一种气体炮式冲击响应谱试验机

1.一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，其特征在于，包括冲击支承座、冲击板、底座、储气罐以及冲击管，所述冲击支承座和底座固设于地基上，所述冲击板固设于所述冲击支承座上，所述储气罐固设于所述底座上，其内部充设有高压气体，并设置有一活塞阀，所述冲击管竖直位于所述冲击板的下方并与所述储气罐的出气口通过一连接仓连接，其内部设有一弹丸，所述弹丸于所述活塞阀打开时，在所述高压气体的推动下获得一定的速度而向上冲击所述冲击板。
2.根据权利要求1所述的一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，其特征在于，所述储气罐通过两组托架压环固设于所述底座上，所述储气罐为分体式结构，其包括通过螺栓固定连接的第一部分和第二部分，其中，所述第二部分与所述连接仓相连接，且其内部焊接有平行于其横截面的活塞阀安装架，所述活塞阀固定于所述活塞阀安装架上。
3.根据权利要求2所述的一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，其特征在于，所述活塞阀包括阀体、活塞杆、阀盖、缓冲垫、弹簧以及用于密封所述储气罐的出气口的密封件，所述阀体的一端固定于所述活塞阀安装架上，所述阀体的另一端通过固定所述阀盖进行密封，所述活塞杆设于所述阀体内部，且其一端面固连所述缓冲垫，其位于另一端的杆部穿过所述阀盖与所述密封件相固连，同时，所述弹簧套设于所述活塞杆的杆部上。
4.根据权利要求3所述的一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，其特征在于，所述阀盖上安装有导向铜套，所述导向铜套的两端由挡圈进行限位，所述活塞杆的杆部穿过所述导向铜套与所述密封件相固连。
5.根据权利要求3所述的一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，其特征在于，所述密封件包括球头、球头座、封板以及密封头，所述封板、球头座和密封头三者通过螺丝依次固定连接，所述球头的一端通过其自身螺纹固连所述活塞杆的杆部，其另一端经过封板限制于球头座内。
6.根据权利要求1所述的一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，其特征在于，所述连接仓通过四个支腿固定于所述底座上，且所述连接仓为T型三通结构，其端口一与所述储气罐的出气口通过法兰固定连接，其端口二与所述冲击管通过螺纹固定连接，其端口三由一堵头密封。
7.根据权利要求1所述的一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，其特征在于，所述冲击管的上端部的外壁上开设有腰型槽，所述冲击管的顶端面装设有一缓冲垫并由螺帽卡紧。
8.根据权利要求1所述的一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，其特征在于，所述冲击支承座是由底板、立柱、顶板搭建焊接而成的框体结构，并通过地脚螺栓固定于所述地基上，所述冲击板通过螺栓固设于所述顶板上。
9.根据权利要求1所述的一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，其特征在于，所述底座是由矩形钢与钢板焊接而成的矩形框架结构，且其底端四个角处分别装设有一万向轮。

一种气体炮式冲击响应谱试验机\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种冲击环境模拟装置，尤其涉及一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，属于力学环境技术领域。\n背景技术\n[0002] 航天器经受的爆炸冲击主要来自航天器上各种火工装置工作时所产生的一种动力学环境。航天器上通常会使用大量的火工装置，这些火工装置产生的爆炸冲击环境能够使航天器结构产生高冲击、宽频带、低速度、持续时间短的瞬态响应，其加速度幅值可达 3×10 ～3×10 g，主要频率范围通常在1×10 ～1×10 Hz，持续时间一般不超过20ms。