炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置，包括試件、套筒、上擊柱、中擊柱、下擊柱和底座。本發明分別在中擊柱、下擊柱和套筒的不同位置加工臺階螺紋通孔，用于安裝傳感器，從而實現對炸藥裝藥在沖擊壓縮過程中軸向和側面的力學響應同時進行監測，傳感器的測壓端面與炸藥裝藥直接接觸，可以真實反映炸藥裝藥不同壁面處的力學響應特性。
【專利說明】炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置
【技術領域】
[0001] 本發明屬于火炸藥實驗室試驗裝置【技術領域】，涉及一種火炸藥壁面壓力監測試驗 裝置特別涉及一種用于監測炸藥裝藥試件在沖擊壓縮過程中不同壁面處應力的試驗裝置。
【背景技術】
[0002] 彈體內部裝填有高能炸藥，在服役過程中（發射、侵徹等），炸藥受到慣性沖擊壓 縮作用，炸藥的響應首先表現為動力學響應，進而影響其起爆性質和爆轟性能，因此，炸藥 裝藥在沖擊壓縮過程中的力學響應監測，已成為武器研制部門關心的重點問題之一。
[0003] 目前，國內已建立大型落錘加載裝置、低速氣炮模擬實驗裝置、小型后坐沖擊模擬 實驗裝置等，能夠實現不同強度的加載，用于研究炸藥裝藥在沖擊壓縮過程中的應力響應。 然而，在這些實驗中，對于炸藥裝藥僅采用間接測量軸向平均應力的方法，用于表征炸藥裝 藥在沖擊壓縮過程中的力學響應，且未對炸藥裝藥試件側面應力進行監測。例如，《炸藥 裝藥在落錘撞擊下的應力測試方法研究》2013年力學計量測試技術學術交流會論文專集， 2013年.公開了一種炸藥裝藥在撞擊作用下的應力響應測試方法，該方法中應力傳感器分 別安裝于試驗裝置上部及底部，但均未與炸藥端面直接接觸，所測應力經過多個界面的傳 遞，已不能真實反映炸藥裝藥壁面的力學響應特性。尤其是分步壓裝等新型裝藥方式的出 現，由于裝藥工藝本身決定了炸藥裝藥不同部位存在較大的密度差，故軸向平均應力更不 能代表炸藥的真實力學響應特性。
【發明內容】
[0004] 為了克服現有技術的不足和缺陷，本發明提供一種監測炸藥裝藥在沖擊壓縮過程 中壁面壓力的試驗裝置，可以對炸藥裝藥上部、底部、側面應力同時進行監測，而且傳感器 的測壓端面與炸藥裝藥直接接觸，可以真實反映炸藥裝藥不同壁面處的力學響應特性。
[0005] 本發明提供的炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置，包括試件、套筒和底座，上擊 柱、中擊柱和下擊柱；套筒為圓筒體，其內部依次安裝有上擊柱、中擊柱、試件和下擊柱，試 件、上擊柱、中擊柱和下擊柱的外徑均與套筒內徑相等，套筒側壁帶有兩個軸向對稱的臺階 螺紋通孔，臺階螺紋通孔正對試件側壁面；試件上端有中擊柱，為圓柱體結構，在其軸向中 心和邊沿處各帶有一個臺階螺紋通孔；中擊柱上端有上擊柱，其為上端帶有U型凹槽的圓 柱體結構，在其中心和邊沿處各帶有一個通孔，中心及邊沿處的通孔分別與中擊柱中心及 邊沿處的臺階螺紋通孔共軸線；試件下端安裝有下擊柱，為一端帶有U型凹槽的圓柱體，在 其中心和邊沿處各帶有一個臺階螺紋通孔；套筒下端安裝有底座，為一端帶有內法蘭的圓 筒體，內法蘭內壁與下擊柱外壁接觸，底座側壁加工有圓形通孔；所述臺階螺紋通孔用于安 裝壓力傳感器。
[0006] 本發明的技術效果體現在以下幾個方面：
[0007] 1)本發明可以對炸藥裝藥在沖擊壓縮過程中軸向和側面的力學響應同時進行監 測，可以更全面的反應炸藥的力學響應特性。
[0008] 2)本發明可以對炸藥裝藥在沖擊壓縮過程中上下端面邊沿處的力學響應進行監 測，可以反應炸藥沿徑向的力學響應特性分布情況。
