本發(fā)明涉及動(dòng)力學(xué)爆炸分離沖擊環(huán)境試驗(yàn)與觀測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化裝置。

背景技術(shù)：

某型號(hào)火箭三四級(jí)級(jí)間段在飛行過程中上端面和下端面分別采用爆炸螺栓和切割方式進(jìn)行爆炸分離，該過程經(jīng)歷了嚴(yán)酷的爆炸沖擊環(huán)境。三四級(jí)級(jí)間段沖擊測量數(shù)據(jù)表明，三四級(jí)在爆炸分離過程中的爆炸沖擊環(huán)境惡劣，沖擊響應(yīng)譜量級(jí)最高在20000g以上。三四級(jí)級(jí)間段結(jié)構(gòu)緊湊、儀器設(shè)備多，產(chǎn)品安裝位置沖擊量級(jí)與高可靠性要求矛盾較突出，這些產(chǎn)品能否承受該爆炸沖擊環(huán)境，對(duì)整個(gè)火箭的設(shè)計(jì)可靠性是至關(guān)重要的，可能導(dǎo)致儀器設(shè)備失靈、數(shù)據(jù)傳輸中斷，甚至發(fā)射失敗等問題。三四級(jí)級(jí)間段儀器設(shè)備多，進(jìn)行單機(jī)試驗(yàn)周期長，成本高，無法滿足該型號(hào)研制進(jìn)度需要，該型號(hào)明確提出了整艙級(jí)爆炸沖擊環(huán)境考核試驗(yàn)。

地面考核試驗(yàn)按試件分為單機(jī)級(jí)和整艙級(jí)試驗(yàn)。對(duì)于小型設(shè)備的研制和鑒定、驗(yàn)收試驗(yàn)一般采用單機(jī)試驗(yàn)，而對(duì)于連接關(guān)系復(fù)雜的系統(tǒng)或多系統(tǒng)聯(lián)機(jī)考核試驗(yàn)一般采用整艙級(jí)試驗(yàn)完成。整艙級(jí)試驗(yàn)即可較真實(shí)模擬產(chǎn)品的安裝方式、系統(tǒng)間連接關(guān)系，還可以較真實(shí)模擬艙內(nèi)不同安裝點(diǎn)的沖擊傳遞關(guān)系。

對(duì)于整艙級(jí)試驗(yàn)一般采用在正式艙段結(jié)構(gòu)上啟爆真實(shí)分離裝置的方式來產(chǎn)生要求的環(huán)境，但是，這種方法無法滿足增加沖擊量級(jí)的要求。并且每次分離都造成結(jié)構(gòu)破壞，修復(fù)分離結(jié)構(gòu)的消耗巨大。采用真實(shí)艙段結(jié)構(gòu)進(jìn)行考核試驗(yàn)，成本高、難度大。目前，國內(nèi)整艙結(jié)構(gòu)高量級(jí)沖擊響應(yīng)譜試驗(yàn)技術(shù)研究較少，缺乏相關(guān)資料及經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)有的爆炸沖擊試驗(yàn)?zāi)芰?，特別是整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)手段的試驗(yàn)加載方法、譜型控制不完善，無法完全滿足新型號(hào)的研制需要。為滿足型號(hào)發(fā)展需求，亟需開展整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化技術(shù)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)手段的試驗(yàn)加載方法、譜型控制不完善，無法完全滿足新型號(hào)的研制需要的問題，提供了一種將激勵(lì)源設(shè)計(jì)加載、三向非均勻分布式加載環(huán)、整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)條件三者融合設(shè)計(jì)，能夠滿足整艙級(jí)爆炸沖擊模擬試驗(yàn)多個(gè)控制點(diǎn)、多個(gè)方向沖擊響應(yīng)譜型覆蓋性， 加載譜型與實(shí)測曲線拐點(diǎn)頻率、沖擊譜量級(jí)基本相似并全覆蓋實(shí)測曲線要求的整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化裝置。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化裝置，包括三向非均勻分布式加載環(huán)、柔性導(dǎo)爆索、邊界繩索、三四級(jí)級(jí)間段柱段、三四級(jí)間間段錐段、邊界模擬裝置、測量系統(tǒng)和波形發(fā)生器；邊界繩索安裝在三四級(jí)級(jí)間段柱段的上端；三四級(jí)間間段錐段與三四級(jí)級(jí)間段柱段為一整體結(jié)構(gòu)；三向非均勻分布式加載環(huán)安裝在三四級(jí)級(jí)間段柱段與三四級(jí)間間段錐段過渡處的外側(cè)；柔性導(dǎo)爆索安裝在三向非均勻分布式加載環(huán)上；波形發(fā)生器位于三向非均勻分布式加載環(huán)和柔性導(dǎo)爆索之間；邊界繩索安裝在邊界模擬裝置上；測量系統(tǒng)安裝在三四級(jí)級(jí)間段柱段上。

