CN210803151U - 一种冲击强度测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及材料冲击强度领域，公开了一种冲击强度测试系统，包括吹胀结构，用于固定浮空器囊体材料试件，并向吹胀结构与浮空器囊体材料试件形成的封闭空间内充气；自动释放装置，用于固定并释放载荷，自动释放装置与吹胀结构间隔预设距离，自动释放装置固定在吹胀结构的上方；温控装置，用于调节浮空器囊体材料试件所受的温度。本实用新型通过将浮空器囊体材料试件安装在吹胀结构上，模拟了真实使用中浮空器囊体材料试件承受的来自浮空器内部气压载荷。同时，通过温控装置模拟了浮空器使用过程中的真实环境温度，将不同重量的载荷通过自动释放装置自由落体冲击到浮空器囊体材料试件上，更准确的得到浮空器囊体材料的冲击强度。

Description

一种冲击强度测试系统

技术领域

本实用新型涉及材料冲击强度领域，特别涉及一种冲击强度测试系统。

背景技术

浮空器为利用轻于空气的气体(氢气、氦气、热气等)提供升力的飞行器，浮空器节能、飞行高度高、驻空时间长、运行维修经济、环保，是目前国际上空间飞行器技术与应用研究的热点，被广泛应用于军事和民用领域。浮空器主要包括飞艇、系留气球和高空气球，飞艇、高空气球的工作高度升限都在平流层，温度最低可达到-70度。

浮空器囊体材料问题是研制浮空器的技术难点之一，为了适应试验过程中昼夜温差大、高辐射、高臭氧等复杂而又特殊的环境要求，飞艇的囊体材料需要满足高强度、轻质、耐环境性好、抗冲击性能、低的气体渗透性和良好的加工工艺性等性能。其中冲击强度是材料在冲击状态下的韧性或对断裂的抵抗能力，衡量材料经受冲击载荷的能力，是选择浮空器囊体材料的一个重要指标。目前关于材料冲击强度的测量为单独的材料薄膜在摆锤或者落球情况下所测，而浮空器囊体材料的真实使用情况为浮空器囊体材料承受一定的气压载荷，并且所处环境温度与实验室温度不同，常规的测试无法模拟浮空器囊体材料使用过程中浮空器的真实气压。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种冲击强度测试系统，旨在模拟浮空器囊体材料实际使用时的气压载荷，并且模拟所处实际环境的温度，准确得到该浮空器囊体材料冲击强度。

(二)技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供一种冲击强度测试系统，包括：吹胀结构，用于固定浮空器囊体材料试件，并向所述吹胀结构与所述浮空器囊体材料试件形成的封闭空间内充气；自动释放装置，用于固定并释放载荷，所述自动释放装置与所述吹胀结构间隔预设距离，所述自动释放装置固定在所述吹胀结构的上方；温控装置，用于调节所述浮空器囊体材料试件所受的温度。

进一步地，还包括：箱体；所述吹胀结构设置在所述箱体内，所述自动释放装置设置在所述箱体上方，所述温控装置用于调节所述箱体内的温度。

进一步地，所述箱体内设有固定架；所述吹胀结构设置在所述固定架上。

进一步地，所述箱体底部设有支架，所述箱体通过所述支架设置在地面上。

进一步地，所述吹胀结构包括：圆盘底座和法兰圈，所述浮空器囊体材料试件通过固定件固定在所述圆盘底座和所述法兰圈之间。

进一步地，所述圆盘底座上设有压差口和充气口，所述压差口用于测量压力，所述充气口用于调节所述封闭空间内的气压。

进一步地，所述吹胀结构还包括：压差传感器、工控机和储气部件；所述压差传感器与所述压差口连通，所述储气部件与所述充气口连通；所述压差传感器与工控机电连接，所述工控机与所述储气部件电连接；所述压差传感器用于检测所述封闭空间内的气压，并将检测信号发送至所述工控机；所述工控机根据所述检测信号控制所述储气部件。

进一步地，所述储气部件中的气体为空气、氦气、氮气或氧气中的一种或多种。

进一步地，所述温控装置控制的温度范围为-100℃至200℃。

(三)有益效果

本实用新型提供冲击强度测试系统，通过将测浮空器囊体材料试件安装在面吹胀结构上，形成一个封闭的充气空间，从充气口充入气体，通过温控装置将试件表面温度设定为实际工况温度，将不同重量的载荷通过自动释放装置自由落体冲击到浮空器囊体材料试件上，试件破损时记录载荷重量，得到浮空器囊体材料的冲击强度。本实用新型通过在设定温度下，将浮空器囊体材料试件达到一定的内压下，记录出从一定高度下落下载荷的重量，能够模拟出囊体材料在浮空器上受到的气压载荷，以及实际环境温度，更准确地测量了浮空器囊体材料在浮空器上实际使用过程中的冲击强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的冲击强度测试系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的冲击强度测试方法的流程示意图；