[0009] 3)本發明在監測炸藥裝藥壁面壓力時，與炸藥端面直接接觸，可以真實反映炸藥 裝藥壁面的力學響應特性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發明的炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置結構示意圖。
[0011] 圖2是本發明中上擊柱的結構示意圖。
[0012] 圖3是本發明中中擊柱的結構示意圖。
[0013] 圖4是本發明中套筒的結構示意圖。
[0014] 圖5是本發明中下擊柱的結構示意圖。
[0015] 圖6是本發明中底座的結構示意圖。
[0016] 圖中的標號分別表示：1、上擊柱,2、中擊柱，3、試件，4、套筒，5、下擊柱，6、底座， 1-1、中心通孔，1-2、邊沿通孔，1-3、U型凹槽，2-1、臺階螺紋通孔，2-2、臺階螺紋通孔，4-1、 臺階螺紋通孔，4-2、臺階螺紋通孔，5-1、臺階螺紋通孔，5-2、臺階螺紋通孔，5-3、U型凹槽， 6-1、圓形通孔。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，需要說明的是本發明不局 限于以下具體實施例，凡在本發明技術方案基礎上進行的同等變換均在本發明的保護范圍 內。
[0018] 如圖1-圖6所示，本實施例給出一種炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置，包括 試件3、套筒4和底座6,其特征在于，該結構還包括上擊柱1、中擊柱2和下擊柱5 ;套筒4 為鋼制圓筒體，其內部依次安裝有上擊柱1、中擊柱2、試件3和下擊柱5,試件3、上擊柱1、 中擊柱2和下擊柱3的外徑均與套筒4的內徑相等，套筒4側壁帶有兩個軸向對稱的臺階 螺紋通孔4-1和4-2,臺階螺紋通孔4-1和4-2均正對試件側壁面；壓力傳感器分別安裝于 臺階螺紋通孔4-1、4-2中，壓力傳感器測壓端面與套筒4內表面平齊；試件3上端有中擊柱 2,為圓柱體結構，在其軸向中心和距中心2/3半徑處分別加工有臺階螺紋通孔2-1和2-2 ; 中擊柱2上端有上擊柱1，上擊柱1為上端帶有U型凹槽1-3的圓柱體結構，在其軸向中心 和距中心2/3半徑處分別加工有直徑為4_的中心通孔1-1和邊沿通孔1-2,中心通孔1-1 及邊沿通孔1-2分別與中擊柱2的中心臺階螺紋通孔2-1和邊沿臺階螺紋通孔2-2共軸線， U型凹槽1-3的環形部分軸線及半徑與中心通孔1-1相同；試件3下端安裝有下擊柱5,下 擊柱5為一端帶有U型凹槽5-3的圓柱體，在其軸向中心和距中心2/3半徑處分別加工有臺 階螺紋通孔5-1和5-2 ;套筒4下端安裝有底座6,底座6為一中心孔為臺階孔的圓筒體，內 徑大的一端側壁加工有圓形通孔6-1，其另一端的內徑比下擊柱5的外徑大Imm ;所述臺階 螺紋通孔4-1、2-1、2-2、5-1、5-2的大內徑處尺寸為〇16，螺紋處尺寸為組2，均用于安裝壓 力傳感器。上擊柱1、中擊柱2和試件3和下擊柱5的高度之和比套筒4的高度高約60mm。
[0019] 本實施例中，所述套筒4為鋼制圓筒，其內部依次安裝有上擊柱1、中擊柱2、試件 3和下擊柱5,試件3、上擊柱1、中擊柱2和下擊柱5的外徑均與套筒4的內徑相等；套筒4 側壁帶有兩個軸向對稱的臺階螺紋通孔4-1、4-2,臺階螺紋通孔4-1、4-2正對試件3的側壁 面。
[0020] 所述上擊柱1為高強度鋼制圓柱體結構，一端帶有U型凹槽1-3,軸向中心和距中 心2/3半徑處分別加工有直徑為4_的中心通孔1-1和邊沿通孔1-2,中心通孔1-1及邊沿 通孔1-2分別與中擊柱2的中心臺階螺紋通孔2-1和邊沿臺階螺紋通孔2-2共軸線，U型 凹槽1-3的環形部分軸線及半徑與中心通孔1-1相同；上擊柱1與套筒4之間H7/g6間隙 配合，安裝于中擊柱2的臺階螺紋通孔2-1和2-2中的傳感器的引線從上擊柱1對應的中 心通孔1-1與邊沿通孔1-2中穿出，并從U型凹槽1-3中引出與測試儀器連接，使得上擊柱 1上表面受到沖擊時，傳感器的引線不發生損壞。
