CN115930705A - 一种用于弹药近爆威力场表征的超压测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于弹药近爆威力场表征的超压测试系统，包括测试平台，超压测试系统和数据传输与存储系统；所述的测试平台包括待测战斗部放置在木质底座上，木质底座设在固定沙箱上；待测战斗部包括雷管，雷管座，起爆药，传爆药，主发装药，上端盖，壳体。所述的超压测试系统包括超压固定架垂直安装在固定底座上，超压支撑杆通过固定螺钉水平的固定在超压固定架上，超压支撑杆上安装有锰铜压阻传感器和电磁屏蔽结构。所述的数据传输与存储系统包括：电源系统，220V稳压源，应力仪、示波器、脉冲形成网络。本发明通过测量殉爆近场范围内，典型位置处爆炸冲击波超压历史，实现对弹药近爆威力场模型的构建与评估。
Description
技术领域
本发明涉及爆炸冲击波测试技术领域，具体涉及一种用于弹药近爆威力场表征的超压测试系统。
背景技术
武器弹药在储存、运输、使用过程中受外界复杂环境刺激，易发生意外爆炸，爆炸产生的高压爆轰产物与高速破片群会导致临近弹药殉爆，造成灾难性后果。实际储存过程中，弹药间距一般介于两倍弹径(对比距离Z<0.2m/kg1/3)之间，称为殉爆近场距离。殉爆近场范围内爆炸冲击波的精确测量与表征对构建近爆威力场模型具有重要意义，可为弹药殉爆响应特性及防护结构设计研究提供参考。
目前，已有爆炸冲击波超压测试仪器可根据传感器类型分为压阻和压电两类。压阻超压测试仪如Kulite公司的HKM-15和昆山双桥公司的CYG402系列；压电超压测试仪如北理工威力测评公司的数字压力记录仪(Digital Pressure Recorder，DPR)，PCB公司的“铅笔型”自由场超压测试仪等。上述超压测量仪器在中远场测试环境表现优良，但在殉爆近场范围内存在量程范围小，抗电磁干扰能力弱，价格昂贵等不足，难以得到广泛应用。
弹药爆轰过程中，殉爆近场范围内爆炸冲击波超压可达10～104MPa，同时受高温高压爆轰产物与空气界面电离影响，存在较强电磁干扰。已有中远场超压测试系统，量程范围介于几十MPa，抗电磁干扰能力弱，难以精确测量近场爆炸冲击波超压。同时大量程，高灵敏度超压测试仪器大多价格高昂，效费比低，适用性差。
发明内容
为解决现有超压测试仪器在近场爆炸冲击波测量方面存在量程范围小，抗电磁干扰能力弱，价格高昂的问题。本发明提出了一种用于弹药近爆威力场表征的超压测试系统，敏感测压元件为锰铜压阻传感器，可用于近场爆炸冲击波的精确测量。
本发明的技术解决方案是：
一种用于弹药近爆威力场表征的超压测试系统，通过测量殉爆近场范围内，典型位置处爆炸冲击波超压历史，实现对弹药近爆威力场模型的构建与评估。
一种用于弹药近爆威力场表征的超压测试系统包括测试平台，超压测试系统和数据传输与存储系统；
所述的测试平台包括固定沙箱，木质底座和待测战斗部；待测战斗部放置在木质底座上，木质底座设在固定沙箱上；
所述的待测战斗部包括雷管，雷管座，起爆药，传爆药，主发装药，上端盖，壳体。其中上端盖和壳体、雷管座和上端盖均采用螺纹固连。
所述的超压测试系统包括超压固定架，固定底座，超压支撑杆，固定螺钉，锰铜压阻传感器，电磁屏蔽结构。超压固定架垂直安装在固定底座上，超压支撑杆通过固定螺钉水平的固定在超压固定架上，超压支撑杆上安装有锰铜压阻传感器和电磁屏蔽结构。
所述的数据传输与存储系统包括：电源系统，220V稳压源，应力仪、示波器、脉冲形成网络；所述的220V稳压源用于给示波器和应力仪供电，锰铜压阻传感器采用同轴电缆与应力仪进行连接，应力仪采用同轴电缆与示波器连接；脉冲形成网络与示波器连接；待起爆时，触发探针电离产生电信号触发测试系统。所述的应力仪将力学响应信号转换为电信号，通过同轴电缆传输给示波器进行记录用于后续数据处理。
