一种装药跌落模型实验装置和方法与流程

本申请属于爆炸物安全性能参数实验技术领域，涉及一种装药跌落模型实验装置和方法，主要用于实现装药跌落安全性评估，可以为各种类型弹药的储存、运输和使用安全性评估、以及制定防护措施提供技术和数据支持。

背景技术

弹药在其生产、勤务处理和使用过程中往往会遇到很多意外的刺激，如撞击、受热、意外跌落、振动等，这些刺激因素是导致弹药性能降低，甚至是发生意外点火事故的重要原因。意外跌落和撞击是相对危险且出现频率较高的危险因素，为了将这类意外刺激导致的事故降低到最小范围，研究人员开展了大量的研究工作，并制定了多种考核性实验，如公路运输实施的3米跌落实验，海运实施的12米跌落实验等，这些标准实验的建立对于弹药的使用安全性具有积极作用，但是仍然没有从根本上解决弹药意外跌落和撞击安全性。主要原因就是现有的实验方法和评估标准都是表象的、通过性的，对于弹药中的危险源火炸药装药性能关注不够，装药意外跌落过程中的受力、形变和点火特性仍然是根据事故发生后的外在现象进行分析、推断得出的，没有准确、定量的实验数据支撑，总体而言，现有的研究模式和实验方法存在如下两方面的问题：

(1)通过性标准实验无法反应火炸药装药意外跌落或撞击过程中的本质特性，使得相关防护措施的制定无科学、合理的依据；

(2)现有的研究方法实施难度较大，实验成本较高，并且实验获得的数据存在不定量、不全面的现实问题。

火炸药装药的意外跌落和撞击安全性直接关系到弹药的安全性，目前的研究方法难以彻底解决这类实际问题，因此急需一种装药跌落模型实验装置和方法，通过科学、合理的等效模型实验获得和装药性能直接关联的定量数据，为装药安全性设计和防护措施制定提供依据。

技术实现要素：

针对现有的试验装置和方法存在的缺陷或不足，本申请提供一种装药跌落模型实验装置和方法，基本原理是根据重力势能等效原理建立对应不同落高的装药跌落实验装置和方法。本申请具有通用性强、成本低廉、操作简便的优势，能够满足火药、炸药装药的跌落实验要求，能够为装药设计提供技术保障。

为了实现上述目标，本申请采用如下技术解决方案：一种装药跌落模型实验装置和方法，其特征在于：所述装置包含配重1、壳体2、传感器3、数据线4、样品5和存储器6，该装置整体为套筒式圆柱体结构，所述配重1由筒体1-1、端盖a1-2构成，所述筒体1-1和端盖a1-2通过螺纹连接，所述壳体2由筒体b2-1、端盖b2-2和端盖c2-3构成，所述筒体b2-1在开口端设有内螺纹，所述端盖b2-2和端盖c2-3都是平底锅形状，所述端盖b2-2的开口端设有一个深度2mm的缺口，用于引出数据线4，所述端盖b2-2设有外螺纹，所述端盖b2-2通过螺纹固定在所述筒体b(2-1)上，所述端盖b2-2和端盖c2-3自由连接，所述壳体2封闭在所述配重1内部，所述样品5填满所述壳体2内部空腔，所述传感器3嵌在所述样品5内部，使用的传感器3可以是热电偶、应变片，或者加速度计，所述数据线4一端连接所述传感器3，另一端穿过所述端盖b2-2开口端的缺口连接所述存储器6，所述存储器6放置在所述端盖b2-2和端盖c2-3形成的组合件内部空腔中，用于记录跌落和撞击过程中传感器捕获的数据；

一种装药跌落模型实验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、按照重力势能等效原理即e＝mgh确定配重1、壳体2的总质量，其中装置实际实验时的高度h应不大于2米，以此为主要输入设计实验装置；

步骤二、按照由内到外的顺序进行装配，首先将传感器3嵌入到样品5中，然后在壳体2的内表面涂抹一层工业硅油，将样品5和传感器3整体放到壳体2中；

步骤三、将端盖b2-2拧到筒体b2-1上，将存储器6放置到所述端盖b2-2中，将数据线4一端连接存储器6，所述端盖c2-3盖在所述端盖b2-2上将所述存储器6封闭，数据线4另一端连接传感器3，将壳体2整体放入筒体a1-1中，然后盖上端盖a1-2；

步骤四、将实验装置整体升高至预定高度，然后使其自由落体撞击地面，传感器3测量数据，存储器6记录数据，跌落实验结束后取出存储器6读取数据。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

(1)样品5中嵌入的传感器3能够实时测量跌落过程中的加速度，落地撞击过程中的撞击力，以及样品发生点火后的局部温度变化，实现了装药跌落安全性参数全面、定量化测量；

(2)利用重力势能等效原理，通过改变配重1的重量，可以有效控制实验过程中跌落高度，大大降低了操作难度，实验成本大幅度降低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是试验装置剖面图，1-配重，2-壳体，3-传感器，4-数据线，5-样品，6-存储器；

图2是配重剖面图，1-1-筒体a，1-2-端盖a；

图3是壳体剖面图，2-1-筒体b，2-2-端盖b，2-3-端盖c。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明，但实施例不是对发明的限定：

