圆柱形装药近场能量分布特性测试方法
【技术领域】
[0001]本发明属于爆炸冲击测试技术领域，主要涉及一种测量圆柱形装药近场能量输出分布特性的方法，具体是一种测量圆柱形装药爆炸后使周围铝块被抛掷距离并计算铝块动能分布进而得到圆柱形装药能量分布规律的方法。
【背景技术】
[0002]由于防空反导战斗部一般为圆柱形，研究圆柱形装药在各种情况下的能量输出分布规律，对于指导战斗部设计，提高炸药能量利用率有很大意义。目前对圆柱形炸药装药近场能量输出分布规律的试验研究一般是测量冲击波超压分布并对时间积分得到冲量分布，但由于爆炸近场除强冲击波外还伴随强光热辐射、电磁脉冲等恶劣环境因素，普通超压传感器只能测量中远场超压而不能得到爆炸近场的超压数据，经过一定防护处理的传感器能够得到超压数据，但超压测量为动态测量，在几微秒至几十微秒时间内超压上升至几十至几千千帕，对测试系统提出了很高要求，且势必带来较大误差，利用超压-时间曲线进行积分后误差进一步扩大，计算得到的冲量值准确性难以保证。
【发明内容】
[0003]为了避免测量冲击波超压试验的诸多问题，本发明设计了一种无需进行动态测量、不受光热电磁脉冲等影响的爆炸近场冲量测试方法，可用于测量圆柱形炸药装药近场能量输出特性分布规律。
[0004]本发明步骤一:根据试验布局图布置试验装置，试验装置由圆柱形装药[I]、铝块
[2]、环形支架[3]、弹架[4]组成，其中弹架[4]置于中心，圆柱形装药[I]置于弹架[4]上，圆柱形装药[I]垂直放置或水平放置，当垂直放置时可以测量圆柱形装药横剖面(周向)的能量分布规律，当水平放置时可以测量圆柱形装药竖剖面的能量分布规律，圆柱形装药的炸药种类不限，起爆方式不限，装药量范围为1.5kg?3kg，长径比为1.5?2;以圆柱形装药[I]中心为圆心，周围布置一定半径的360°环形支架[3]，环形支架[3]半径为0.5m/kg1/3?1.2m/kg1/3，当测量对称能量场时，可以在对称轴两侧分别布置不同半径的180°半环形支架;招块[2]尺寸为5cmX 1cmX 10cm，以5cmX 1cm的面正对爆心竖直放置，密布于环形支架[3]上，调整弹架[4]高度和环形支架[3]高度使铝块[2]质心与圆柱形装药[I]质心位于同一水平面上，此高度应大于0.5m/kg1/3以避免地面反射的影响。
[0005]步骤二:用万用表检查起爆线导电性能，先接通，再断开，重复两到三次，观察两种状态下万用表显示电阻值是否发生变化，若有变化则起爆线导电性能良好；用雷管表测试雷管是否完好，方法同上。
[0006]步骤三:装入起爆雷管，撤离至掩体内准备起爆。
[0007]步骤四:起爆。
[0008]步骤五:以爆心为原点，以圆柱形装药对称轴为基准线，用卷尺测量各铝块被抛掷的距离S1。铝块被抛掷后做自由落体运动，铝块的速度为
[0009]Vi= (S1-R)/(2H/g)1/2
[0010]其中，R和H分别为铝块质心的初始半径(即环形支架半径)和高度;g为重力加速度，g = 9.8m/s2。
[0011]招块的动能为
[0012]Ei=mvi2/2
[0013]其中，m为铝块质量。
[0014]由铝块动能的分布规律可以得到圆柱形装药近场能量分布规律。由计算过程可知，误差来源于距离的测量，相较于超压测量试验，此误差较小。
[0015]本发明的实现还在于:铝块尺寸为5cmX1cmX 1cm，该形状的铝块落地后不易发生翻滚，从而影响抛掷距离的测量准确度。为测量铝块抛掷距离，测试场地地面必须平整柔软，使铝块落地时不发生翻转，影响抛掷距离的测量。
[0016]本发明相比于冲击波超压测量试验，具有如下优势:1.不受爆炸近场光热辐射和电磁脉冲等影响;2.不需要进行动态测量，只需测量静态数据，误差较小，测量方便。
【附图说明】