其中，1：吹胀结构；2：自动释放装置；3：温控装置；4：浮空器囊体材料试件；5：载荷；6：箱体；11：圆盘底座；12：压差传感器；13：工控机；14：储气部件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种冲击强度测试系统，如图1所示，该冲击强度测试系统用于检测浮空器囊体材料试件实际使用过程中的冲击强度，包括：

吹胀结构1，用于固定浮空器囊体材料试件4，并向吹胀结构1与浮空器囊体材料试件4形成的封闭空间内充气。浮空器囊体材料试件4为待测试样，并不对其成分、型号进行限制，可以根据实际使用情况选择。

自动释放装置2，用于固定并释放载荷5，载荷5的重量可以调节。自动释放装置2与吹胀结构1间隔预设距离，自动释放装置2固定在吹胀结构1的上方。可通过触碰释放或释放载荷5。

温控装置3，用于调节浮空器囊体材料试件4所受的温度。

本实用新型实施例提供冲击强度测试系统，通过将测浮空器囊体材料试件安装在面吹胀结构上，形成一个封闭的充气空间，从充气口充入气体，通过温控装置将试件表面温度设定为实际工况温度，将不同重量的载荷通过自动释放装置自由落体冲击到浮空器囊体材料试件上，试件破损时记录载荷重量，得到浮空器囊体材料的冲击强度。本实用新型通过在设定温度下，将浮空器囊体材料试件达到一定的内压下，记录出从一定高度下落下载荷的重量，能够模拟出囊体材料在浮空器上受到的气压载荷，以及实际环境温度，更准确地测量了浮空器囊体材料在浮空器上实际使用过程中的冲击强度。

在根据本实用新型的一个实施例中，如图1所示，还包括：箱体6。吹胀结构1设置在箱体6内，自动释放装置2设置在箱体6上方，温控装置3用于调节箱体6内的温度。其中，箱体6内设有固定架，吹胀结构1设置在固定架上。箱体6底部设有支架，箱体6通过支架设置在地面上。

本实施例中，吹胀结构1为平面吹胀结构，包括：圆盘底座11和法兰圈，浮空器囊体材料试件4通过固定件(例如螺钉)固定在圆盘底座11和法兰圈之间。

其中，圆盘底座11上设有压差口和充气口。压差口用于测量压力，充气口用于调节封闭空间内的气压。

本实施例中，吹胀结构1还包括：压差传感器12、工控机13和储气部件14。压差传感器12与压差口连通，储气部件14与充气口连通。压差传感器12与工控机13电连接，工控机13与储气部件14电连接。压差传感器12用于检测封闭空间内的气压，并将检测信号发送至工控机13，工控机13根据压差传感器12发送的检测信号控制储气部件14，以控制浮空器囊体材料试件4所受的压力。当压差传感器12从压差口检测到压力未达到预设压力时，工控机13根据压差传感器12发送的检测信号控制储气部件14增大传输气体，通过充气口进入到吹胀结构1与浮空器囊体材料试件4形成的封闭空间内，以增大浮空器囊体材料试件4所受的压力。当压差传感器12从压差口检测到压力超过预设压力时，工控机13根据压差传感器12发送的检测信号控制储气部件14减少传输气体，以减小浮空器囊体材料试件4所受的压力，从而控制浮空器囊体材料试件4所承受的气压压力为实际工况压力。

可选地，储气部件中的气体为空气、氦气、氮气或氧气等气体中的一种或多种，可根据实际所使用的浮空器囊体材料试件4的材料来选择气体。

其中，温控装置3能够实现箱体6内部的高温和低温，低温要求能够达到-100度。一般情况下，温控装置3控制的温度范围为-100℃至200℃。可选的，温控装置3低温的实现可通过压缩机，也可通过液氮供应进行温度调节。

本实用新型实施例提供一种冲击强度测试方法，冲击强度测试方法通过冲击强度测试系统测试浮空器囊体材料试件的冲击强度，如图1所示，该冲击强度测试系统包括：吹胀结构1，用于固定浮空器囊体材料试件4，并向吹胀结构1与浮空器囊体材料试件4形成的封闭空间内充气。浮空器囊体材料试件4为待测试样，并不对其成分、型号进行限制，可以根据实际使用情况选择。自动释放装置2，用于固定并释放载荷5，载荷5的重量可以调节。自动释放装置2与吹胀结构1间隔预设距离，自动释放装置2固定在吹胀结构1的上方。可通过触碰释放或释放载荷5。温控装置3，用于调节浮空器囊体材料试件4所受的温度。其中，冲击强度测试系统更加具体的结构可参阅图1相关的文字描述，在此不再赘述。

