宽脉冲高g值加速度试验系统和试验方法及应用技术方案

宽脉冲高g值加速度试验系统和试验方法及应用，属于冲击校准和试验技术领域，宽脉冲高g值加速度试验系统包括宽脉冲高g值加速度脉冲发生器、全光纤干涉速度测量仪、弹体软回收装置，试验方法是由爆燃发射药快速燃烧产生的气体推动弹丸在短管炮内产生幅值20000~150000g、脉冲宽度1~5ms的激励加速度脉冲信号，为高g值加速度计的校准及弹载电子仪器的抗冲击性能研究提供试验装置和试验方法；该试验装置和方法技术性能先进，可应用于：高g值加速度计的溯源性校准、弹载电子仪器在高g值冲击环境下的存活性研究等。该试验装置的优点是能够准确获取弹丸在发射过程中的加速度，并实现了射弹在高速飞行条件下的微损伤回收。现了射弹在高速飞行条件下的微损伤回收。现了射弹在高速飞行条件下的微损伤回收。

【技术实现步骤摘要】
宽脉冲高g值加速度试验系统和试验方法及应用


[0001]本专利技术公开的宽脉冲高g值加速度试验系统和方法，属冲击试验与校准
，具体涉及的是一种宽脉冲高g值加速度试验系统和试验方法以及该试验方法的应用。

技术介绍

[0002]现代战争中，许多具有重要战略价值的军事目标都转移到地下，而且都采取了坚固的防护措施，所以侵彻或钻地等先进攻坚武器的作用越来越突出，成为各军事大国竞相研制的对象。对这类侵彻武器而言，通过智能引信对起爆时机进行选择是充分发挥武器的最大毁伤威力的关键。由于在侵彻过程中引信等关键部件要经历持续时间数毫秒、幅值数万g的高幅值加速度过载，而这个高过载可能会导致引信部件的失效，造成不可挽回的损失，因此迫切需要一套宽脉冲高g值的加速度模拟设备来考核各部件的工作状态和生存能力，尽早发现问题，并采取措施解决，从而提高部件的在恶劣环境下的可靠性。
[0003]典型的冲击加速度模拟试验装置主要有Hopkinson杆、马歇特锤、跌落试验台、气体炮等。Hopkinson杆作为高g值激励脉冲的发生装置已被广泛地应用，它以压缩空气作动力源，通过不同的气压产生不同的过载值，最高过载值可达200000g，过载值和结构性能的测试比较方便，操作过程简便易行，不足之处是脉冲持续时间短，100000g以上时脉宽仅有几十微秒。马歇特锤通过锤头撞击铁砧，产生冲击加速度，模拟弹丸在撞击目标时引信受到的过载环境力，此时加速度脉冲的幅值可达50000g，但脉冲宽度也只手几微秒。跌落试验台是将被测试件安装与试验台上，将台面提升到一定高度，使试件和试验台自由跌落在弹性或塑性的波形发生器上，它们受到一个近似半正弦的加速度脉冲，峰值加速度可达100000g，持续时间为十几微秒。气体炮是利用高压气体推动弹丸沿炮管加速运动，与安装有加速度计的模块发生碰撞，改变接触面的材料以产生不同的幅值和持续时间的信号，气体炮装置所产生的加速度脉冲幅值一般在50000~150000g之间，脉冲持续时间在几十到几百微秒。这些装置的特点是加速度脉冲幅值较大时，脉冲持续时间很难达到毫秒级，因此对于幅值超过100000g、脉宽达到毫秒级的加速度，目前还没有任何装置可以实现。
[0004]射弹在高速（>1000m/s）进入静水的时刻，弹体会瞬间碎裂。为了完整可靠的回收弹体，需要降低水的密度，即泡沫水。到目前为止，已有各种类型的软回收方法，其中最完善的是分段泡沫水回收方法，但其缺点是结构复杂、不同密度的泡沫水不易生产。