如上所述的三向非均勻分布式加載環(huán)整體為圓環(huán)形，在圓環(huán)形的上部設(shè)置有多個(gè)加載環(huán)與級(jí)間段連接對(duì)接孔，在圓環(huán)形下部的外表面上設(shè)置有柔性導(dǎo)爆索安裝聚能槽；三向非均勻分布式加載環(huán)通過加載環(huán)與級(jí)間段連接對(duì)接孔與三四級(jí)級(jí)間段柱段通過螺栓連接；三向非均勻分布式加載環(huán)整體采用A3鋼制成。

如上所述的柔性導(dǎo)爆索固定在柔性導(dǎo)爆索安裝聚能槽內(nèi)部，柔性導(dǎo)爆索將波形發(fā)生器壓緊在柔性導(dǎo)爆索安裝聚能槽內(nèi)。

如上所述的柔性導(dǎo)爆索固定在三向非均勻分布式加載環(huán)的內(nèi)表面上，柔性導(dǎo)爆索將波形發(fā)生器壓緊在三向非均勻分布式加載環(huán)的內(nèi)表面，三向非均勻分布式加載環(huán)將柔性導(dǎo)爆索和波形發(fā)生器壓緊在三四級(jí)級(jí)間段柱段的外表面上。

如上所述的邊界繩索采用鋼絲繩實(shí)現(xiàn)。

如上所述的邊界模擬裝置由基座和橫梁組成，基座與地面基礎(chǔ)連接，橫梁與基座連接，橫梁的下端與吊葫蘆連接，邊界繩索掛接在吊葫蘆上；邊界模擬裝置整體采用鑄鋼實(shí)現(xiàn)。

如上所述的測量系統(tǒng)包括Dewetron數(shù)據(jù)采集器、測量電纜、電荷放大器、沖擊加速度傳感器和電荷—電壓轉(zhuǎn)換模塊；沖擊加速度傳感器安裝在三四級(jí)級(jí)間段柱段的外表面上，通過電纜與電荷放大器的一端連接；電荷放大器的另一端通過電纜與電荷—電壓轉(zhuǎn)換模塊的一端連接；電荷—電壓轉(zhuǎn)換模塊的另一端與Dewetron數(shù)據(jù)采集器連接。

