一种气动加速撞击实验方法
【专利摘要】本发明公开了一种气动加速撞击实验方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）安装及调试气动加速撞击实验装置；（2）安装及调试测试仪器；（3）向高压气室充气；（4）启动测试仪器，同时接通电磁阀的电源，大质量撞击体沿加速管加速后撞击被测体；（5）通过测试仪器读取测试结果。本发明不仅步骤简单，操作方便，大质量撞击体可重复使用，还能通过测试仪器读取多种动态撞击参数，因此能有效地测试在8m/s～80m/s速度（即时速28.8km～288km）范围内，2kg～5kg重物对火炸药的意外撞击，或质量1kg～5kg物体撞击有机玻璃窗等意外事件的危害效果，因此适合推广使用。
【专利说明】一种气动加速撞击实验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种撞击实验方法，尤其涉及一种气动加速撞击实验方法。
【背景技术】
[0002]在火炸药运输事故或其它意外事故中，火药、炸药由于大质量物体意外撞击，将会导致燃烧、爆炸等意外事故，造成重大人员伤亡及财产损失。另外，高速运行中的汽车、火车有机玻璃窗，也可能由于一定质量物体的意外撞击而导致事故，造成重大人员伤亡及财产损失。
[0003]在8m/s?80m/s速度(即时速28.8km?288km)范围内，对可重复使用、精确定位2kg?5kg重物对火炸药或其他材料的意外撞击,或质量Ikg?5kg物体撞击有机玻璃窗等意外事件的危害效果，尚无有效的测试方法。目前通常的作法是采用一次性的0.5kg以下小质量弹丸以速度高于80m/s的撞击试验、可重复使用的5kg大质量锤在8m/s以下速度的撞击实验或采用一次性的5kg左右撞击体高于80m/s的撞击实验,该类试验方法无法简便、精确有效地评估带构型火炸药或有机玻璃在质量Ikg?5kg物体以8m/s?80m/s速度意外撞击下的危险响应。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服目前没有有效的测试方法，而通常采用0.5kg以下小质量弹丸以速度高于80m/s的撞击试验或米用一次性的质量5kg撞击体在8m/s以下速度的撞击实验，但是，该类试验方法可克服目前测试方法无法简便、高效评估带预定构型火炸药或有机玻璃窗体在质量Ikg?5kg物体以8m/s?80m/s速度意外撞击时的危险响应的缺陷，提供一种不仅定位精准、步骤简单、便于操作，而且撞击体可重复使用，能有效地测试在Sm/s?80m/s速度(即时速28.8km?288km)范围内，Ikg?5kg重物对火炸药、有机玻璃窗体意外撞击，还能有效地测试5kg物体撞击有机玻璃窗或其他材料的等意外事件的危害效果的气动加速撞击实验方法。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0006]一种气动加速撞击实验方法，包括以下步骤:
[0007]( I)安装及调试气动加速撞击实验装置；
[0008]( 2 )安装及调试测试仪器；
[0009](3)向高压气室充入预定压力气体(氢气等危险气体除外)；
[0010](4)启动测试仪器，同时接通电磁阀的电源，大质量撞击体沿加速管加速后撞击被测体；
[0011](5)通过测试仪器读取测试结果。
[0012]其中，步骤(4)中当被测体前端没有设置传力机构时大质量撞击体加速并穿过防爆罐右端的安装口后直接撞击被测体；当被测体前端设置有传力机构时大质量撞击体加速后通过传力杆撞击被测体。[0013]步骤(I)包括以下步骤:
[0014](Ia)调试电磁诱导阀，并将大质量撞击体安装在加速管中的预定位置；
[0015](Ib)调试防爆罐与靶板，并使大质量撞击体保持与靶板以及防爆罐的安装口的垂直关系;
[0016](Ic)将被测体安装在固定夹具上；
[0017]为了更好地实现本发明，步骤(2 )中的测试仪器包括测试大质量撞击体速度的光电测试仪，测试被测体所受的动态压力的传感器和示波器以及与该传感器配套的信号转换器，所述传感器则安装在步骤(Ic)中的被测体上。
[0018]为了确保效果，当被测体前端设有传力杆时还需要安装传力机构，并使传力杆的端面与大质量撞击体的端面对中贴合；在所述传力机构上还预先安装有脉宽调节器。
