一种薄壁圆筒式爆炸冲击波压力测试器及其装配方法

摘要

本发明公开了一种薄壁圆筒式爆炸冲击波压力测试器，包括：薄壁圆筒、中心支柱、上压盖和下压盖；薄壁圆筒套设在中心支柱的外周，二者之间预留设定量的变形空间；上压盖和下压盖结构相同，上压盖为中心设有台阶形通孔的圆柱体，上压盖和下压盖的大开孔端分别套设在薄壁圆筒的两端；中心支柱的两端中心沿轴向分别开设螺纹沉孔；在薄壁圆筒与上压盖相接的一端，紧固螺栓的螺杆端穿过上压盖后与中心支柱上的螺纹沉孔螺纹连接，将上压盖、薄壁圆筒和中心支柱压紧固定；在薄壁圆筒与下压盖相接的一端，紧固螺杆的螺帽端穿过下压盖后与中心支柱上的螺纹沉孔螺纹连接，将下压盖、薄壁圆筒和中心支柱压紧固定。

说明书

技术领域

本发明涉及冲击检测领域，具体涉及一种薄壁圆筒式爆炸冲击波压力测试器及其装配方法。

背景技术

炸药爆炸后对周围的破坏效应除了弹片毁伤外，主要体现在爆炸产生的冲击波对目标物的毁伤。为评价炸药爆炸对目标的毁伤效果，一是研究炸药爆炸时冲击波压力的规律，根据冲击波超压峰值随距离的衰减和某一点处冲击波随时间衰减的规律评价爆炸威力；二是直接研究作用目标在冲击载荷下的动力响应和破坏程度，以模拟目标的毁伤程度来评价爆炸威力。

传统检测炸药爆炸冲击波压力的电测系统较为复杂，并且由于冲击波的毁伤作用可能会对测试系统造成一定的损坏，测试系统中部分组件如压力传感器等价格昂贵，进而增加冲击检测工作的造价；同时，传统的模拟目标的测试分为两种：生物评价方法和结构毁伤评价法，生物评价方法成本较高，并且需要对生物进行病理分析才能得出毁伤效果，而结构毁伤评价法中，模拟目标受爆炸作用后变形或破坏，往往不能重复使用，造成较大浪费。鉴于上述这两种测试炸药爆炸冲击波压力的方法都有一定的局限性。因此，选择一种造价合理的材料和结构来评价爆炸威力和毁伤效应十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种薄壁圆筒式爆炸冲击波压力测试器及其装配方法，结构简单，根据薄壁圆筒的变形量能够准确评价爆炸冲击波的威力和毁伤效应。

本发明的测试器的技术方案为：一种薄壁圆筒式爆炸冲击波压力测试器，包括：薄壁圆筒、中心支柱、上压盖和下压盖；薄壁圆筒套设在中心支柱的外周，二者之间预留设定量的变形空间；上压盖和下压盖结构相同，上压盖为中心设有台阶形通孔的圆柱体，上压盖和下压盖的大开孔端分别套设在薄壁圆筒的两端；中心支柱的两端中心沿轴向分别开设螺纹沉孔；在薄壁圆筒与上压盖相接的一端，紧固螺栓的螺杆端穿过上压盖后与中心支柱上的螺纹沉孔螺纹连接，将上压盖、薄壁圆筒和中心支柱压紧固定；在薄壁圆筒与下压盖相接的一端，紧固螺杆的螺帽端穿过下压盖后与中心支柱上的螺纹沉孔螺纹连接，将下压盖、薄壁圆筒和中心支柱压紧固定。

作为一种优选方案，所述上压盖内的台阶形通孔的变径连接处采用坡面衔接。

作为一种优选方案，所述中心支柱为中间细两端粗的变径圆柱状。

作为一种优选方案，所述薄壁圆筒的壁厚为设定值。

作为一种优选方案，所述中心支柱的两端端部设置坡面段，其与上压盖和下压盖内的台阶形通孔的坡面配合。

作为一种优选方案，所述中心支柱两端的坡面段上均刻有V字形沟槽结构。

本发明的测试器的装配方法的技术方案为：一种薄壁圆筒式爆炸冲击波压力测试器的装配方法，分别采用上压盖、下压盖内台阶形通孔的坡面将薄壁圆筒的两端向中心支柱的两端的V字形沟槽内挤压，使薄壁圆筒的两端形成褶皱形式并压入中心支柱两端的V字形沟槽内，同时，中心支柱的两端分别与上压盖和下压盖内台阶形通孔过盈配合，从而实现将薄壁圆筒两端的端部与中心支柱的两端压紧固定，确保其受冲击时薄壁圆筒的两端与中心支柱的两端不脱落。

有益效果：

(1)本发明结构简单，各个组成部件均采用常用的零部件，中心支柱设计为中间细且两端粗的形状，有利于薄壁圆筒卡套在中心支柱上时为薄壁圆筒预留变形空间；中心支柱两端分别设计向轴心收缩的坡面，坡面上设计“V”型槽，有利于将薄壁圆筒的两端固定在中心支柱的两端。

