，速度检测装置4包括第一光电开关41和第二光电开关42，第一光电开关41和第二光电开关42分别设置在冲头进口端31和冲头出口端32，第一光电开关41和第二光电开关42与数据采集器54通信连接，数据采集器54获取第一光电开关41和第二光电开关42的高电平信号。数据采集器54采集第一光电开关41和第二光电开关42的两个高电平信号时间差，结合两个光电开关的距离，得到冲头2的出口速度。

当冲头2经过第一光电开关41时，第一光电开关41产生第一高电平信号，当冲头2沿着加速通道33加速，经过第二光电开关42时，第二光电开关42产生第二高电平信号，获取第一高电平信号和第二高电平信号的时间差ΔT、第一光电开关41和第二光电开关42之间的距离ΔS，根据第一高电平信号和第二高电平信号的时间差ΔT、第一光电开关41和第二光电开关42之间的距离ΔS，计算冲头2经过第二光电开关42的速度V＝ΔS/ΔT，该速度为冲头2从冲头出口端32冲出的速度。

如图1和2所示，冲击数据采集装置5包括：减震垫51、测试板支架52、振动传感器53和数据采集器54；测试板支架52固定在冲头出口端32的一侧，减震垫51固定在测试板支架52上；减震垫51对应设置在冲头出口端32，使得冲头2从冲头出口端32冲出后冲击在减震垫51上，振动传感器53连接在减震垫51上，振动传感器53获取减震垫51在冲头2冲击后的振动数据；数据采集器54与振动传感器53通信连接，数据采集器54获取振动传感器53采集的减震垫51上的振动数据。

优选的，减震垫51为平面结构，减震垫51的中心对准冲头出口端32，并垂直于加速通道33的方向设置。

如图1所示，加速仓3的外部设有加速仓保护管34，加速仓保护管34底部设有底部支架8。

如图4所示，加速通道33的进气口为锥状进气口314，锥状进气口314的出气口位于冲头尾部21一侧，以使出气口喷出的气体冲击在冲头尾部21。冲头进口端31内具有气源进入腔313，高压气源1与气源进入腔313连通，高压气源1向气源进入腔313内通入高压气体；气源进入腔313的出气口与锥状进气口314连通，用于向锥状进气口314通入气体，气源进入腔313内的高压气体进入锥状进气口314后，冲击在冲头2的尾部，使得冲头2沿加速通道33加速向前运动。

如图3所示，定位栓6具有锥状部61，锥状部61顶在冲头2的尾部，对冲头2起到限位作用。

作为本发明的具体实施例，定位栓6的锥状部61顶在冲头2的尾部处时，锥状部61位于锥状进气口314内，锥状部61与锥状进气口314的外壁之间具有间隙，高压气体从该间隙冲出后冲击在冲头2的尾部，使得冲头2沿加速通道33加速向前运动。

如图5所示，冲头2为柱状，冲头2具有冲头尾部21和冲头头部22，冲头尾部21为球面，冲头头部22为圆柱状。冲头2插入加速通道33内时，冲头头部22先插入加速通道33，冲头尾部21后插入加速通道33内，冲头头部22比冲头尾部21靠近加速通道33的冲头出口端32。

如图6所示，冲头2为柱状，冲头2具有冲头尾部21和冲头头部22，冲头尾部21为球面，冲头头部22为锥状。

作为本发明的具体实施例，冲头2的长度、端面形状可以根据需求加工不同规格，以模拟不同爆炸螺栓的冲击效果。

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请冲头沿水平设置的加速通道加速，其加速为水平加速方式，无需克服重力做功，冲头的冲击效果更贴近爆炸螺栓碎片真实工况，冲头出口速度方便测量，提高爆炸螺栓冲击力模拟测试的准确度。

(2)本申请冲头重量、尺寸和端面形状等规格可进行自由选择，更换不同的冲头，可以模拟不同爆炸螺栓的冲击效果。冲头可以通过改变端面形状和长度来调整其重量和冲击面的冲击效果，以使冲头质量和速度更贴近爆炸螺栓真实质量和速度，使爆炸螺栓冲击力测试效果更真实准确。

(3)本申请冲头可以从冲头进口端塞入加速仓，冲头在冲头进口端更换方便。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，其特征在于，该模拟检测设备包括：高压气源、冲头、加速仓、速度检测装置和冲击数据采集装置；

所述加速仓具有水平设置的加速通道，所述加速通道一端为冲头进口端，另一端为冲头出口端；

所述冲头穿过所述冲头进口端置入所述加速通道内，并设置在所述加速通道的冲头起点处；

所述高压气源与所述加速通道连通,并向所述加速通道内供入气体，所述气体冲击在所述冲头的尾部，使所述冲头沿着所述加速通道加速，并从所述冲头出口端冲出；

所述速度检测装置设置在所述冲头进口端和所述冲头出口端，用于检测冲头经过所述冲头出口端的速度；

所述冲击数据采集装置设置在所述冲头出口端一侧，用于采集所述冲头的冲击数据。

2.根据权利要求1所述的火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，其特征在于，所述冲头进口端设有定位栓和安全销；所述定位栓沿所述加速通道的方向插入所述加速通道的冲头进口端，所述安全销沿垂直于所述定位栓的方向穿过所述冲头进口端的外壁后，插入所述定位栓，将所述定位栓限位在所述冲头进口端。

3.根据权利要求1所述的火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，其特征在于，所述冲头置入所述冲头起点处时，所述定位栓抵接在所述冲头靠近所述冲头进口端的一侧。

4.根据权利要求1所述的火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，其特征在于，所述高压气源通过输气管路与所述加速通道连通；所述输气管路的出气口与所述加速通道的进气口连通；所述输气管路上设有电磁阀。

5.根据权利要求1所述的火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，其特征在于，所述速度检测装置包括第一光电开关和第二光电开关，所述第一光电开关和所述第二光电开关分别设置在所述冲头进口端和所述冲头出口端，采集所述第一光电开关和所述第二光电开关的两个高电平信号时间差，结合两个光电开关的距离，得到所述冲头的出口速度。

6.根据权利要求1所述的火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，其特征在于，所述冲击数据采集装置包括：减震垫、测试板支架、振动传感器和数据采集器；

所述减震垫固定在所述测试板支架上；所述减震垫对应设置在所述冲头出口端；

所述振动传感器连接在所述减震垫上；

所述数据采集器与所述振动传感器通信连接。

7.根据权利要求6所述的火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，其特征在于，所述减震垫为平面结构，所述减震垫的中心对准所述冲头出口端，并垂直于所述加速通道的方向设置。

8.根据权利要求1所述的火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，其特征在于，所述加速仓的外部设有加速仓保护管，所述加速仓保护管底部设有底部支架。

9.根据权利要求1所述的火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，其特征在于，所述冲头为柱状，所述冲头的尾部为球面，所述冲头的头部为圆柱状或锥状。

10.根据权利要求4所述的火箭分离用爆炸螺栓冲击力模拟检测设备，其特征在于，所述加速通道的进气口为锥状进气口，所述锥状进气口的出气口位于冲头尾部一侧，以使出气口喷出的气体冲击在所述冲头的尾部。

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