[0019]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0020](I)本发明的气动加速撞击实验方法不仅定位精准、步骤简单，操作方便，大质量撞击体可重复使用，还能通过测试仪器读取多种动态撞击参数，因此能有效地测试在Sm/s?80m/s速度(即时速28.8km?288km)范围内，2kg?5kg重物对火炸药的意外撞击,或质量Ikg?5kg物体撞击有机玻璃窗或其他材料意外事件的危害效果。
[0021](2)本发明通过调试防爆罐与靶板，并使大质量撞击体保持与防爆罐内靶板右端面的垂直关系，从而可使撞击体加速后沿近似直线的路径撞击传力杆，在不使用传力机构时，撞击体可直接穿过防爆罐的安装口，然后保证作用力以与靶板垂直的方向撞击安装在靶板上的被测体。
[0022](3)本发明的测试仪器包括测试大质量撞击体速度的光电测试仪，测试被测体所受的动态压力、位移的传感器以及与该传感器配套的应变放大器、示波器，所述传感器则安装在步骤(Ic)中的被测体上。通过光电测试仪则可测试并显示大质量撞击体的撞击速度，通过传感器则可感应被测体被撞击时所受到的动态压力、位移，同时，传感器将其感应到的动态压力、位移信息传递至示波器，通过示波器则可直观的读取动态压力信息。
[0023](4)本发明的实验方法中当被测体前端设有传力机构时在安装被测体前还需要安装传力机构，并使传力机构中的传力杆的端面与大质量撞击体的端面可以轴线对中贴合，从而使大质量撞击体通过该传力杆能有效地撞击被测体；同时，在所述传力机构上还预先安装有脉宽调节器，通过该脉宽调节器可方便调节大质量撞击体对被测体的作用时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的整体结构示意图。
[0025]图2为本发明的被测体前端设置有传力机构时的整体结构示意图。
[0026]其中，附图中的附图标记所对应的名称为:
[0027]I一底座,2—防爆iil, 3一加速管,4一闻压气室,5—大质量撞击体，6—被测体，7—靶板，8—固定夹具，9 一传力机构，10 —电磁诱导阀，11 一支架，12—传力机构支架。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明:
[0029]实施例1[0030]如图1所示，本发明使用的气动加速撞击实验装置，主要由底座I组成，在所述底座I上还设有加载组件。所述加载组件包括加速管3，为了便于牢固支撑加速管3，在所述底座I上还设有支架11，所述加速管3则固定在支架11。同时，在所述加速管3内部还安装有大质量撞击体5，且该加速管3的前端为开放端，且所述大质量撞击体5设置在加速管3的后端。本发明的大质量撞击体5为大质量锤或大质量弹丸，也可以是与大质量锤或大质量弹丸类似的部件。为了便于向大质量撞击体5提供动力，在所述加速管3的右端面连接处还设有高压气室4。
[0031]使用时，可使用空气压缩机或高压气罐等装置向高压气室4充入预定压力的气体。为了便于自动开启高压气室4，使高压气室4中的高压气体进入加速管3中迅速膨胀后推动大质量撞击体5沿加速管3加速运动，撞击体5到达加速管3左端口时达到预定速度，在所述加速管3与高压气室4之间还设有开启高压气室4的电磁诱导阀10。使用时，接通电磁诱导阀10的电源，则可迅速开启高压气室4。
[0032]同时，在所述底座I上还设有防爆罐2，所述防爆罐2固定在底座I上，且该防爆罐2具有多个安装口，以便于使用时安装其他部件。在所述防爆罐2内部则设置有靶板7，同时，在该靶板7上还设有固定夹具8，在所述固定夹具8上则安装被测体6，所述大质量撞击体5加速后则穿过防爆罐2的安装口并撞击被测体6。
[0033]本发明的气动加速撞击实验方法不仅测试精度高、操作简单，而且成本低廉，大质量撞击体可重复使用，其底座上设有防爆罐，被测体则设置在防爆罐中，通过该防爆罐可有效防护30gTNT爆炸当量，从而防止实验过程中发生意外事故。大质量撞击体设置在加速管中，使用时开启高压气室而使高压气体迅速膨胀并推动大质量撞击体以对大质量撞击体进行加速，使大质量撞击体达到测试要求的速度后撞击被测体，即可使用测试仪器测试大质量撞击体的运动速度以及被测体被撞击时所受到的动态压力，从而能有效地测试在Sm/s?80m/s速度(即时速28.8km?288km)范围内，对于2kg?5kg重物对火炸药的意外撞击，或在Ikg?5kg物体撞击带预定构形有机玻璃窗等材料在意外事件的危害效果。