(2)本发明的测试器装配使用方便、测试可靠、不受气候条件影响；本发明的测试器成本低，尤其对大范围多测点的动态爆炸冲击波的压力测试更为便利。

附图说明

图1为本发明测试器的结构示意图。

图2为本发明测试器的组装图。

图3为本发明测试器的剖面图。

图4为本发明的中心支柱图，(a)主视图，(b)剖视图，(c)俯视图。

图5为本发明的上压盖(或下压盖)图，(a)主视图，(b)剖视图，(c)俯视图。

图6为本发明的紧固螺栓图，(a)主视图，(b)剖视图。

图7为本发明的紧固螺杆图，(a)主视图，(b)剖视图。

图8为本发明的薄壁圆筒图，(a)装配前的主视图，(b)装配后的主视图，(c)装配前的俯视图，(d)装配后的俯视图。

图9为本发明静爆试验现场压力测试器布设图。

图10为本发明动爆试验现场压力测试器布设图。

其中，1-薄壁圆筒，2-中心支柱，3-上压盖，4-下压盖，5-紧固螺栓，6-紧固螺杆

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种薄壁圆筒式爆炸冲击波压力测试器及其装配方法，结构简单，根据薄壁圆筒的变形量能够准确评价爆炸冲击波的威力和毁伤效应。

如图1-8所示，该测试器包括：薄壁圆筒1、中心支柱2、上压盖3和下压盖4，薄壁圆筒1套设在中心支柱2的外周，上压盖3和下压盖4结构相同，以上压盖3为例介绍，上压盖3为中心设有台阶形通孔的圆柱体，该台阶形通孔的变径连接处采用坡面衔接，上压盖3和下压盖4的大开孔端分别套设在薄壁圆筒1的两端；中心支柱2的两端中心沿轴向分别开设螺纹沉孔，在薄壁圆筒1与上压盖3相接的一端，紧固螺栓5的螺杆端穿过上压盖3后与中心支柱2上的螺纹沉孔螺纹连接，将上压盖3、薄壁圆筒1和中心支柱2压紧固定；在薄壁圆筒1与下压盖4相接的一端，紧固螺杆6的螺帽端穿过下压盖4后与中心支柱2上的螺纹沉孔螺纹连接，将下压盖4、薄壁圆筒1和中心支柱2压紧固定。

具体地：薄壁圆筒1采用塑性较好金属材料，如铝、铜等材料，根据实际情况预设壁厚，用于同时满足质量轻且强度高的工程需要；中心支柱2采用钢性材料，为了和薄壁圆筒1装配后，便于为薄壁圆筒1留有受压变形的空间，中心支柱2设置为中间细两端粗的变径圆柱状。同时，中心支柱2的两端为了与上压盖3和下压盖4内的台阶形通孔配合，其两端外沿分别设有直面段和坡面段，两端的直面段对应的柱体段为中心支柱2的最大直径段，直面段的两端分别与坡面段相连，其中，中心支柱2两端部的坡面段与其两端端面分别相接，两端部的坡面段上均刻有V字形沟槽结构。

装配时，采用上压盖3、下压盖4内台阶形通孔的坡面将薄壁圆筒1的两端向中心支柱2的两端的V字形沟槽内挤压，使薄壁圆筒1的两端形成褶皱形式并压入中心支柱2两端的V字形沟槽内，同时，中心支柱2的两端分别与上压盖3和下压盖4内台阶形通孔过盈配合，从而实现将薄壁圆筒1两端的端部与中心支柱2的两端压紧固定，避免其受冲击时薄壁圆筒1的两端与中心支柱2的两端脱落，影响测试结果的精度；紧固螺栓5的螺帽端的外周和紧固螺杆6的外周面分别设有两个以上直面，便于装配时工具的卡紧安装；紧固螺杆6的螺杆端用于插入基座中，对该压力测试器进行固定。

测试前，根据设定材料和设定壁厚标定薄壁圆筒1的变形量与爆炸冲击波的冲击量之间的一一对应关系，测试时，当爆炸冲击波作用在薄壁圆筒1上时，薄壁圆筒1会产生相应的变形，压力越大变形越大，通过量取薄壁圆筒1设定位置处的最大变形量来反映特定位置处的爆炸冲击波的冲量值，进而准确评价爆炸冲击波的威力和毁伤效应。

如图9所示，当进行静态爆炸冲击波压力测试时，以爆源为中心(爆点)，按照设定的测试距离间隔，将该测试器布设在设定个不同直径的同心圆上，测试器通过紧固螺杆6的杆部竖直插入地下进行固定，薄壁圆筒1露于地面以上，引爆爆源，爆炸冲击波依次冲击设定在不同直径的同心圆上的测试器，分别测量不同测试器受到的冲量，进而根据不同同心圆上测试器受到的冲量大小来评价爆炸冲击波的威力和毁伤效应。

如图10所示，当进行动态爆炸冲击波压力测试时，由于爆源落点(爆点)的不确定性，在爆源的预估落点处采用井字形网格进行大范围的布设，即在每个网格的节点上布设该测试器，依据爆炸后实际爆点再测量各测试器相对爆点的距离，得到爆炸冲击波场，分别测量不同测试器受到的冲量，进而根据不同同心圆上测试器受到的冲量大小来评价爆炸冲击波的威力和毁伤效应。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。