在冲击过程中，外界的能量瞬间传递到航天器及其部件上，由此所产生的位移、速度和加速度的突然变化可能造成航天器结构和仪器、仪表等部件的损坏及故障，从而导致航天器无法正常工作。\n[0003] 随着航天器型号设计要求和试验量级的进一步提高，冲击环境变得越来越严酷，用常规的振动台或冲击台已无法满足其高量级的爆炸冲击环境模拟要求，因而一种高量级冲击模拟装置亟待出现。\n发明内容\n[0004] 为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，该试验机具有快捷、稳定、量级高等优点，实现了高量级冲击试验要求。\n[0005] 为了实现上述目的，本发明技术方案如下:\n[0006] 一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，包括冲击支承座、冲击板、底座、储气罐以及冲击管，所述冲击支承座和底座固设于地基上，所述冲击板固设于所述冲击支承座上，所述储气罐固设于所述底座上，其内部充设有高压气体，并设置有一活塞阀，所述冲击管竖直位于所述冲击板的下方并与所述储气罐的出气口通过一连接仓连接，其内部设有一弹丸，所述弹丸于所述活塞阀打开时，在所述高压气体的推动下获得一定的速度而向上冲击所述冲击板。\n[0007] 作为优选方案之一，所述储气罐通过两组托架压环固设于所述底座上，所述储气罐为分体式结构，其包括通过螺栓固定连接的第一部分和第二部分，其中，所述第二部分与所述连接仓相连接，且其内部焊接有平行于其横截面的活塞阀安装架，所述活塞阀固定于所述活塞阀安装架上。\n[0008] 进一步的，所述活塞阀包括阀体、活塞杆、阀盖、缓冲垫、弹簧以及用于密封所述储气罐的出气口的密封件，所述阀体的一端固定于所述活塞阀安装架上，所述阀体的另一端通过固定所述阀盖进行密封，所述活塞杆设于所述阀体内部，且其一端面固连所述缓冲垫，其位于另一端的杆部穿过所述阀盖与所述密封件相固连，同时，所述弹簧套设于所述活塞杆的杆部上。\n[0009] 更进一步的，所述阀盖上安装有导向铜套，所述导向铜套的两端由挡圈进行限位，所述活塞杆的杆部穿过所述导向铜套与所述密封件相固连。\n[0010] 更进一步的，所述密封件包括球头、球头座、封板以及密封头，所述封板、球头座和密封头三者通过螺丝依次固定连接，所述球头的一端通过其自身螺纹固连所述活塞杆的杆部，其另一端经过封板限制于球头座内。\n[0011] 作为优选方案之一，所述连接仓通过四个支腿固定于所述底座上，且所述连接仓为T型三通结构，其端口一与所述储气罐的出气口通过法兰固定连接，其端口二与所述冲击管通过螺纹固定连接，其端口三由一堵头密封。\n[0012] 作为优选方案之一，所述冲击管的上端部的外壁上开设有腰型槽，所述冲击管的顶端面装设有一缓冲垫并由螺帽卡紧。\n[0013] 作为优选方案之一，所述冲击支承座是由底板、立柱、顶板搭建焊接而成的框体结构，并通过地脚螺栓固定于所述地基上，所述冲击板通过螺栓固设于所述顶板上。\n[0014] 作为优选方案之一，所述底座是由矩形钢与钢板焊接而成的矩形框架结构，且其底端四个角处分别装设有一万向轮。\n[0015] 与现有技术相比，本发明至少存在以下优点：\n[0016] 1）本发明实现的高量级冲击环境与真实爆炸冲击环境基本一致。\n[0017] 2）本发明安全可靠、成本低，实现的冲击响应谱重复性较好。\n[0018] 3）本发明通过调节各种参数，如改变储气罐内高压气体的压力、弹丸类型等，能够实现了一般航天器产品的高量级爆炸冲击环境模拟要求。\n附图说明\n[0019] 为了更清楚地说明本发明结构特征和技术要点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。\n[0020] 图1为本发明一较佳实施例中气体炮式垂直冲击响应谱试验机的结构示意图；\n[0021] 图2为本发明一较佳实施例中储气罐的剖视图；\n[0022] 图3为本发明一较佳实施例中活塞阀的剖视图。