后续数据处理方法包括获取不同位置处超压到达时间，峰值压力，正压作用时间，累计冲量等。通过实验数据校核数值模型，进一步得到近场爆炸冲击波特征物理量随对比距离演化规律，为构建与评估弹药近爆耦合威力场提供参考。
本发明提供的一种用于弹药近爆威力场表征的超压测试系统，具有以下技术效果：
1、已有中远场超压测试系统量程范围大多介于几十MPa，难以满足殉爆近场范围内爆炸冲击波测试需求。本发明提出的超压测试系统最大量程可达104MPa，能够满足弹药近爆威力场超压测试需求。
2、已有超压测试系统在弹药殉爆近场范围内，受强电磁辐射干扰，测量波形不稳定，准确性不足。本发明提出的近场超压测试系统采用电磁屏蔽结构9，能较好降低电磁辐射干扰，测量波形稳定，准确性高。
3、国外大量程，高灵敏度超压传感器价格昂贵，时效性低。本发明提出的近场超压测试系统调节灵活，加工周期短，效费比低，可广泛应用于弹药近场爆炸测试领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的待测战斗部结构示意图；
图3为本发明的超压支撑杆结构示意图；
图4为本发明的数据传输及储存系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本实施例提供一种用于弹药近爆威力场表征的超压测试系统，如图1所示，所述系统由超压测试系统，测试平台和数据处理与存储系统组成。
测试平台包括木质底座2，固定沙箱3和待测战斗部1。其中固定沙箱3用于固定和回收部分破片，用于后续破片形貌分析。木质底座2用于支撑和调节轴向高度，确保超压测试敏感元件与待测战斗部1中部高度一致。
本实施例待测战斗部1为小型杀爆战斗部，如图2所示。所示待测战斗部1采用8号雷管起爆，并安装触发探针同步触发脉冲形成网络304。包括雷管11，雷管座12，起爆药13，传爆药14，主发装药16，上端盖15，壳体17。其中上端盖15和壳体17、雷管座12和上端盖15均采用螺纹固连；起爆药13为C4塑性炸药，传爆药14为聚黑-12，雷管11和起爆药13通过雷管座12固定主发装药16为PBX9501，壳体17为30CrMnSiNi2A高强度合金钢。
本实施例超压测试系统采用包括超压固定架4，超压支撑杆6，固定底座7和锰铜压阻传感器8及电磁屏蔽结构9组成。
所述的超压固定架4结构为Φ30×860mm，壁厚4mm的薄壁圆筒，材料为Q235钢；
所述的超压固定架4预先设计八个彼此间距100mm，尺寸为Φ16的轴向通孔用于调节支撑杆高度，轴向通孔垂直方向攻M6螺孔，用于固定支撑杆，底部攻M16×20mm螺纹用于固连底座；
所述的底座结构为Φ150×40mm圆柱体，材料为Q235钢，底座上方攻M16×20mm螺纹孔，用于固定底座7。
如图3所示，所述的超压支撑杆6结构为Φ15×460mm的圆柱体，材料为铝合金；所述的超压支撑杆6整体含有长度为6mm的轴向贯通槽61，用于螺钉固定和整理连接线，头部结构为Φ15×116mm，圆角R4的半圆柱体，用于固定锰铜压阻传感器8；
所述的固定螺钉5为M6×20mm沉头六角螺钉，与超压固定架4旋紧配合；
所述的锰铜压阻传感器8阻值为50Ω，头部圆形线圈为测试敏感区，整体采用真空硅脂封装；
所述的锰铜压阻传感器8的采用0.4mm覆铜板作为电磁屏蔽结构9进行电磁屏蔽防护，采用真空硅脂对两者进行密封，覆铜板与超压支撑杆6采用铜箔胶带缠绕固定。
