[发明专利]基于动量块和弹簧的冲击波冲量无源测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种基于动量块和弹簧的冲击波冲量无源测量装置，其特征在于：基于动量块和弹簧的冲击波冲量无源测量装置由动量块(1)、封装壳体(2)、撞击板(3)、压缩弹簧(4)、留痕刻针(5)、后挡板(6)、底封座(7)组成；定义封装壳体(2)靠近爆炸点(8)的一端为左端，远离爆炸点(8)的一端为右端；动量块(1)、撞击板(3)、压缩弹簧(4)、后挡板(6)从左至右同轴装配于封装壳体(2)内；封装壳体(2)左端安装限位环(21)；撞击板(3)位于封装壳体(2)内中部，为可活动状态；压缩弹簧(4)左端固定在撞击板(3)上，右端固定在后挡板(6)上，后挡板(6)固定在封装壳体(2)的内部偏右端；留痕刻针(5)底部固定在撞击板(3)侧壁上，通过封装壳体(2)侧面的U形槽(22)伸出封装壳体(2)，并可在U形槽(22)上水平滑动；底封座(7)左端与封装壳体(2)右端紧密连接，与封装壳体(2)为同轴装配；

封装壳体(2)为圆筒形，内直径为d₂，壁厚为t₂，外直径D₂＝d₂+2t₂，长度为L₂；封装壳体(2)的密度为ρ₂，屈服强度为σ₂，与动量块(1)的相对摩擦系数为f₁₂，材料的强度要求在爆炸冲击波作用下无明显变形即可；限位环(21)用于对初始时刻动量块(1)的位置进行限制；限位环(21)为圆环，外径等于封装壳体(2)的外直径，内直径为d₂₁，厚度为l₂₁；封装壳体(2)侧壁面开设U形槽(22)，用于装配留痕刻针(5)，U形槽(22)的左端距封装壳体(2)左端面的距离为w₁，U形槽长度为l₂₂，U形槽22宽度为t₂₂；在封装壳体(2)侧壁面预刻记录带(23)，记录带(23)为矩形，长度l₂₃＝l₂₂，宽度为t₂₃；记录带(23)左端与U形槽(22)左端齐平，几何中心与U形槽(22)几何中心的距离为t₂₄；记录带(23)用于记录留痕刻针(5)划过的痕迹；

动量块(1)为圆柱形，直径为D₁；动量块(1)密度为ρ₁，屈服强度为σ₁；动量块(1)受冲击波加载后向右运动，与撞击板(3)发生碰撞，撞击板(3)推动压缩弹簧(4)压缩，留痕刻针(5)在记录带(23)上产生痕迹；

撞击板(3)为圆板，边缘光滑，外径为d₃，厚度为t₃，撞击板(3)右侧面与U形槽(22)左端齐平；撞击板(3)沿中心轴对称开设第一圆周阵列气孔(31)，第一圆周阵列气孔(31)均匀分布，第一圆周阵列气孔(31)数量为N₃，撞击板(3)的材料要求与动量块(1)发生撞击后无塑性变形；

压缩弹簧(4)材料剪切弹性模量为G₄，弹簧丝截面为圆形，采用等节距弹簧，中心直径为d₄，线径为d₄₁，初始未压缩状态弹簧总长度为l₄，有效圈数为N₄；

留痕刻针(5)由底座(51)及刻针(52)组合而成，使用轻质材料，底座(51)为圆柱状，固定在撞击板(3)侧壁；底座(51)直径为d₅，高度为h₅；刻针(52)为圆弧状，刻针(52)上部固定于底座(51)上端，尾部为针状，弧半径为R₅，截面直径为d₅₁，尾针长度为h₅₁，保证刻针能在记录带(23)的记录贴纸上留下痕迹；

后挡板(6)为圆盘形，直径为d₆，厚度为t₆，与底封座(7)左端面的距离为w₂，材料屈服强度为σ₆，密度为ρ₆；后挡板(6)上沿中心轴对称挖有均匀分布的第二圆周阵列气孔(61)，数量为N₆，第二圆周阵列气孔(61)保证封装壳体(2)内气体的顺利排出；后挡板(6)左端面与压缩弹簧(4)固定连接，后挡板(6)的侧壁固定在封装壳体(2)内壁，在压缩弹簧(4)压缩时不发生位移；

底封座(7)由底封板(71)与支撑底座(73)组成，其中底封板(71)为圆板，外径d₇₁＝D₂，厚度为t₇₁，材料与封装壳体(2)相同；底封板(71)上挖有第三圆周阵列气孔(72)，第三圆周阵列气孔(72)的直径与后挡板(6)的第二圆周阵列气孔(61)的直径相等，数量等于后挡板(6)的第二圆周阵列气孔(61)的数量N₆；将后挡板(6)的第二圆周阵列气孔(61)与底封板(71)的第三圆周阵列气孔(72)错开安装；支撑底座(73)左端与底封板(71)右端紧密相连，同轴装配；支撑底座(73)为圆筒，外直径为d₇₃，内直径为d₇₃₁，长度为t₇₃；以支撑底座(73)右端面为基准，在支撑底座(73)圆筒内侧壁加工内螺纹用来与支架上外螺栓相连。