[0021] 所述中擊柱2為高強度鋼制圓柱體結構，在其軸向中心和距中心2/3半徑處分別 加工有臺階螺紋通孔2-1和2-2,中擊柱的高度比傳感器高度約高2mm ;中擊柱2與套筒4 之間H7/g6間隙配合，壓力傳感器安裝于臺階螺紋通孔2-1和2-2中，壓力傳感器測壓端面 與中擊柱2端面平齊。
[0022] 所述下擊柱5為一端帶有U型凹槽5-3的圓柱體，在其軸向中心和距中心2/3半 徑處分別加工有臺階螺紋通孔5-1和5-2 ;下擊柱5與套筒4之間H7/g6間隙配合，壓力傳 感器安裝于臺階螺紋通孔5-1和5-2中，壓力傳感器測壓端面與下擊柱5端面平齊，傳感器 的導線從U型凹槽5-3中穿出，使得下擊柱5受到沖擊時，傳感器的導線不發生損壞。
[0023] 所述底座6為一中心孔為臺階孔的圓筒體，內徑大的一端側壁加工有直徑為4mm 的圓形通孔6-1，另一端的內徑比下擊柱5的外徑大1mm，底座6的高度與下擊柱5露出套 筒的高度相等。
[0024] 所述傳感器根據使用時實際的壓力來選擇型號及量程。本實施例選用SYC系列膜 片式石英壓力傳感器，軸向壁面應力監測用傳感器量程選用O-lOOOMPa，側壁面應力監測用 傳感器量程選用0_800MPa。
[0025] 本發明的使用方法及工作原理如下：將套筒4放置于底座6上，并將下擊柱5、試 件3、中擊柱2依次安裝于套筒4內，并確保套筒4側壁上的臺階螺紋通孔4-1、4-2正對試 件3的側壁面；其次，用502膠水將中擊柱2、下擊柱5與套筒4的內壁粘結在一起，以確保 中擊柱2、下擊柱5和試件3之間緊密接觸；然后，利用扭矩扳手將傳感器可靠安裝于對應 的臺階螺紋通孔2-1、2-2、4-1、5-1、5-2中，可在傳感器測試端面涂抹一薄層的硅脂，以確 保傳感器測試端面與試件3緊密接觸；最后，在中擊柱2的上端安裝上擊柱1，傳感器的引 線通過中心通孔1-1、1-2及U型凹槽1-3、5-3引出，確保傳感器的導線不被擠壓。試驗中， 將裝配完成的炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置放置于固定平臺上，通過沖擊模擬裝置 對上擊柱1進行加載后，通過上擊柱1和中擊柱2對試件3進行加載，與此同時，安裝于各 壁面的傳感器能夠監測試件3各壁面及壁面不同位置處的壓力信號。
[0026] 本發明的炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置可以對炸藥裝藥在沖擊壓縮過程 中各壁面及壁面不同位置處的力學響應同時進行監測，傳感器測試端面與炸藥端面直接接 觸，可以真實反映炸藥裝藥壁面的力學響應特性。試驗結果表明，在試樣及樣彈結構不變的 前提下，利用400kg重錘分別從0. 5m和Im處自由下落，撞擊模擬樣彈，傳統間接測量的軸 向平均應力明顯低于炸藥端面所受應力，本發明的炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置可 以更全面、更真實的反應炸藥裝藥在沖擊壓縮過程中的力學響應特性。
[0027]
【權利要求】