如上所述的波形發(fā)生器采用毛氈和橡膠組成。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明包括三向非均勻分布式加載環(huán)、柔性導(dǎo)爆索、邊界繩索、三四級(jí)級(jí)間段柱段、三四級(jí)間間段錐段、邊界模擬裝置、測量系統(tǒng)和波形發(fā)生器。本發(fā) 明能夠?qū)崿F(xiàn)整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)沖擊響應(yīng)譜量級(jí)28000g；設(shè)計(jì)了全新三向非均勻分布式加載環(huán)可實(shí)現(xiàn)三方向能量非均勻分布式加載控制且同時(shí)產(chǎn)生較高的爆炸沖擊環(huán)境；實(shí)現(xiàn)了整艙級(jí)爆炸沖擊模擬試驗(yàn)多控制點(diǎn)、多方向沖擊響應(yīng)譜型覆蓋性，加載譜型與實(shí)測曲線拐點(diǎn)頻率、沖擊譜量級(jí)基本相似并全覆蓋實(shí)測曲線；實(shí)現(xiàn)了整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化的融合控制及參數(shù)調(diào)節(jié)；采用本裝置，解決了國家某重點(diǎn)運(yùn)載火箭型號(hào)三四級(jí)級(jí)間段整艙爆炸沖擊試驗(yàn)問題，為型號(hào)研制工作提供了有效的支撐。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化裝置的三向非均勻分布式加載環(huán)的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化裝置的三向非均勻分布式加載環(huán)的仰視圖；

圖4是本發(fā)明的整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化裝置的三向非均勻分布式加載環(huán)的A1向剖視圖；

圖5是本發(fā)明的整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化裝置的三向非均勻分布式加載環(huán)的A2向剖視圖。

其中：1.三向非均勻分布式加載環(huán)，2.柔性導(dǎo)爆索，3.邊界繩索，4.三四級(jí)級(jí)間段柱段，5.三四級(jí)間間段錐段，6.邊界模擬裝置，7.測量系統(tǒng)，101.加載環(huán)與級(jí)間段連接對(duì)接孔，102.柔性導(dǎo)爆索安裝聚能槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。

如圖1所示，一種整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化裝置，包括三向非均勻分布式加載環(huán)1、柔性導(dǎo)爆索2、邊界繩索3、三四級(jí)級(jí)間段柱段4、三四級(jí)間間段錐段5、邊界模擬裝置6、測量系統(tǒng)7和波形發(fā)生器。邊界繩索3安裝在三四級(jí)級(jí)間段柱段4的上端。三四級(jí)間間段錐段5與三四級(jí)級(jí)間段柱段為一體結(jié)構(gòu)。三向非均勻分布式加載環(huán)1安裝在三四級(jí)級(jí)間段柱段4與三四級(jí)間間段錐段5過渡處的外側(cè)。三向非均勻分布式加載環(huán)1用于實(shí)現(xiàn)柔性導(dǎo)爆索三方向能量非均勻分布式加載控制且同時(shí)產(chǎn)生爆炸沖擊環(huán)境。柔性導(dǎo)爆索2安裝在三向非均勻分布式加載環(huán)1上。柔性導(dǎo)爆索2用于爆炸激勵(lì)源。波形發(fā)生器位于三向非均勻分布式加載環(huán)1和柔性導(dǎo)爆索2之間。波形發(fā)生器用于控制 加載譜型。邊界繩索3安裝在邊界模擬裝置6的下端。邊界繩索3和邊界模擬裝置6用于固定整個(gè)裝置。測量系統(tǒng)7安裝在三四級(jí)級(jí)間段柱段4的上。測量系統(tǒng)7用于測量爆炸產(chǎn)生的沖擊加速度。

如圖2至圖5所示，三向非均勻分布式加載環(huán)1整體為圓環(huán)形，在圓環(huán)形的上部設(shè)置有多個(gè)加載環(huán)與級(jí)間段連接對(duì)接孔101，在圓環(huán)形下部的外表面上設(shè)置有柔性導(dǎo)爆索安裝聚能槽102。三向非均勻分布式加載環(huán)1通過加載環(huán)與級(jí)間段連接對(duì)接孔101與三四級(jí)級(jí)間段柱段4通過螺栓連接。三向非均勻分布式加載環(huán)1整體采用A3鋼制成。

柔性導(dǎo)爆索2可以固定在柔性導(dǎo)爆索安裝聚能槽102內(nèi)部，柔性導(dǎo)爆索2將波形發(fā)生器壓緊在柔性導(dǎo)爆索安裝聚能槽102內(nèi)。柔性導(dǎo)爆索2也可以固定在三向非均勻分布式加載環(huán)1的內(nèi)表面上，柔性導(dǎo)爆索2將波形發(fā)生器壓緊在三向非均勻分布式加載環(huán)1的內(nèi)表面，三向非均勻分布式加載環(huán)1將柔性導(dǎo)爆索2和波形發(fā)生器壓緊在三四級(jí)級(jí)間段柱段4的外表面上。

