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

背景技術(shù)：

某型號火箭三四級級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。三四級級間段沖擊測量數(shù)據(jù)表明，三四級在爆炸分離過程中的爆炸沖擊環(huán)境惡劣，沖擊響應(yīng)譜量級最高在20000g以上。三四級級間段結(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，對整個火箭的設(shè)計可靠性是至關(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。三四級級間段儀器設(shè)備多，進(jìn)行單機試驗周期長，成本高，無法滿足該型號研制進(jìn)度需要，該型號明確提出了整艙級爆炸沖擊環(huán)境考核試驗。

地面考核試驗按試件分為單機級和整艙級試驗。對于小型設(shè)備的研制和鑒定、驗收試驗一般采用單機試驗，而對于連接關(guān)系復(fù)雜的系統(tǒng)或多系統(tǒng)聯(lián)機考核試驗一般采用整艙級試驗完成。整艙級試驗即可較真實模擬產(chǎn)品的安裝方式、系統(tǒng)間連接關(guān)系，還可以較真實模擬艙內(nèi)不同安裝點的沖擊傳遞關(guān)系。

對于整艙級試驗一般采用在正式艙段結(jié)構(gòu)上啟爆真實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。采用真實艙段結(jié)構(gòu)進(jìn)行考核試驗，成本高、難度大。目前，國內(nèi)整艙結(jié)構(gòu)高量級沖擊響應(yīng)譜試驗技術(shù)研究較少，缺乏相關(guān)資料及經(jīng)驗?，F(xiàn)有的爆炸沖擊試驗?zāi)芰?，特別是整艙級爆炸沖擊試驗手段的試驗加載方法、譜型控制不完善，無法完全滿足新型號的研制需要。為滿足型號發(fā)展需求，亟需開展整艙級爆炸沖擊試驗加載與譜型控制一體化技術(shù)研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種整艙級爆炸沖擊試驗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、三四級級間段柱段、三四級間間段錐段、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級間段柱段的上端；三四級間間段錐段與三四級級間段柱段為一整體結(jié)構(gòu)；三向非均勻分布式加載環(huán)安裝在三四級級間段柱段與三四級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)安裝在三四級級間段柱段上。

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)置有多個加載環(huán)與級間段連接對接孔，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)與級間段連接對接孔與三四級級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)生器壓緊在三四級級間段柱段的外表面上。

如上所述的邊界繩索采用鋼絲繩實現(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級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、三四級級間段柱段、三四級間間段錐段、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)整艙級爆炸沖擊試驗沖擊響應(yīng)譜量級28000g；設(shè)計了全新三向非均勻分布式加載環(huán)可實現(xiàn)三方向能量非均勻分布式加載控制且同時產(chǎn)生較高的爆炸沖擊環(huán)境；實現(xiàn)了整艙級爆炸沖擊模擬試驗多控制點、多方向沖擊響應(yīng)譜型覆蓋性，加載譜型與實測曲線拐點頻率、沖擊譜量級基本相似并全覆蓋實測曲線；實現(xiàn)了整艙級爆炸沖擊試驗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，解決了國家某重點運載火箭型號三四級級間段整艙爆炸沖擊試驗問題，為型號研制工作提供了有效的支撐。

附圖說明

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

圖2是本發(fā)明的整艙級爆炸沖擊試驗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)明的整艙級爆炸沖擊試驗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)明的整艙級爆炸沖擊試驗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)明的整艙級爆炸沖擊試驗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，4.三四級級間段柱段，5.三四級間間段錐段，6.邊界模擬裝置，7.測量系統(tǒng)，101.加載環(huán)與級間段連接對接孔，102.柔性導(dǎo)爆索安裝聚能槽。

具體實施方式

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

如圖1所示，一種整艙級爆炸沖擊試驗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、三四級級間段柱段4、三四級間間段錐段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安裝在三四級級間段柱段4的上端。三四級間間段錐段5與三四級級間段柱段為一體結(jié)構(gòu)。三向非均勻分布式加載環(huán)1安裝在三四級級間段柱段4與三四級間間段錐段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用于固定整個裝置。測量系統(tǒng)7安裝在三四級級間段柱段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)置有多個加載環(huán)與級間段連接對接孔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)與級間段連接對接孔101與三四級級間段柱段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)生器壓緊在三四級級間段柱段4的外表面上。

邊界繩索3采用鋼絲繩實現(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級間段柱段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。

試驗開始后，首先通過邊界繩索3與三四級級間段柱段4與三四級間間段錐段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級間段柱段4上，檢查沖擊加速度傳感器信號是否正常，并對測量系統(tǒng)7的整個工作狀態(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，最后將整個試驗系統(tǒng)與邊界模擬裝置6連接。連接完成后，對整個系統(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。試驗開始時，起爆雷管引爆柔性導(dǎo)爆索2，測量系統(tǒng)7獲取三四級 級間段柱段4上的沖擊加速度數(shù)據(jù)。對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級間段柱段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，實現(xiàn)整艙級爆炸沖擊試驗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、三四級級間段柱段4、三四級間間段錐段5、邊界模擬裝置6、測量系統(tǒng)7和波形發(fā)生器。采用整艙級爆炸沖擊試驗加載與譜型控制一體化裝置可實現(xiàn)多控制點、多方向沖擊響應(yīng)譜型覆蓋性，加載譜型與實測曲線拐點頻率、沖擊譜量級基本相似并全覆蓋實測曲線，所產(chǎn)生的沖擊響應(yīng)譜最高量級約為28000g，拐點頻率在1500Hz-3500Hz之間。完全滿足試驗技術(shù)要求。實施表明，該方法可應(yīng)用于航天運載和導(dǎo)彈武器等型號整艙級爆炸沖擊試驗，試驗效果顯著。

上面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(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)。