技术实现思路

[0005]本专利技术设计了一种宽脉冲高g值加速度试验系统和方法，通过爆燃发射药快速燃烧产生的高压气体推动射弹，在短管炮内产生幅值20000~ 150000g、脉冲宽度1~5ms的激励加速度脉冲信号，为高g值加速度计的校准及弹载电子仪器的抗冲击性能研究提供试验装置和试验方法；该试验装置和方法技术性能先进，可应用于：高g值加速度计的溯源性校准、弹载电子仪器在高g值冲击环境下的存活性研究等。
[0006]为了解决现有的校准或实验系统：无法产生宽脉冲激励，而窄脉冲又容易激起传
感器的固有频率带来较大的校准误差；无法进行应用环境下的系统级校准；无法对弹载电子仪器进行应用环境下的模拟实验，本专利技术提供一种宽脉冲高g值加速度试验系统和方法。
[0007]本专利技术的技术方案包括宽脉冲高g值加速度试验系统和方法以及该方法的应用。
[0008]一种宽脉冲高g值加速度模拟试验系统，包括有：宽脉冲高g值加速度脉冲发生器、射弹加速度测量仪、弹体软回收装置，其特征在于所述的宽脉冲高g值加速度脉冲发生器是短管炮和模拟射弹；所述的射弹加速度测量仪是全光线速度干涉仪；所述的弹体软回收装置是多段式混合回收舱。
[0009]所述的短管炮内径为125mm或100mm，短管炮包括闭气加速段和排气加速段；闭气加速段管腔密闭，长度是10cm，排气加速段管壁开有泄压孔，长度是3m，预设排气孔的目的为了排出火药燃烧产生的高压气体，降低加速度脉冲下降沿的加速度幅值，减小射弹进入测试舱时的速度，降低回收难度；所述的模拟射弹，弹头呈120
°
锥角，并覆盖有高强度纤维材料，弹头顶部有平面，用于粘贴玻璃微珠原向反光片，内置弹载电子仪器（含被校加速度计），射弹总质量4~6kg。
[0010]所述射弹加速度测量仪，除全光纤速度干涉仪外，还包括其合作目标:位于加速度测量段轴线上的与轴线成45
°
角的反射镜、粘贴在射弹头部表面的反光片和超高速数据采集分析仪。反射镜通过支架安装在测速舱内，激光器（在全光纤速度干涉仪内）发出的光经反射镜后，偏转90
°
后入射到射弹头部的反光片，经反光片、反射镜后又回到干涉仪，与发射光产生干涉，由超高速数据采集分析仪采集干涉信号并解算出射弹的加速度。
[0011]所述弹体软回收装置，包括由气体阻尼、液气混合阻尼、液体阻尼、散体阻尼段和固体阻尼组成的多段式混合减速舱，其中气体阻尼为空气、液体阻尼为水、散体阻尼为细沙和锯末的混合物、固体阻尼为由橡胶和毛毡按层状结构组成的复合材料。所述的气体阻尼段、液气混合阻尼段、液体阻尼段设有进气阀或者进水阀；所述的散体阻尼段和固体阻尼段设有半圆管型舱盖，方便填装混合物和复合材料或取出射弹。
[0012]射弹在经过测速舱后，依次经过气体阻尼段、液气混合阻尼段、液体阻尼段、散体阻尼段，最后停留在固体阻尼段。多段式混合减速舱从左到右摩擦阻尼依次增大，保证射弹高速侵入时的阻力最小，低速时穿行是的阻尼变大，这样整个减速过程中弹载电子仪器受到的过载值不超过30000g，该过载由安装在射弹内部的弹载加速度测试仪全程记录。在气体阻尼段，通过改变气体阻尼段内气体的压力来改变气体的密度，进而改变射弹在该段的摩擦阻力；在液气混合阻尼段，可以通过调节空泡水的密度来改变射弹在该段的摩擦阻力，以适应不同发射速度的射弹的回收。
[0013]根据以上所述的宽脉冲高g值加速度模拟试验系统，技术特点还有：（1）宽脉冲高g值加速度模拟试验系统由爆燃发射药（如手枪发射药）快速燃烧产生的高压气体推动射弹，产生幅值20000~150000g、脉冲宽度1~5ms的加速度信号，形成脉冲高g值加速度模拟试验系统。
[0014]（2）对于质量4kg的射弹，可以产生150000g、1ms的最大幅值加速度脉冲，此时射弹的速度是1000m/s；对于质量6kg的射弹，可以产生20000g、5ms的最大脉宽加速度脉冲，此时射弹的速度是600m/s。
[0015]（3）该系统可以产生分别是20000g、60000g、100000g、150000g的不同脉宽的激励加速度脉冲，以适应高g值加速度传感器的溯源性校准。
[0016]高g值冲击加速度模拟试验方法是采用宽脉冲高g值加速度模拟试验系统，并通过改变短管炮内的发射药的种类和药量产生幅值20000~150000g、脉冲宽度1~5ms的激励加速度脉冲信号，并用全光线速度干涉仪及其合作目标反光片和反射镜、超高速数据采集分析仪来测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽脉冲高g值加速度模拟试验系统，包括：高g值加速度脉冲发生器、射弹加速度测量仪、弹体软回收装置，所述的宽脉冲高g值加速度脉冲发生器包括短管炮和模拟射弹,通过短管炮内的发射药快速燃烧产生高压气体推动弹体，产生幅值20000~150000g、脉冲宽度1~5ms的激励加速度信号；所述的射弹加速度测量仪包括全光线速度干涉仪；所述的弹体软回收装置是多段式混合回收舱；多段式混合回收舱依次由气体阻尼段、液气混合阻尼段、液体阻尼段、散体阻尼段和固体阻尼段组成。2.根据权利要求1所述的一种宽脉冲高g值加速度模拟试验系统，特征在于：所述短管炮包括闭气加速段和排气加速段；闭气加速段管腔密闭，排气加速段管壁开有泄压孔；所述模拟射弹内置弹载电子仪器，模拟射弹的弹头呈120
°
锥角，弹头顶部有平面，该平面用于粘贴玻璃微珠原向反光片。3.根据权利要求1或2所述的一种宽脉冲高g值加速度模拟试验系统，特征在于：所述射弹加速度测量仪，包括全光纤速度干涉仪、高速数据采集分析仪、位于加速度测量段轴线上且与轴线成45
°
角的反射镜、粘贴在射弹头部表面的反光片。4.一种宽脉冲高g值加速度模拟试验方法，特征在于：通过改变权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：范锦彪，祖静，高跃飞，王燕，裴东兴，张红艳，裴乾飞，曹咏弘，李新娥，尤文斌，张瑜，杜红棉，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：