超压固定架4与固定底座7采用螺纹固连，固定底座7为钢质实心圆柱体，可减小系统振动，提高测试准确性。超压固定架4和超压支撑杆6采用固定螺钉5固钉，超压支撑杆6可前后移动，便于测量不同位置处超压历史。对于大型试样，同一超压固定架4可安装多个超压支撑杆6，可节约测试空间和经济成本。
为减小近场爆炸过程中爆轰产物与空气界面电离产生电磁辐射对测量结果干扰，采用覆铜板对锰铜压阻传感器8进行包覆作为电磁屏蔽结构9，采用物化性质稳定的真空硅脂进行密封，电磁屏蔽结构9和超压支撑杆6采用铜箔胶带进行缠绕固定，并采用电工胶带对同轴电缆10和超压固定架4进行缠绕固定，防止电缆在冲击载荷下意外断裂。
如图4所示，本实施例数据传输与存储系统包括电源系统305，220V稳压源301，脉冲形成网络304，应力仪302和示波器303。应力仪302为四通道YLY-4C锰铜压阻应力仪，示波器303为四通道Tektronix示波器；采用220V稳压源301对示波器303和应力仪302进行供电，确保电流稳定。分别采用同轴电缆10连接锰铜压阻传感器8、应力仪302、应力仪302、示波器303。脉冲形成网络304与示波器303连接，待起爆时，触发探针电离产生电信号触发测试系统。
本实施例近场超压测试系统测试具体流程为：
(1)安装好测试平台和超压测试系统后，采用220V稳压源301对应力仪302和示波器303进行供电，并进行应力仪302调零和系统灵敏度标定。
(2)在示波器303上选择合适量程和触发电压，点击单次触发按钮使传感器处于待触发状态。
(3)将待测战斗部1摆放在预定位置，并连接雷管11和同步触发探针。
(4)待起爆雷管11后，炸药爆炸膨胀，爆炸冲击波依次掠过不同位置处预放置传感器，锰铜压阻传感器8依次将信号通过同轴电缆10传递给应力仪302和示波器303。示波器303记录得到不同位置处超压历史。
进一步对示波器303获得超压历史进行分析，得到近场典型位置处超压到达时间，峰值压力，正压作用时间，累计冲量等压力场特征量，通过实验数据校核数值模型，进一步得到近场爆炸冲击波时空演化特性规律，可用于后续近爆耦合威力场模型的精确构建和评估。
Claims (1)
1.一种用于弹药近爆威力场表征的超压测试系统，其特征在于，包括测试平台，超压测试系统和数据传输与存储系统；
所述的测试平台包括固定沙箱(3)，木质底座(2)和待测战斗部(1)；待测战斗部(1)放置在木质底座(2)上，木质底座(2)设在固定沙箱(3)上；
所述的待测战斗部(1)包括雷管(11)，雷管座(12)，起爆药(13)，传爆药(14)，主发装药(16)，上端盖(15)，壳体(17)；其中上端盖(15)和壳体(17)、雷管座(12)和上端盖(15)均采用螺纹固连；
所述的超压测试系统包括超压固定架(4)，固定底座(7)，超压支撑杆(6)，固定螺钉(5)，锰铜压阻传感器(8)，电磁屏蔽结构(9)；超压固定架(4)垂直安装在固定底座(7)上，超压支撑杆(6)通过固定螺钉(5)水平的固定在超压固定架(4)上，超压支撑杆(6)上安装有锰铜压阻传感器(8)和电磁屏蔽结构(9)；
所述的数据传输与存储系统包括：电源系统(305)，220V稳压源(301)，应力仪(302)、示波器(303)、脉冲形成网络(304)；所述的220V稳压源(301)用于给示波器(303)和应力仪(302)供电，锰铜压阻传感器(8)采用同轴电缆(10)与应力仪(302)进行连接，应力仪(302)与示波器(303)连接；脉冲形成网络(304)与示波器(303)连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant |