目标的响应能量和响应冲量测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种目标的响应能量和响应冲量测试系统，适用于对毁伤目标的响应 分析，也适用于弹药爆轰后冲击波的传播特性分析。
【背景技术】
[0002] 弹药研究工作者对弹药爆炸后产生的冲击波经传播到达毁伤目标后，目标的响应 能量和响应冲量非常关心，因为这对弹药设计（包括炸药设计和战斗部设计等）非常重要。 在现阶段，评价弹药对目标作用能力大小的手段主要是利用压力传感器测试弹药（一般采 用无壳体的裸装炸药）爆轰不同距离处的冲击波的超压峰值、正压作用时间、冲量（黄来 法，温压药剂冲击波效应研究，南京理工大学硕士学位论文，2008年），该方法的缺点是测 试的是某一点的参数，并且测试误差很大，一般在10%以上。目前尚没有能够直观体现弹 药或炸药爆轰后的冲击波传播一段距离到达目标后，目标的响应能量和响应冲量的测试系 统。
[0003] 钟摆现象是一个非常重要的物理现象。在一定角度内，摆锤到达的最高位置势能 最大、动能为0 ;摆锤到达的最低位置势能为0、动能最大。当摆锤接收合适的能量发生响应 时，摆锤发生摆动，在一定角度内（当摆动角度小于30度时，测试精度较高），从摆锤到达的 最高位置可以推算摆接收到并响应的能量和冲量。
【发明内容】
[0004] 为克服现有评价手段的不足，利用钟摆原理，本发明提供了一种摆盘的响应能量 和响应冲量测试系统，利用摆的摆角大小评价摆盘接收的能量和冲量，适用于毁伤对目标 的响应分析，也适用于弹药爆轰后冲击波的传播特性分析。
[0005] 摆盘接收的能量（E)利用公式（1)计算：
[0006] E = mgl (1-cos a ) (1)
[0007] 式中，
[0008] m，摆盘的质量，单位为kg ;
[0009] g，重力加速度，单位为m/s2;
[0010] 1，摆长，指架轴与摆盘中心（重心）的距离，单位为m ;
[0011] α，摆角，单位为度。
[0012] 单位面积作用能量（Es)利用公式（2)计算：
[0013] Eii - γ (2)
[0014] 式中，
[0015] S，作用的面积；
[0016] 其它字母含义同上。
[0017] 炸药爆轰后冲击波作用于目标上的冲量（I)利用公式（3)计算：
:(3)
[0019] 式中字母含义同上。
[0020] 单位面积作用冲量（Is)利用公式（4)计算：
[0021] 二 I ( 4 )
[0022] 式中字母含义同上。
[0023] 本发明所述的测试系统，测试系统包括起爆系统及数据采集和处理系统，起爆系 统包括爆炸室2,试样架3,起爆器1，爆炸室2侧面开孔，试样架3位于爆炸室的中心位置， 用于固定炸药试样，起爆器1通过导线与炸药试样上的雷管线连接，用于起爆炸药试样；数 据采集和处理系统包括角度测量器4、摆盘5、测试摆支架6、轴座7、横轴8,测试摆支架6的 横轴8由竖直放置的两根立柱固定且立柱固定于轴座7上，横轴8水平放置于两根立柱上， 摆盘5由两根垂直于支架6的摆线固定，并正对爆炸室2侧面孔，角度测量器4固定于横轴 8上，并可由摆盘5带动，用于表征摆体转动的角度。
[0024] 所述的测试系统，角度测量器4包括刻度盘9,角度指针10,单向离合器11，单向离 合器11用于控制摆盘5只能向一个方向转动；角度指针10装配于横轴8上，由摆盘5转动 带动拨条18运动而转动，摆盘5回落时角度指针10则不动，配合刻度盘9用以指示摆盘5 转动的角度。
[0025] 所述的测试系统，角度测量器4包括角度传感器16,拨条18,数字处理系统19,角 度传感器16和拨条18装配于横轴8上，角度传感器16用于感应拨条18的转动角度；数字 处理系统19通过导线连接角度传感器16,用于处理角度传感器16的转动角度。
