CN115655770A - 一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置及方法，其中一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置包括紧固安装的测试板，测试板的顶部安装有柔性护套，柔性护套内具有与聚能切割索匹配的安装槽，在柔性护套的底部开设有缺口，缺口与安装槽连通，聚能切割索安装在安装槽内，且聚能切割索的射流方向朝向缺口，测试板的底部沿聚能切割索的安装方向开设有楔形槽，且楔形槽的中心线和聚能切割索的中心线在测试板顶部的投影重合。本发明的有益效果是：结构简单、质量轻、易于加工，装配周期短，与传统的聚能切割索验收装置零组件相比，本发明的验收装置重量减轻了80%，装配周期缩短98%，成本减少了95%。

Description

一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置及方法

技术领域

本发明涉及聚能切割索分离性能验收领域，特别是一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置及方法。

背景技术

聚能切割索多用于弹（箭）整流罩、级间段等部位的线性切割分离，飞机上也多用于座舱盖的破裂。聚能切割索具有工作时间短、分离性能强、分离一致性好等优点，在航空航天领域得到广泛应用。

聚能切割索的分离原理为：将内部的猛炸药引爆向外输出爆轰能量，爆轰能量将聚能槽中的金属壳体压垮形成金属射流，金属射流和爆轰能量在分离材料表面汇聚形成“高压区”将其切断。

从其分离原理，聚能切割索分离材料时存在金属射流分离（即侵彻）和爆轰能量分离两部分。该两部分均表现为聚能切割索的分离能力，影响到最终弹（箭）系统的分离效果。金属射流侵彻分离部分受分离材料的强度和结构的影响较小，而爆轰能量分离部分时，由于材料冲击阻抗（与材料种类和强度有关）不同，分离厚度存在差异，同时由于材料结构形式不同，应力集中效应不同，崩断厚度也存在一定差异。

聚能切割索由于其分离对象通常由客户总体设计，不同型号分离材料选择多有不同，且分离结构形式多样。传统验收时各型号模拟实际使用的局部结构进行分离性能考核，存在以下不足：

（1）传统验收装置的目标靶板分离后，分离面上金属射流侵彻部分与爆轰能量崩断部分的分界面参差不齐，不同测量人员对完全侵彻点的判断存在差异，侵彻深度测量误差较高；

（2）传统验收装置仅能考核聚能切割索在特定使用结构下对预定分离对象的分离可靠性，无法确定聚能切割索分离能力的上限。

（3）传统验收装置需要模拟实际使用的结构，较为复杂，相同状态的聚能切割索在每个不同型号分别对应一种验收装置，通用化程度低，分离性能测试数据由于分离材料和分离结构的差异，无法通用，因此验收成本很高。

随着航空航天技术的发展，对聚能切割索分离性能的一致性要求和验收成本的要求越来越高。分离能力过小无法满足型号的分离需求，分离能力过大则会对周围结构造成过大冲击，这都是不被允许的。验收装置复杂，则无法满足短平快的型号快速研制和交付需求。传统的聚能切割索验收装置已不适应当前聚能切割索精细化设计及快速研制交付的发展需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，包括紧固安装的测试板，测试板的顶部安装有柔性护套，柔性护套内具有与聚能切割索匹配的安装槽，在柔性护套的底部开设有缺口，缺口与安装槽连通，聚能切割索安装在安装槽内，且聚能切割索的射流方向朝向缺口，测试板的底部沿聚能切割索的安装方向开设有楔形槽，且楔形槽的中心线和聚能切割索的中心线在测试板顶部的投影重合。

可选的，柔性护套粘接在测试板的顶部。

可选的，柔性护套的底部设置有支耳，支耳位于缺口的一侧，支耳粘接在测试板的顶部。

可选的，柔性护套为橡胶护套。

可选的，橡胶护套由丁腈橡胶制成。

可选的，测试板的抗拉强度为≥430MPa，断裂延伸率为（5～13）%。

可选的，聚能切割索的两端均超出楔形槽，且聚能切割索超出楔形槽的薄端端面不低于10mm，聚能切割索超出楔形槽的厚端端面不低于50mm。

可选的，测试板紧固在固定工装上，固定工装上开设有用于放置测试板的槽体，槽体顶部水平设置有具有朝向柔性护套的翼缘板，翼缘板上开设有螺纹通孔，螺纹通孔内安装有紧固螺钉，且测试板通过紧固螺钉的紧固力与槽体抵接。