本实施例中，如图2所示，使用该冲击强度测试系统检查包括如下步骤：

S1：将所测浮空器囊体材料试件安装在吹胀结构上，控制浮空器囊体材料试件与吹胀结构所形成的封闭空间内部的压力保持在实际工况压力P。

可理解的是，压力值可通过工控机实时控制。具体地，如图1所示，当压差传感器12从压差口检测到压力未达到预设压力时，工控机13根据压差传感器12发送的检测信号控制储气部件14增大传输气体，通过充气口进入到吹胀结构1与浮空器囊体材料试件4形成的封闭空间内，以增大浮空器囊体材料试件4所受的压力。当压差传感器12从压差口检测到压力超过预设压力时，工控机13根据压差传感器12发送的检测信号控制储气部件14减少传输气体，以减小浮空器囊体材料试件4所受的压力，从而使得浮空器囊体材料试件4所承受的气压压力为实际工况压力。

S2：通过温控装置调节浮空器囊体材料试件所受的温度，调节为实际工况温度T。

S3：控制自动释放装置，使载荷自由落体的冲击到所测的浮空器囊体材料试件上，通过调整载荷的重量m，测量出浮空器囊体材料试件破损的冲击强度。其中，冲击强度可通过载荷质量m表示。

通过模拟浮空器囊体气压载荷对浮空器囊体材料所产生的应力，以及实际环境温度，测量出浮空器囊体材料所承受的冲击载荷值，更准确地测量了浮空器囊体材料在浮空器上真实使用条件下的冲击强度。

综上所述，本实用新型实施例提供冲击强度测试方法，通过将测浮空器囊体材料试件安装在面吹胀结构上，形成一个封闭的充气空间，从充气口充入气体，通过温控装置将试件表面温度设定为实际工况温度，将不同重量的载荷通过自动释放装置自由落体冲击到浮空器囊体材料试件上，试件破损时记录载荷重量，得到浮空器囊体材料的冲击强度。本实用新型通过在设定温度下，将浮空器囊体材料试件达到一定的内压下，记录出从一定高度下落下载荷的重量，能够模拟出囊体材料在浮空器上受到的气压载荷，以及实际环境温度，更准确地测量了浮空器囊体材料在浮空器上实际使用过程中的冲击强度。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种冲击强度测试系统，其特征在于，包括：

吹胀结构，用于固定浮空器囊体材料试件，并向所述吹胀结构与所述浮空器囊体材料试件形成的封闭空间内充气；

自动释放装置，用于固定并释放载荷，所述自动释放装置与所述吹胀结构间隔预设距离，所述自动释放装置固定在所述吹胀结构的上方；

温控装置，用于调节所述浮空器囊体材料试件所受的温度。

2.根据权利要求1所述的冲击强度测试系统，其特征在于，还包括：

箱体；所述吹胀结构设置在所述箱体内，所述自动释放装置设置在所述箱体上方，所述温控装置用于调节所述箱体内的温度。

3.根据权利要求2所述的冲击强度测试系统，其特征在于，所述箱体内设有固定架；所述吹胀结构设置在所述固定架上。

4.根据权利要求2所述的冲击强度测试系统，其特征在于，所述箱体底部设有支架，所述箱体通过所述支架设置在地面上。

5.根据权利要求1所述的冲击强度测试系统，其特征在于，所述吹胀结构包括：

圆盘底座和法兰圈，所述浮空器囊体材料试件通过固定件固定在所述圆盘底座和所述法兰圈之间。

6.根据权利要求5所述的冲击强度测试系统，其特征在于，所述圆盘底座上设有压差口和充气口，所述压差口用于测量压力，所述充气口用于调节所述封闭空间内的气压。

7.根据权利要求6所述的冲击强度测试系统，其特征在于，所述吹胀结构还包括：

压差传感器、工控机和储气部件；所述压差传感器与所述压差口连通，所述储气部件与所述充气口连通；所述压差传感器与所述工控机电连接，所述工控机与所述储气部件电连接；所述压差传感器用于检测所述封闭空间内的气压，并将检测信号发送至所述工控机；所述工控机根据所述检测信号控制所述储气部件。

8.根据权利要求7所述的冲击强度测试系统，其特征在于，所述储气部件中的气体为空气、氦气、氮气或氧气中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的冲击强度测试系统，其特征在于，所述温控装置控制的温度范围为-100℃至200℃。

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