【附图说明】
[0026] 图1表示本发明的测试装置图，图1中：1、起爆器；2、爆炸室；3、吊药支架；4、角度 测量器；5、摆盘。
[0027] 图2表示一种测试系统，图2中：6、测试摆支架；7、轴座；8、横轴；9、刻度盘；10、角 度指针；11、单向离合器；12、摆环；13、插销；14、摆杆；15、摆座。
[0028] 图3表示另外一种测试系统，图2中：6、测试摆支架；7、轴座；8、横轴；12、摆环； 13、插销；14、摆杆；15、摆座；16、角度传感器；17、安装盘；18、拨条；19、数字处理系统。
【具体实施方式】
[0029] 实施例1
[0030] 所述的测试系统，其特征在于，测试系统包括起爆系统及数据采集和处理系统， 起爆系统包括爆炸室2,试样架3,起爆器1，爆炸室2侧面开孔，试样架3位于爆炸室的中心 位置，用于固定炸药试样，起爆器1通过导线与炸药试样上的雷管线连接，用于起爆炸药试 样；数据采集和处理系统包括角度测量器4、摆盘5、测试摆支架6、轴座7、横轴8,测试摆支 架6的横轴8由竖直放置的两根立柱固定且立柱固定于轴座7上，横轴8水平放置于两根 立柱上，摆盘5由两根垂直于支架6的摆线固定，并正对爆炸室2侧面孔，角度测量器4固 定于横轴8上，并可由摆盘5带动，用于表征摆体转动的角度。
[0031] 所述的测试系统，其特征在于，角度测量器4包括刻度盘9,角度指针10,单向离合 器11，单向离合器11用于控制摆盘5只能向一个方向转动；角度指针10装配于横轴8上， 由摆盘5转动带动拨条18运动而转动，摆盘5回落时角度指针10则不动，配合刻度盘9用 以指示摆盘5转动的角度。
[0032] 将测试系统的摆盘5与爆炸室2的开孔对齐，将装配有雷管的炸药放置于爆炸室 2中心的试样架3上，连接起爆线与起爆器1，起爆。
[0033] 当炸药爆轰后，爆轰冲击波（如果炸药离摆盘较近，还包括爆轰产物压迫空气）推 动摆盘5运动，单向离合器11上的拨块拨动角度指针10运动，到一定位置指针停止，刻度 盘9显示指针转动的角度α。根据角度指针10转动的角度α，通过公式2和公式4,计算 炸药爆轰后冲击波及爆炸产物作用于摆盘，摆盘响应的单位面积响应能量和单位面积响应 冲量。
[0034] 在本实施例中，摆盘重10. 0kg，直径0. 50m，摆长I. 5m。
[0035] 表1为某炸药爆炸后，得到的摆盘响应的单位面积响应能量和单位面积响应冲量 测试数据。
[0036] 表1摆盘响应能量和响应冲量测试数据
[0038] *采用t检验法，置信度取95 % (分析化学，武汉大学主编，1991年第二版，高等教 育出版社）。
[0039] 六次测试结果数据无显著性差异，相对标准偏差小于5%，因此，该测试系统数据 重现性较好。
[0040] 实施例2
[0041] 所述的测试系统，其特征在于，测试系统包括起爆系统及数据采集和处理系统， 起爆系统包括爆炸室2,试样架3,起爆器1，爆炸室2侧面开孔，试样架3位于爆炸室的中心 位置，用于固定炸药试样，起爆器1通过导线与炸药试样上的雷管线连接，用于起爆炸药试 样；数据采集和处理系统包括角度测量器4、摆盘5、测试摆支架6、轴座7、横轴8,测试摆支 架6的横轴8由竖直放置的两根立柱固定且立柱固定于轴座7上，横轴8水平放置于两根 立柱上，摆盘5由两根垂直于支架6的摆线固定，并正对爆炸室2侧面孔，角度测量器4固 定于横轴8上，并可由摆盘5带动，用于表征摆体转动的角度。
[0042] 所述的测试系统，其特征在于，角度测量器4包括角度传感器16,拨条18,数字处 理系统19,角度传感器16和拨条18装配于横轴8上，角度传感器16用于感应拨条18的转 动角度；数字处理系统19通过导线连接角度传感器16,用于处理角度传感器16的转动角 度。