可选的，槽体的底部开设有宽槽，宽槽位于楔形槽的下方。

一种可量化的聚能切割索分离性能验收方法，按照上述可量化的聚能切割索分离性能验收装置安装聚能切割索，测试记录楔形槽的薄端厚度h、厚端厚度H及总长度L，在聚能切割索的输入端接上引爆雷管后，向雷管通入电流进行试验，试验后根据楔形槽的分离情况，测量完全侵彻点和分离点分别距离测试板薄端一侧的长度L₁和L₂，计算出侵彻深度为L₁/L（H-h）+h ，分离厚度为L₂/L（H-h）+h，来量化聚能切割索分离性能大小。

本发明具有以下优点：

1、本发明采用测试板，分离面上的完全侵彻点判断更简单、准确，通过测量完全侵彻点距离测试板薄端一侧的长度及侵彻深度计算公式，侵彻深度测试精度提高60%；

2、本发明通过测量测试板的裂纹终止位置距离薄端一侧的长度及分离厚度计算公式，可准确量化聚能切割索的最大分离性能，进一步指导聚能切割索的精细化设计；

3、本发明为通用的验收装置，相同状态聚能切割索的分离性能测试结果通用，可实现去型号化验收，且便于对不同批次或同一批次但不同根聚能切割索的分离性能进行一致性及历史包络分析，确保聚能切割索在各型号中的分离可靠性；

4、本发明的验收装置结构简单、质量轻、易于加工，装配周期短，传统的聚能切割索验收装置零组件结构复杂、质量大、加工难度大、生产成本较高，装配周期较长，与其相比本发明的验收装置重量减轻了80%，装配周期缩短98%，成本减少了95%。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为测试板的结构示意图；

图4为图3的A-A剖面图；

图5为柔性护套剖面图；

图6为固定工装的结构示意图；

图中，1-测试板，2-柔性护套，3-聚能切割索，4-固定工装，5-紧固螺钉，6-楔形槽，7-螺纹通孔，8-翼缘板，9-槽体，10-宽槽，21-支耳，22-安装槽，23-缺口。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，包括紧固安装的测试板1，测试板1的顶部安装有柔性护套2，如图5所示，柔性护套2内具有与聚能切割索3匹配的安装槽22，在柔性护套2的底部开设有缺口23，缺口23与安装槽22连通，聚能切割索3安装在安装槽22内，且聚能切割索3的射流方向朝向缺口23，如图1、图3和图4所示，测试板1的底部沿聚能切割索3的安装方向开设有楔形槽6，且楔形槽6的中心线和聚能切割索3的中心线在测试板1顶部的投影重合。

在本实施例中，测试板1应选择聚能切割索3侵彻后分离面完整，且射流侵彻界面与爆轰能量崩断界面清晰的材料，一般为2A14 T6，抗拉强度为≥430MPa，断裂延伸率为5～13%。测试板1的规格为200mm×150mm，统一长度方向为纤维方向，也是聚能切割索3安装的方向，避免对侵彻性能造成干扰，在本实施例中，在测试板1长度方向中部加工楔形槽6，楔形槽6根据所测聚能切割索3进行设计，薄端厚度应能够被所测聚能切割索3完全侵彻，厚端厚度应不能够被所测聚能切割索3分离，宽度应保证所测聚能切割索3工作后分离面不被崩断，一般不小于20mm。

在本实施例中，如图1所示，柔性护套2粘接在测试板1的顶部，进一步的，如图5所示，柔性护套2的底部设置有支耳21，支耳21位于缺口23的一侧，支耳21粘接在测试板1的顶部，进一步的，柔性护套2采用柔性材料制成，优选的，柔性护套2为橡胶护套，进一步的，橡胶护套不应反射所测聚能切割索3的爆轰能量，对测试造成干扰，一般选择丁腈橡胶，在其内部具有安装聚能切割索3的安装槽22，根据所测聚能切割索3进行匹配设计，安装槽22的高度为所测聚能切割索3的最佳炸高。

在本实施例中，聚能切割索3的两端均超出楔形槽6，且聚能切割索3超出楔形槽6的薄端端面不低于10mm，聚能切割索3超出楔形槽6的厚端端面不低于50mm，楔形槽6的厚端为聚能切割索3的输入端。