实施例1

本实施例中，设计实验装置，模拟20kg装药3米跌落撞击过程，其中炸药质量10kg，测量撞击过程中样品的受力。

根据重力势能等效原则，设计实验跌落高度1米，需要60kg的装置，其中炸药质量10kg，配重和壳体质量50kg。具体计算方法如下：

e＝m1gh1＝m2gh2

其中下标“1”代表实际要求，本实施例m1＝20kg，h1＝3m，下标“2”代表模型实验参数，本实施例m2＝60kg，h2＝1m。

实验装置包含配重1、壳体2、传感器3、数据线4、样品5和存储器6，该装置整体为套筒式圆柱体结构，配重1和壳体2材质为q235钢材，存储器6为闪存式弹载存储器，所述配重1由筒体1-1、端盖a1-2构成，所述筒体1-1和端盖a1-2通过螺纹连接，所述壳体2由筒体b2-1、端盖b2-2和端盖c2-3构成，所述筒体b2-1在开口端设有内螺纹，所述端盖b2-2和端盖c2-3都是平底锅形状，所述端盖b2-2的开口端设有一个深度2mm的缺口，用于引出数据线4，所述端盖b2-2设有外螺纹，所述端盖b2-2通过螺纹固定在所述筒体b(2-1)上，所述端盖b2-2和端盖c2-3自由连接，所述壳体2封闭在所述配重1内部，所述样品5填满所述壳体2内部空腔，如果还存在较小的缝隙，需要进一步补充样品，确保填满整个空间，所述传感器3嵌在所述样品5内部，使用的传感器3是应变片，应变片先用耐热树脂封装，然后嵌入到样品中，所述数据线4一端连接所述传感器3，另一端穿过所述端盖b2-2开口端的缺口连接所述存储器6，所述存储器6放置在所述端盖b2-2和端盖c2-3形成的组合件内部空腔中，用于记录跌落和撞击过程中传感器捕获的数据；

实验步骤如下：

步骤一、按照重力势能等效原理即e＝mgh确定配重1、壳体2的总质量，其中装置实际实验时的高度h2为1米；

步骤二、按照由内到外的顺序进行装配，首先将传感器3嵌入到样品5中，然后在壳体2的内表面涂抹一层工业硅油，将样品5和传感器3整体放到壳体2中；

步骤三、将端盖b2-2拧到筒体b2-1上，将存储器6放置到所述端盖b2-2中，将数据线4一端连接存储器6，所述端盖c2-3盖在所述端盖b2-2上将所述存储器6封闭，数据线4另一端连接传感器3，将壳体2整体放入筒体a1-1中，然后盖上端盖a1-2；

步骤四、将实验装置整体升高至离地1米的高度，然后使其自由落体撞击地面，传感器3测量数据，存储器6记录数据，跌落实验结束后取出存储器6读取数据。

实施例2

本实施例中，设计实验装置，模拟10kg装药12米跌落撞击过程，测量撞击过程中样品内部温度。

根据重力势能等效原则，设计实验跌落高度2米，需要60kg的装置，其中炸药质量10kg，配重和壳体质量50kg。具体计算方法如下：

e＝m1gh1＝m2gh2

其中下标“1”代表实际要求，本实施例m1＝10kg，h1＝12m，下标“2”代表模型实验参数，本实施例m2＝60kg，h2＝2m。

实验装置包含配重1、壳体2、传感器3、数据线4、样品5和存储器6，该装置整体为套筒式圆柱体结构，配重1和壳体2材质为q235钢材，存储器6为闪存式弹载存储器，所述配重1由筒体1-1、端盖a1-2构成，所述筒体1-1和端盖a1-2通过螺纹连接，所述壳体2由筒体b2-1、端盖b2-2和端盖c2-3构成，所述筒体b2-1在开口端设有内螺纹，所述端盖b2-2和端盖c2-3都是平底锅形状，所述端盖b2-2的开口端设有一个深度2mm的缺口，用于引出数据线4，所述端盖b2-2设有外螺纹，所述端盖b2-2通过螺纹固定在所述筒体b(2-1)上，所述端盖b2-2和端盖c2-3自由连接，所述壳体2封闭在所述配重1内部，所述样品5填满所述壳体2内部空腔，如果还存在较小的缝隙，需要进一步补充样品，确保填满整个空间，所述传感器3嵌在所述样品5内部，使用的传感器3是应变片，应变片先用耐热树脂封装，然后嵌入到样品中，所述数据线4一端连接所述传感器3，另一端穿过所述端盖b2-2开口端的缺口连接所述存储器6，所述存储器6放置在所述端盖b2-2和端盖c2-3形成的组合件内部空腔中，用于记录跌落和撞击过程中传感器捕获的数据；

实验步骤如下：

步骤一、按照重力势能等效原理即e＝mgh确定配重1、壳体2的总质量，其中装置实际实验时的高度h2为2米；

步骤二、按照由内到外的顺序进行装配，首先将传感器3嵌入到样品5中，然后在壳体2的内表面涂抹一层工业硅油，将样品5和传感器3整体放到壳体2中；

步骤三、将端盖b2-2拧到筒体b2-1上，将存储器6放置到所述端盖b2-2中，将数据线4一端连接存储器6，所述端盖c2-3盖在所述端盖b2-2上将所述存储器6封闭，数据线4另一端连接传感器3，将壳体2整体放入筒体a1-1中，然后盖上端盖a1-2；

步骤四、将实验装置整体升高至离地2米的高度，然后使其自由落体撞击地面，传感器3测量数据，存储器6记录数据，跌落实验结束后取出存储器6读取数据。