1. 一種炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置，包括試件（3)、套筒（4)和底座（6)，其特 征在于，還包括上擊柱（1)、中擊柱（2)和下擊柱（5);所述套筒（4)為圓筒體，其內部依次 安裝有上擊柱（1)、中擊柱（2)、試件（3)和下擊柱（5)，試件（3)、上擊柱（1)、中擊柱（2)和 下擊柱（3)的外徑均與套筒（4)的內徑相同，套筒（4)側壁帶有兩個軸向對稱的臺階螺紋 通孔（4-1)和（4-2)，臺階螺紋通孔（4-1)和（4-2)均正對試件側壁面；試件（3)上端有中 擊柱（2)，為圓柱體結構，在其軸向中心和邊沿處加工有臺階螺紋通孔（2-1)和（2-2);中擊 柱（2)上端有上擊柱（1)，其為上端帶有U型凹槽（1-3)的圓柱體結構，在其中心和邊沿處 加工有通孔（1-1)和（1-2)，通孔（1-1)和（1-2)分別與臺階螺紋通孔（2-1)和（2-2)共軸 線；試件（3)下端安裝有下擊柱（5)，為一端帶有U型凹槽（5-3)的圓柱體，在其中心和邊 沿處加工有臺階螺紋通孔（5-1)和（5-2);套筒（4)下端安裝有底座￠)，為一端帶有內法 蘭的圓筒體，內法蘭內壁與下擊柱（5)外壁接觸，底座（6)側壁加工有圓形通孔（6-1);臺 階螺紋通孔（2-1)、（2-2)、（4-1)、（4-2)、（5-1)、（5-2)用于安裝壓力傳感器。
2. 如權利要求1所述炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置，其特征在于，所述上擊柱 (1) 為高強度鋼制圓柱體結構，一端帶有U型凹槽（1-3)，軸向中心和距中心2/3半徑處 分別加工有直徑為4mm的中心通孔（1-1)和邊沿通孔（1-2)，中心通孔（1-1)及邊沿通孔 (1-2)分別與中擊柱（2)的中心臺階螺紋通孔（2-1)和邊沿臺階螺紋通孔（2-2)共軸線，U 型凹槽（1-3)的環形部分軸線及半徑與中心通孔（1-1)相同；上擊柱（1)與套筒（4)之間 H7/g6間隙配合，安裝于中擊柱（2)的臺階螺紋通孔（2-1)和（2-2)中的傳感器的引線從上 擊柱（1)對應的中心通孔（1-1)與邊沿通孔（1-2)中穿出，并從U型凹槽（1-3)中引出與 測試儀器連接，使得上擊柱（1)上表面受到沖擊時，傳感器的引線不發生損壞。
3. 如權利要求1所述炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置，其特征在于，所述中擊柱 (2) 為高強度鋼制圓柱體結構，在其軸向中心和距中心2/3半徑處分別加工有臺階螺紋通 孔（2-1)和（2-2)，中擊柱的高度比傳感器高度約高2mm;中擊柱（2)與套筒（4)之間H7/ g6間隙配合，壓力傳感器安裝于臺階螺紋通孔（2-1)和（2-2)中，壓力傳感器測壓端面與中 擊柱（2)端面平齊。
4. 如權利要求1所述炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置，其特征在于，所述下擊柱 (5)為一端帶有U型凹槽（5-3)的圓柱體，在其軸向中心和距中心2/3半徑處分別加工有臺 階螺紋通孔（5-1)和（5-2);下擊柱（5)與套筒（4)之間H7/g6間隙配合，壓力傳感器安裝 于臺階螺紋通孔（5-1)和（5-2)中，壓力傳感器測壓端面與下擊柱（5)端面平齊，傳感器的 導線從U型凹槽（5-3)中穿出，使得下擊柱（5)受到沖擊時，傳感器的導線不發生損壞。
5. 如權利要求1所述炸藥裝藥試件壁面壓力監測試驗裝置，其特征在于，所述底座6為 一中心孔為臺階孔的圓筒體，內徑大的一端側壁加工有直徑為4mm的圓形通孔6-1，另一端 的內徑比下擊柱5的外徑大0. 5_，底座6的高度與下擊柱5露出套筒的高度相等。
【文檔編號】G01N3/313GK104237033SQ201410478470
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優先權日:2014年9月18日
【發明者】屈可朋, 肖瑋, 王世英, 許志峰, 李亮亮, 何超 申請人:西安近代化學研究所
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