[0043] 将测试系统的摆盘5与爆炸室2的开孔对齐，将装配有雷管的炸药放置于爆炸室 2中心的试样架3上，连接起爆线与起爆器1，起爆。
[0044] 当炸药爆轰后，爆轰冲击波推动摆盘5运动，角度传感器16获得拨条18的转动角 度的信号，通过数字处理系统读出摆盘转动角度α。根据摆盘转动的角度α，通过公式2 和公式4,计算炸药爆轰后冲击波及爆炸产物作用于摆盘，摆盘响应的单位面积响应能量和 单位面积响应冲量。
[0045] 在本实施例中，摆盘重2. 0kg，直径0· 25m，摆长I. 0m。
[0046] 表2为某炸药爆炸后，得到的摆盘响应的单位面积响应能量和单位面积响应冲量 测试数据。
[0047] 表2摆盘响应能量和响应冲量测试数据
[0049] *采用t检验法，置信度取95 % (分析化学，武汉大学主编，1991年第二版，高等教 育出版社）。
[0050] 六次测试结果数据无显著性差异，相对标准偏差小于5%，因此，该测试系统数据 重现性较好。
【主权项】
1. 一种目标的响应能量和响应冲量测试系统，其特征在于，测试系统包括起爆系统及 数据采集和处理系统，起爆系统包括爆炸室（2)，试样架（3)，起爆器（1)，爆炸室（2)侧面 开孔，试样架（3)位于爆炸室的中心位置，用于固定炸药试样，起爆器（1)通过导线与炸药 试样上的雷管线连接，用于起爆炸药试样；数据采集和处理系统包括角度测量器（4)、摆盘 (5)、测试摆支架（6)，轴座（7)、横轴（8)，测试摆支架（6)的横轴（8)由竖直放置的两根立柱 固定，且立柱固定于轴座（7 )上，横轴（8 )水平放置于两根立柱上，摆盘（5 )由两根垂直于支 架（6)的摆线固定，并正对爆炸室（2)侧面孔，角度测量器（4)固定于横轴（8)上，并可由摆 盘（5 )带动，用于表征摆体4转动的角度。2. 根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，角度测量器（4)包括刻度盘（9)，角度 指针（10)，单向离合器（11)，单向离合器（11)用于控制摆盘（5)只能向一个方向转动；角度 指针（10)装配于横轴（8)上，由摆盘（5)转动带动拨条（18)运动而转动，摆盘（5)回落时 角度指针（10)则不动，配合刻度盘（9)用以指示摆盘（5)转动的角度。3. 根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，角度测量器（4)包括角度传感器 (16)，拨条（18)，数字处理系统（19)，角度传感器（16)和拨条（18)装配于横轴（8)上，角度 传感器（16)用于感应拨条（18)的转动角度；数字处理系统（19)通过导线连接角度传感器 (16)，用于处理角度传感器（16)的转动角度。
【专利摘要】本发明提供一种目标的响应能量和响应冲量测试系统，其特征在于，测试系统包括起爆系统及数据采集和处理系统,起爆系统包括爆炸室(2)，试样架(3)，起爆器(1)；数据采集和处理系统包括角度测量器(4)，摆盘(5)，测试摆支架(6)，轴座(7)，横轴(8)。爆炸室(2)侧面开孔。系统适用于对毁伤目标的响应分析，也适用于弹药爆轰后冲击波的传播特性分析。
【IPC分类】G01L5/00, G01L5/14
【公开号】CN105043635
【申请号】CN201510411433
【发明人】张为鹏, 王晓峰, 赵省向, 段伯祯, 邢晓玲, 李文祥, 戴致鑫
【申请人】西安近代化学研究所
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月14日