[0034]实验前，需要先安装及调试气动加速撞击实验装置，首先调试电磁诱导阀10，使电磁诱导阀10能可靠地开启高压气室4，并将大质量撞击体5安装在加速管3中的预定位置上。然后调试防爆罐2与靶板7，使大质量撞击体5保持与靶板7以及防爆罐2的右端口的垂直关系，即使大质量撞击体5能沿安装口的中心线运动，并使其作用力垂直作用在靶板7上。然后将被测体6安装在固定夹具8上，并将固定夹具8精确安装在靶板7上。本实施例中使用的被测体6为带预定构形的火药、炸药或有机玻璃，该被测体6也可以是其他物品。
[0035]接下来需要安装及调试测试仪器，所述的测试仪器包括测试大质量撞击体5运动速度的光电测试仪，测试被测体6所受的动态压力的传感器和示波器以及与该传感器配套的信号转换器。所述的传感器安装在被测体6上，以便于感应被测体6受到撞击时的动态压力、位移，该传感器将感应到的动态压力、位移信息传递至信号转换器，并通过信号转换器将信号进行转换后再传递至示波器，示波器则将该动态压力、位移进行显示、存储，以便于实验人员采集该测试数据。
[0036]然后使用充气装置向高压气室4中充入预定压力气体，本实施例中使用的介质气体为氮气或氦气，该介质气体也可以是除氢气以外的其他气体。接下来即可启动光电测速仪以及示波器等测试仪器，同时接通电磁阀10的电源并开启高压气室4，高压气室4中的高压气体迅速膨胀并推动大质量撞击体5沿加速管3迅速加速并沿近似直线的路径运动，然后大质量撞击体5穿过防爆罐2上的安装口后直接撞击被测体6。被测体6上的传感器则将撞击过程中被测体6受到的动态压力、位移信息传递至示波器，而光电测试速仪则将大质量撞击体5运动过程中的速度进行测试后显示，通过该示波器与光电测试速仪则可直接读取测试结果。
[0037]实施例2
[0038]如图2所示，本实施例中的整体结构与实施例1基本相同，唯一不同点仅在于在所述被测体6前端还设置有传力机构，所述传力机构包括设置在被测体6前端的传力机构9以及支撑该传力机构9的传力结构支架12，所述传力机构9包括传力杆以及连接在传力杆上的缓冲器。所述传力机构9撞击的被测体6设置在固定夹具8上，且传力杆还能沿传力结构支架12左右精确移动。
[0039]本实施例在被测体6安装在固定夹具8上并将固定夹具8安装在靶板7上右端面前需要安装传力机构，并使传力杆的端面与大质量撞击体5的端面对中贴合，以使大质量撞击体5撞击传力杆时其接触面积最大。在所述传力机构9上还可以预先安装有脉宽调节器，以便于调节大质量撞击体5对被测体6撞击的作用时间。
[0040]测试时,大质量撞击体5加速后首先撞击传力机构9上的传力杆，传力杆受到大质量撞击体5的撞击后撞击脉宽调节器和被测体6,从而将大质量撞击体5的撞击力传递至被测体6，即可使大质量撞击体5不直接作用在被测体6上，从而可保护大质量撞击体5的作用端不因被测体6损坏。
[0041]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种气动加速撞击实验方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)安装及调试气动加速撞击实验装置； (2)安装及调试测试仪器； (3)向高压气室充气； (4)启动测试仪器，同时接通电磁阀的电源，大质量撞击体沿加速管加速后撞击被测体； (5)通过测试仪器读取测试结果。
2.按照权利要求1所述的一种气动加速撞击实验方法，其特征在于，步骤(4)中当被测体前端没有设置传力机构时大质量撞击体加速并穿过防爆罐上的安装口后直接撞击被测体；当被测体前端设置有传力机构时大质量撞击体加速后通过传力机构撞击被测体。
3.按照权利要求1或2所述的一种气动加速撞击实验方法，其特征在于，步骤(I)包括以下步骤: (Ia)调试电磁诱导阀，并将大质量撞击体安装在加速管中的预定位置； (Ib)调试防爆罐与靶板，并使大质量撞击体保持与靶板以及防爆罐的安装口的垂直关系; (Ic)将被测体安装在固定夹具上。
4.按照权利要求3所述的一种气动加速撞击实验方法，其特征在于:步骤(2)中的测试仪器包括测试大质量撞击体速度的光电测试仪，测试被测体所受的动态压力、位移的传感器和示波器以及与该传感器配套的信号转换器，所述传感器则安装在步骤(Ic)中的被测体上。
5.按照权利要求4所述的一种气动加速撞击实验方法，其特征在于:当被测体前端设有传力机构时在安装完被测体前还需要安装传力机构，并使传力杆的端面与大质量撞击体的端面对中贴合；在所述传力机构上还预先安装有脉宽调节器。
【文档编号】G01N3/307GK103471943SQ201310424872
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】花成, 于劭钧, 张艳丽, 赵学峰, 李宗兵 申请人:中国工程物理研究院化工材料研究所