一种大面积复杂曲面同步冲击加载方法与流程

1.本发明涉及一种大面积复杂曲面同步冲击加载方法，属于同步起爆技术领域。


背景技术：

2.在一些力学研究中，常常需要对一个物体的表面同时施加一个冲击载荷，目前常用的技术手段为在物体表面按照要求布置一些炸药形成阵列，通过对这些炸药阵列的起爆时间进行严格控制来达到尽可能同步起爆的效果。
3.这一方法的劣势在于，如果阵列中单个装药的面积较小，则难以有效模拟整个表面整体受到同步冲击载荷的作用，相当于将一个平面变成了在这个平面上密集分布的点，同时对于起爆系统的同步性要求极高，难以精确的同步起爆；如果将阵列中的单个装药面积扩大，用许多密集分布的圆或者其他形状代替整个平面，则难以在单个装药内忽略炸药传爆过程，在单个装药的内部无法实现同步起爆。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种能对大面积复杂曲面同步进行同步起爆加载的方法。
5.为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种大面积复杂曲面同步冲击加载方法，其特征在于，包括如下步骤：将光敏炸药粉末均匀混合在液体分散剂中；将目标物体需要加载的荷载换算成光敏炸药装药厚度；按照换算的装药厚度，规划喷涂作业中喷枪的运行轨迹；利用喷枪，将光敏炸药涂料按照规划的运行轨迹喷涂在目标物体表面形成炸药涂层；对目标物体表面的炸药涂层进行烘干；设置强闪光光源，光源产生的强光照射到全部的炸药涂层，实现在大面积复杂曲面上的同步起爆冲击加载。
6.对上述技术方案的进一步设计为：将目标物体需要加载的荷载根据光敏炸药的性质以及液体分散剂中光敏炸药的浓度，换算成光敏炸药装药厚度。
7.所述强闪光光源通过对金属丝通入强电实现。
8.所述金属丝设有多个，且多个金属丝排列呈与目标物体表面匹配的阵列。
9.本发明的有益效果在于：本发明中炸药涂层是完全粘附覆盖在物体表面的，表面的任何一点上都会受到爆炸冲击波的直接加载作用，而不是通过炸药阵列模拟出的对整个表面的加载；光敏炸药在强光的作用下就会起爆，而光速极快，强光从光源到达物体表面任意一点的时间误差完全可以忽略，从而保证了在整个表面上起爆的时间同步性。
10.炸药涂层采用喷涂的方式，可以在任意复杂几何形状的表面实现装药，且单次喷
涂形成的炸药涂层厚度很小，反复堆叠可以实现装药量的连续可调及梯度变化。
附图说明
11.图1为本发明实施例的起爆平台的结构示意图；图2为图1中支架与上下平台连接示意图；图3为l型钢示意图；图4为连接块剖视图；图5为丝线座结构示意图。
12.图中：1-上平台，11-缺口，2-下平台，3-支架，31-第二条形孔，4-l型钢，41-第一条形孔，5-光轴导轨，51-固定座，6-径向滑轨，61-连接块，611-通孔，612-螺纹孔，7-金属丝，71-丝线座，711-通孔，712-锁止螺钉，713-接线柱，714-锁止螺母，8-底座，81-垫块，9-目标物体。
具体实施方式
13.下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
14.本实施例的大面积复杂曲面同步冲击加载方法，包括如下步骤：按混合液静止沉积后药粉与液体分散剂的体积比为1：10的混合比例将光敏炸药粉末均匀混合在液体分散剂中，本实施例中液体分散剂采用丙酮。
15.将目标物体表面计划加载的载荷按照光敏炸药的性质以及液体分散剂中光敏炸药粉末的浓度换算成光敏炸药装药厚度；本实施例中面密度为 10mg/cm^2的光敏炸药粉末对应比冲量为4.73pa
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s，对应的喷涂厚度为0.44mm，如需加载14.19比冲量，对应喷涂厚度应为0.88mm。