在本实施例中，测试板1紧固在固定工装4上，如图6所示，固定工装4上开设有用于放置测试板1的槽体9，槽体9顶部水平设置有具有朝向柔性护套2的翼缘板8，翼缘板8上开设有螺纹通孔7，螺纹通孔7内安装有紧固螺钉5，且测试板1通过紧固螺钉5的紧固力与槽体9抵接，固定工装4选择强度高、成本低廉的材料，一般为45#钢。槽体9宽度根据测试板1宽度匹配设计；在本实施例中槽体9的底部开设有宽槽10，宽槽10位于所述楔形槽6的下方，在本实施例中，宽槽10的宽度为80mm，为聚能切割索3侵彻楔形槽6时提供一定的变形空间；两侧对称加工两排M10螺纹通孔7，用于紧固螺钉5安装，孔间距为50mm。

一种可量化的聚能切割索3分离性能验收方法，验收时，按照上述可量化的聚能切割索3分离性能验收装置安装聚能切割索3，也就是说，首先测量并记录楔形槽6的薄端厚度h、厚端厚度H及总长度L，然后将聚能切割索3粘接在橡胶护套内部，再将橡胶护套粘接在测试板1上，粘接后聚能切割索3与楔形槽6在长度方向平行且楔形槽6的中心线和聚能切割索3的中心线在测试板1顶部的投影重合，且聚能切割索3应超出楔形槽6的薄端端面不低于10mm，厚端端面不低于50mm，再将装配好的测试板1放入固定工装4的150mm宽安装槽22内，用M10紧固螺钉5进行固定，并施加15N•m的安装力矩，在聚能切割索3的输入端接上引爆雷管后，向雷管通入电流进行试验，试验后根据楔形槽6的分离情况，测量完全侵彻点和分离点分别距离测试板1薄端一侧的长度L₁和L₂，计算出侵彻深度为L₁/L（H-h）+h ，分离厚度为L₂/L（H-h）+h，来量化聚能切割索3分离性能大小。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，其特征在于：包括紧固安装的测试板，所述测试板的顶部安装有柔性护套，所述柔性护套内具有与聚能切割索匹配的安装槽，在所述柔性护套的底部开设有缺口，所述缺口与所述安装槽连通，所述聚能切割索安装在安装槽内，且所述聚能切割索的射流方向朝向所述缺口，所述测试板的底部沿所述聚能切割索的安装方向开设有楔形槽，且所述楔形槽的中心线和所述聚能切割索的中心线在所述测试板顶部的投影重合。

2.根据权利要求1所述的一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，其特征在于：所述柔性护套粘接在所述测试板的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，其特征在于：所述柔性护套的底部设置有支耳，所述支耳位于所述缺口的一侧，所述支耳粘接在所述测试板的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，其特征在于：所述柔性护套为橡胶护套。

5.根据权利要求4所述的一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，其特征在于：所述橡胶护套由丁腈橡胶制成。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，其特征在于：所述测试板的抗拉强度为≥430MPa，断裂延伸率为（5～13）%。

7.根据权利要求1~5任意一项所述的一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，其特征在于：所述聚能切割索的两端均超出所述楔形槽，且所述聚能切割索超出所述楔形槽的薄端端面不低于10mm，所述聚能切割索超出所述楔形槽的厚端端面不低于50mm。

8.根据权利要求7所述的一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，其特征在于：所述测试板紧固在固定工装上，所述固定工装上开设有用于放置所述测试板的槽体，所述槽体顶部水平设置有具有朝向所述柔性护套的翼缘板，所述翼缘板上开设有螺纹通孔，所述螺纹通孔内安装有紧固螺钉，且所述测试板通过所述紧固螺钉的紧固力与所述槽体抵接。

9.根据权利要求8所述的一种可量化的聚能切割索分离性能验收装置，其特征在于：所述槽体的底部开设有宽槽，所述宽槽位于所述楔形槽的下方。

10.一种可量化的聚能切割索分离性能验收方法，其特征在于：按照权利要求1~9任意一项所述的可量化的聚能切割索分离性能验收装置安装聚能切割索，测试记录楔形槽的薄端厚度h、厚端厚度H及总长度L，在聚能切割索的输入端接上引爆雷管后，向雷管通入电流进行试验，试验后根据楔形槽的分离情况，测量完全侵彻点和分离点分别距离测试板薄端一侧的长度L₁和L₂，计算出侵彻深度为L₁/L（H-h）+h ，分离厚度为L₂/L（H-h）+h，来量化聚能切割索分离性能大小。

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