\n[0023] 附图标记说明：1-传感器,2-试件,3-冲击板,4-冲击支承座,5-冲击管,6-弹丸,7-底座,9-储气罐,10-托架压环,11-阀体,12-连接仓,13-堵头,14-支腿,15-缓冲垫,16-活塞,17-弹簧,18-阀盖,19-封板,20-密封头,21-球头座,22-球头,23-铜套。\n具体实施方式\n[0024] 下面将结合本实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行具体、清楚、完整地描述。\n[0025] 参见图1-2所示，一种气体炮式垂直冲击响应谱试验机，包括冲击支承座4、冲击板\n3、底座7、储气罐9以及冲击管5，冲击支承座4和底座7固设于地基上，冲击板3固设于冲击支承座4上，储气罐9固设于底座7上，其内部充设有高压气体，并设置有一活塞阀，冲击管5竖直位于冲击板3的下方并与储气罐9的出气口通过一连接仓12连接，其内部设有一弹丸6，弹丸6于活塞阀打开时，在高压气体的推动下获得一定的速度而向上冲击冲击板3，从而使冲击板3发生共振产生规定的响应。\n[0026] 参见图2所示，储气罐9通过两组托架压环10水平地固设于底座7上，且储气罐9为分体式结构，其包括通过螺栓固定连接、并进行端面密封的第一部分和第二部分，其中，第二部分与连接仓12相连接，且其内部焊接有平行于其横截面的活塞阀安装架，活塞阀固定于活塞阀安装架上。\n[0027] 参见图3所示，活塞阀包括阀体11、活塞杆16、阀盖18、缓冲垫15、弹簧17以及用于密封储气罐9的出气口的密封件，阀体11的一端固定于活塞阀安装架上，阀体11的另一端通过固定阀盖18进行密封，活塞杆16和缓冲垫15均设于阀体11内部，活塞杆16呈T型，其一端面固连缓冲垫15，其位于另一端的杆部穿过阀盖18与密封件相固连，同时，弹簧17套设于活塞杆16的杆部上，弹簧17能够提供起始备压，使密封件在一定的压力下封住储气罐9出气口。\n[0028] 其中，阀盖18上安装有导向铜套23，导向铜套23的两端由挡圈进行限位，活塞杆16的杆部穿过导向铜套23与密封件相固连。该密封件包括球头22、球头22座21、封板19以及密封头20，封板19、球头22座21和密封头20三者通过螺丝依次固定连接，球头22的一端通过其自身螺纹固连活塞杆16的杆部，其另一端的头部经过封板19限制于球头22座21内，球头22组件（球头22、球头22座21、封板19）可防止密封头20在压紧状态下出现偏心卡死、密封失效的状况。\n[0029] 参见图2所示，连接仓12通过四个支腿14水平地固定于底座7上，且连接仓12为T型三通结构，其端口一与储气罐9的出气口通过法兰固定连接，其端口二与冲击管5通过螺纹固定连接，其端口三由一堵头13密封。\n[0030] 参见图1所示，冲击管5的上端部（具体靠近冲击管5的出口处）的外壁上开设有腰型槽，冲击管5的顶端面装设有一缓冲垫15并由螺帽卡紧，其中，腰型槽可防止在冲击发生后由于放气不及时而发生二次冲击。\n[0031] 参见图1所示，冲击支承座4是由底板、立柱、顶板搭建焊接而成的框体结构，并通过地脚螺栓固定于地基上，冲击板3通过螺栓固设于顶板上，试件2放置于顶板上，此外，冲击板3上还可以设置一传感器1，用于检测试件2是否放置到位。参见图2所示，底座7是由矩形钢与钢板焊接而成的矩形框架结构，且其底端四个角处分别装设有一万向轮。\n[0032] 本发明的工作流程如下：首先向活塞阀的阀体11中充一定压力的压缩空气，此时活塞阀的密封头20封住储气罐9的出气口，然后向储气罐9中充入高压气体，当储气罐9中的气体压力大于活塞阀中的气体压力时，活塞杆16带动密封件后退脱离储气罐9的出气口，即实现活塞阀的打开，高压气体通过连接仓12进入冲击管5，同时设于冲击管5内的弹丸6在高压气体的推动下以高速撞击冲击板3，从而使冲击板3发生共振，产生近似于复杂的衰减振荡波形量级不同的响应，处理成冲击响应谱。\n[0033] 上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上所述内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。