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[0017]图1是测量对称起爆方式下圆柱形装药竖剖面能量分布规律的装置示意图，a为俯视图，13为竖剖面，1-圆柱形装药，2-铝块，3-环形支架，4-弹架。
[0018]图2是测量偏心起爆方式下圆柱形装药横剖面能量分布规律的装置示意图(俯视图)，1-圆柱形装药，2-铝块，3-环形支架，4-弹架。
【具体实施方式】
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[0019]以下通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明不受下列实施例的限制。
[0020]实施例1:
[0021 ]为测量一端点起爆情况下圆柱形装药竖剖面能量分布规律，试验步骤如下:
[0022]步骤一:根据示意图进行靶场布置。试验布局如图1所示，圆柱形裸药柱为B炸药，密度为1.65g/cm3，半径为55mm，长度为180mm，长径比为1.64，质量为2.8kg。圆柱形装药横放在弹架上。以圆柱形装药对称轴为分界线，在两侧距离圆柱形装药中心0.8m( S卩0.57m/kgV3)和1.2m(g卩0.85m/kgV3)处分别放置180°半环形支架。铝块大小为5cmX10cmX10cm，以5cm X 1cm的面正对爆心竖直放置，密布于两个半环形支架上。利用激光投线仪校准使圆柱形装药质心和招块质心处于同一高度，高度为1.2m。
[0023]步骤二:用万用表检查起爆线导电性能是否完好，用雷管表测试雷管是否完好。
[0024]步骤三:在圆柱形装药一端面装入起爆雷管，确认无误后撤离至掩体内准备起爆。
[0025]步骤四:起爆。
[0026]步骤五:以爆心为原点，以圆柱形装药对称轴为基准线，用卷尺测量各铝块被抛掷的距离S1。根据距离计算各铝块的速度和动能，得到一端点起爆时圆柱形装药竖剖面能量分布规律，可知一端点起爆时前端面中心处能量最高，装药侧面中心处能量也较高，其次为起爆端面中心，装药侧面和端面交界处能量最低。
[0027]实施例2:
[0028]为测量中心点起爆情况下圆柱形装药竖剖面能量分布规律，试验步骤如下:
[0029]步骤一:根据示意图进行靶场布置。试验布局示意图如图1所示，圆柱形裸药柱为TNT炸药，密度为1.65g/cm3，半径为45mm，长度为180mm，长径比为2，质量为1.9kg。圆柱形装药横放在弹架上。以圆柱形装药对称轴为分界线，在两侧距离圆柱形装药中心0.62m(即0.5m/kgV3)和1.5m(即I.2m/kgV3)处分别放置180°半环形支架。铝块大小为5cm X 1cmX10cm，以5cmX 1cm的面正对爆心竖直放置，密布于两个半环形支架上。利用激光投线仪校准使圆柱形装药质心和招块质心处于同一高度，高度为1.5m。
[0030]步骤二用万用表检查起爆线导电性能是否完好，用雷管表测试雷管是否完好。
[0031]步骤三:装入中心管和起爆雷管，确认无误后撤离至掩体内准备起爆。
[0032]步骤四:起爆。
[0033]步骤五:以爆心为原点，以圆柱形装药对称轴为基准线，用卷尺测量各铝块被抛掷的距离S1。根据距离计算各铝块的速度和动能，得到中心点起爆时圆柱形装药竖剖面能量分布规律，可知中心点起爆时两个端面中心处能量最高，装药侧面中心处能量也较高，装药侧面和端面交界处能量最低。
[0034]实施例3:
[0035]为测量偏心±45°双线起爆情况下圆柱形装药横剖面能量分布规律，试验步骤如下:
[0036]步骤一:根据示意图进行靶场布置。试验布局如图2所示，圆柱形裸药柱为B炸药，密度为1.65g/cm3，半径为46mm，长度为138mm，长径比为1.5，质量为1.5kg。圆柱形装药竖放在弹架上。在距离圆柱形装药中心1.2m(S卩1.05m/kg1/3)处放置360°环形支架。铝块大小为5cmX 1cmX 10cm，以5cmX 1cm的面正对爆心竖直放置，密布于环形支架上。利用激光投线仪校准使圆柱形装药质心和招块质心处于同一高度，高度为1.2m。