邊界繩索3采用鋼絲繩實(shí)現(xiàn)。

邊界模擬裝置6由基座和橫梁組成，基座與地面基礎(chǔ)連接，橫梁與基座連接，橫梁的下端與吊葫蘆連接，邊界繩索3掛接在吊葫蘆上。邊界模擬裝置6整體采用鑄鋼實(shí)現(xiàn)。

測量系統(tǒng)7包括Dewetron數(shù)據(jù)采集器、測量電纜、電荷放大器、沖擊加速度傳感器和電荷—電壓轉(zhuǎn)換模塊。沖擊加速度傳感器安裝在三四級(jí)級(jí)間段柱段4的外表面上，通過電纜與電荷放大器的一端連接。電荷放大器的另一端通過電纜與電荷—電壓轉(zhuǎn)換模塊的一端連接。電荷—電壓轉(zhuǎn)換模塊的另一端與Dewetron數(shù)據(jù)采集器連接。

波形發(fā)生器采用毛氈和橡膠組成。

試驗(yàn)開始后，首先通過邊界繩索3與三四級(jí)級(jí)間段柱段4與三四級(jí)間間段錐段5連接，固定在邊界模擬裝置6。然后將測量系統(tǒng)7中的沖擊加速度傳感器安裝在三四級(jí)級(jí)間段柱段4上，檢查沖擊加速度傳感器信號(hào)是否正常，并對(duì)測量系統(tǒng)7的整個(gè)工作狀態(tài)進(jìn)行檢查。測量系統(tǒng)正常后，則安裝三向非均勻分布式加載環(huán)1、波形發(fā)生器和柔性導(dǎo)爆索2和雷管，最后將整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)與邊界模擬裝置6連接。連接完成后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，所有分系統(tǒng)工作正常后準(zhǔn)備進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)開始時(shí)，起爆雷管引爆柔性導(dǎo)爆索2，測量系統(tǒng)7獲取三四級(jí) 級(jí)間段柱段4上的沖擊加速度數(shù)據(jù)。對(duì)采集的沖擊加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行沖擊響應(yīng)譜分析，通過調(diào)整邊界狀態(tài)，三向非均勻分布式加載環(huán)1的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸及其與三四級(jí)級(jí)間段柱段4的連接方式，柔性導(dǎo)爆索2中炸藥的種類、分布形式、爆炸當(dāng)量及波形發(fā)生器，聚能槽102的槽深、結(jié)構(gòu)尺寸、位置等來控制沖擊響應(yīng)譜型，實(shí)現(xiàn)整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化。

本發(fā)明包括三向非均勻分布式加載環(huán)1、柔性導(dǎo)爆索2、邊界繩索3、三四級(jí)級(jí)間段柱段4、三四級(jí)間間段錐段5、邊界模擬裝置6、測量系統(tǒng)7和波形發(fā)生器。采用整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)加載與譜型控制一體化裝置可實(shí)現(xiàn)多控制點(diǎn)、多方向沖擊響應(yīng)譜型覆蓋性，加載譜型與實(shí)測曲線拐點(diǎn)頻率、沖擊譜量級(jí)基本相似并全覆蓋實(shí)測曲線，所產(chǎn)生的沖擊響應(yīng)譜最高量級(jí)約為28000g，拐點(diǎn)頻率在1500Hz-3500Hz之間。完全滿足試驗(yàn)技術(shù)要求。實(shí)施表明，該方法可應(yīng)用于航天運(yùn)載和導(dǎo)彈武器等型號(hào)整艙級(jí)爆炸沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)效果顯著。

上面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。本發(fā)明中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。