16.按照设计好的装药厚度，规划喷涂作业中喷枪的运行轨迹；利用高精度自动化喷涂设备，将光敏炸药涂料按照设定的轨迹喷涂在物体表面形成炸药涂层；对目标物体表面的光敏炸药涂层进行低温烘干；设置强闪光光源，保证瞬间产生的强光可以完全照射到全部的炸药涂层，实现在大面积复杂曲面上的同步冲击加载。
17.当目标物体表面为复杂曲面时，单点光源可能不能完全照射到全部曲面，本实施例将强闪光光源设置为多个金属丝，通过对金属丝通入强电实现闪光。将多个金属丝排列呈与目标物体表面匹配的阵列，然后对多个金属丝同时通电实现强闪光，保证强光可以完全照射到全部的炸药涂层，实现同步起爆加载。
18.本实施例中实现同步起爆加载的装置如图1所示，包括均呈“u”字型的上平台1和下平台3，“u”字型的上、下平台的开口朝向相同，上、下平台之间通过支架3进行连接，结合图2所示，所述支架3采用方形冷弯空心型钢制成，上、下平台两侧设有供支架3嵌入的缺口11，本实施例中共设有四个支架3，上、下平台与支架3之间通过l型钢4固定连接，l型钢4的一侧边与上或下平台连接，另一侧边两端与上或下平台两侧的两支架连接，结合图3所示，图3中左侧图片为l型钢4的主视图，图3中右侧为l型钢4的左视图，l型钢4的两侧边均设有
第一条形孔41，上、下平台在对应位置设有通孔，支架3在对应位置设有第二条形孔31，l型钢4通过螺栓穿过第一条形孔41和上或下平台上的通孔后螺接螺母与上或下平台固定连接；同理通过螺栓穿过第一条形孔41和支架3的第二条形孔31后螺接螺母与支架3固定连接；l型钢4的两侧边分别与上、下平台和支架3连接，从而使支架3与、下平台固定连接。
19.上、下平台在相对的一侧设有光轴导轨5，上、下平台上分别设有两互相平行设置的光轴导轨5，光轴导轨5两端固定有固定座51，固定座51上设有通孔，光轴导轨5穿设在通孔内并与固定座51固定连接，固定座51固定在上或下平台上。
20.位于上或下平台上的两光轴导轨5上滑动连接有多个径向滑轨6，每个径向滑轨6均与两光轴导轨5滑动连接，且与两光轴导轨5互相垂直设置。径向滑轨上滑动连接有两连接块61，如图4所示，连接块61上设有两互相垂直设置的通孔611，两通孔611一侧均设有与对应通孔连通的螺纹孔612，螺纹孔612内用于螺接锁止螺栓；径向滑轨6和光轴导轨5分别滑动连接在两通孔611内，并通过对应螺纹孔612内的锁止螺栓进行固定；拧松锁止螺栓，连接块61可沿径向滑轨6或光轴导轨5滑动，拧紧锁止螺栓，锁止螺栓一端可紧抵在径向滑轨6或光轴导轨5上，连接块61与径向滑轨6或光轴导轨5固定。径向滑轨6通过连接块61可在光轴导轨5上沿平行或垂直于光轴导轨5的方向滑动。
21.径向滑轨6上设有丝线座71，结合图5所示，丝线座71上连接有金属丝7，每根金属丝7两端分别连接于位于上下平台上的径向滑轨6上；丝线座71上设有通孔711，通孔711一侧设有与通孔711连通的螺纹孔，螺纹孔内螺接有锁止螺钉712，丝线座71上设有接线柱713，金属丝7连接在接线柱713上，接线柱713上设有外螺纹，并通过外螺纹螺接有锁止螺母714，锁止螺母714上设有通孔，金属丝7穿过通孔与接线柱713连接，并通过锁止螺母714进行固定，拧紧锁止螺母714，金属丝7与接线柱713固定，拧松锁止螺母714，金属丝7与接线柱713放松，可调节金属丝7的长度。
22.下平台2底部设有垫块81，并通过垫块81固定在底座8上，底座8用于支撑整个阵列式起爆平台。
23.该装置可将目标物品9置于“u”字型的平台开口处，利用本实施例方法在目标物品9喷涂光敏炸药，然后通过径向导轨6和丝线座71调节金属丝7的位置和长度，使多个金属丝7形成与目标物品9表面匹配的阵列形状，通过对金属丝7通入高压电流，金属丝7发出极强的光，同步引爆目标物品9表面的光敏炸药。在目标物品9表面不规则时，也可通过调节金属丝7阵列，确保目标物品9表面同时受到强光照射，达到同步引爆的目的。
24.本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。