[0037]步骤二用万用表检查起爆线导电性能是否完好，用雷管表测试雷管是否完好。
[0038]步骤三:装入起爆网络和起爆雷管，确认无误后撤离至掩体内准备起爆。
[0039]步骤四:起爆。
[0040]步骤五:以爆心为原点，以圆柱形装药对称轴为基准线，用卷尺测量各铝块被抛掷的距离S1。根据距离计算各铝块的速度和动能，得到偏心双线起爆时圆柱形装药横剖面能量分布规律，可知偏心起爆时沿装药周向越靠近起爆点能量越低，越远离起爆点能量越高。
【主权项】
1.一种圆柱形装药近场能量分布特性测试方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:根据试验布局图布置试验装置，试验装置由圆柱形装药[I]、铝块[2]、环形支架[3]、弹架[4]组成，所述弹架[4]置于中心，圆柱形装药[I]置于弹架[4]上，垂直放置或水平放置，当垂直放置时可以测量圆柱形装药横剖面(周向)的能量分布规律，当水平放置时可以测量圆柱形装药竖剖面的能量分布规律，圆柱形装药的炸药种类不限，起爆方式不限，装药量范围为2kg?3kg，长径比为1.5?2;以圆柱形装药[I]中心为圆心，周围布置一定半径的360°环形支架[3]，环形支架半径为0.5m/kg1/3?1.2m/kg1/3(此为比例距离，即距离除以装药质量的1/3次方)，当测量对称能量场时，可以在对称轴两侧分别布置不同半径的180°半环形支架，以测量不同距离处的能量分布;铝块[2]尺寸为5cmX 1cmX 1cm，以5cmX 1cm的面正对爆心竖直放置，密布于环形支架[3]上，调整弹架[4]高度和环形支架[3]高度使铝块[2]质心与圆柱形装药[I]质心位于同一水平面上，此高度应大于0.5m/kg1/3以避免地面反射的影响。 步骤二:用万用表检查起爆线导电性能是否完好，先接通，再断开，重复两到三次，观察两种状态下万用表显示电阻值是否发生变化，若有变化则起爆线导电性能良好；用雷管表测试雷管是否完好，方法同上； 步骤三:装入起爆雷管，人员撤离至掩体内准备起爆； 步骤四:起爆； 步骤五:用卷尺测量每一块铝块距离试验装置中心的水平距离S1，铝块被抛掷后做自由落体运动，铝块的速度为vi=(S1-R)/(2H/g)V2，其中R和H分别为铝块质心的初始半径和高度，g为重力加速度，g = 9.8m/s2，铝块的动能为Ei = mVi2/2，其中m为铝块质量，由铝块动能的分布规律可以得到圆柱形装药近场能量分布规律。
【专利摘要】本发明公开了一种圆柱形装药近场能量分布特性测试方法，解决了现有技术难以测量爆炸近场冲击波超压及冲量的问题。本发明步骤一：布置试验装置，试验装置由圆柱形装药[1]、铝块[2]、环状支架[3]、弹架[4]组成，弹架[4]置于中心，圆柱形装药[1]置于其上，周围布置一定半径的环形支架[3]，铝块[2]密布于环状支架上，铝块[2]质心与圆柱形装药质心位于同一水平面上；步骤二：用万用表检查起爆线导电性能是否完好，用雷管表测试雷管是否完好；步骤三：装入起爆雷管，准备起爆；步骤四：起爆；步骤五：用卷尺测量铝块抛掷距离，进行数据处理，得到圆柱形装药近场能量分布规律。本发明用于圆柱形炸药装药近场能量输出分布规律测试。
【IPC分类】G01N25/54
【公开号】CN105606650
【申请号】CN201610143373
【发明人】梁晓璐, 梁争峰, 唐成, 程淑杰, 郑雄伟
【申请人】西安近代化学研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月14日