[发明专利]一种用于落锤仪的驱动加载装置

说明书

本发明公开了一种用于落锤仪的驱动加载装置，涉及含能材料在低应变率高撞击能量条件下感度性能测试及点火反应机理研究技术领域，包括：驱动加载箱以及设置在驱动加载箱中的双轴动力模块、能量转换模块、锁紧释放模块和能量缓冲模块；所述双轴动力模块通过能量转换模块支撑在驱动加载箱下底板的上方，锁紧释放模块设置在驱动加载箱下底板的中心通孔中，能量缓冲模块设置在驱动加载箱下底板的上表面；其中，能量缓冲模块用于对能量转换模块撞击锁紧释放模块进行缓冲。

技术领域

本发明涉及含能材料在低应变率高撞击能量条件下感度性能测试及点火反应机理研究技术领域，具体涉及一种用于落锤仪的驱动加载装置。

背景技术

感度(炸药在外界机械作用或热加载等单一或耦合刺激下，发生爆炸反应的难易程度叫做炸药的敏感度，简称感度，炸药感度的高低以激起炸药爆炸反应所需的起爆能大小来衡量) 是战斗部装药中炸药或固体火箭发动机中推进剂等在内的含能材料是否实用的关键性能之一，是炸药安全性和使用可靠性的标准。低速撞击感度试验用于测定炸药受到机械撞击时发生燃烧或爆炸的难易程度。落锤试验的目的是了解炸药受机械撞击发生爆炸的难易程度，测定时，以一定高度下不同质量的重锤做自由落体运动撞击炸药，观察炸药受撞击后的反应。这种实验方法具有操作简单，成本低廉的优点。100多年来，撞击感度的判据发展经历了以下三个阶段：(1)一定试验条件(如落锤质量、落锤高度)下，利用爆炸概率判断撞击感度； (2)利用特性落高判断撞击感度(特性落高H₅₀，相应于爆炸概率50％的落高值)；(3)在爆炸时，利用炸药层内形成的临界压力和临界厚度判断撞击感度。这三个阶段都能判断传统落锤在一定高度下做自由落体运动的撞击感度。然而，传统落锤撞击感度试验常用的高度为 1.8m，由于轨道的摩擦阻力较大，导致最终的落锤撞击速度约为2-6m/s，该撞击速度值大小限制了低速范围撞击感度的研究；常见落锤的质量有2kg、5kg和10kg，这也导致了撞击能量较低，限制了落锤撞击感度装置(即落锤仪)对低感度炸药片或推进剂药片等含能材料的研究；此外，国内外学者对传统落锤仪器进行光路改进，可结合高速摄像仪依据透射光原理实现对单质炸药全过程的拍摄和记录，研究单质炸药的各项性能，但由于复合炸药或推进剂在加载过程中只能依靠反射光进行记录整个实验过程，无法实现对复合炸药的研究，因而需要做进一步的改进。最后由于落锤仪无自动控制功能等装置自身的弊端，导致实验过程中的测试精度误差较大的问题比较突出。

如图1所示，法国火炸药公司为了测定火炸药的装药感度，设计了一种大型的落锤仪，该装置的最大高度为1.22m，落锤为30kg，自由落体可实现的最大落高为4m。该落锤仪测定火炸药装药感度的方法被北大西洋公约集团(NATO)作为炸药装药标准试验方法，也成为联合国危险品分级方法中的撞击感度方法。

1980年，有一种大药量药片撞击感度测定法，用(24±0.02)kg的重锤从不同高度进行冲击，以测定其感度下限。该方法通过提升落锤的质量来提升撞击能量。

国内代晓淦等人设计建立了一种炸药大药片撞击感度试验方法，如图2所示，试验装置包括：支架1、电磁铁2、释放器3、落锤4(或重锤)和目标物5，利用该试验装置进行落锤撞击感度试验的方法中，落锤质量达20kg、落高度为0-15m，对规格20mm×5mm、重约2.8g的大药片进行撞击感度测试；该装置通过提升落锤的高度实现撞击速度值的提高，进而提升撞击能。

综上可知，世界各国已发展了多种形式落锤仪，最大下落高为4m，最大速度约9m/s，仅能表明炸药在一定低速范围内撞击作用时是否容易点火。

国内外许多研究机构对传统落锤仪进行过一些改造，来增加落锤仪的撞击速度值和撞击能量值，测试低感度炸药片和推进剂药片的撞击感度，获取含能材料受落锤低速宽撞击能撞击期间的各项数据，这些实验数据对于分析炸药试样在落锤低速撞击时的力学性能具有很重要的参考价值。