抗高过载技术PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
传感器、制动器、压力机、 飞机、火箭、弹药等
机电、光电类设备和仪器、 电子元件等
各类通信设备、系统
过载加速度
过载状态下航空、航天飞行 器中的人员及其身体器官
.
2
高过载
与过载相对应，高过载(high overload)的含义可解释为“十分 过量”、“十分过度”，意即过载已经达到相当高的程度。
相对
同一过载强度，在一种场合是高过载， 在另一种场合可能就不能称之为高过载， 甚至连过载也算不上。
的作用力，从而得出加
飞行员——几个g的加速度环境就已经处于过载状态，10 g则为高过 载 环境。 弹药系统——过载状态下的加速度通常达千 g以上，在高过载状态下 可达万 g、数万 g甚至10万 g以上。
.
3
弹药系统的冲击、振动环境
发射前冲击振动环境分析
➢ 振动环境
主要来源于运输系统
航炮射击时可达100 g左右
.
4
弹药系统的冲击、振动环境
.
13
试验方法
落锤冲击试验方法
该方法利用一质量块在一高度自由落体冲击试件。目前这种方法可以达 到的最大过载加速度为几万g。 不足：对于质量较小的精密电子元器件会造成损坏。
.
14
试验方法
马歇特锤击试验方法
该方法是传统的试验方法，其工作原理是用重力对冲击锤加速，使其打击砧 子，利用击锤碰击砧子产生的惯性力使试验件具有过载加速度。该实验方法 操作简便，易于实现。 缺点：加速度的分布空间较大，同样的试验测得的过载加速度值差异很大。
.
11
试验方法
实弹射 击
空气炮 加载
试验 方法
马歇特 锤击
霍普金 森杆
落锤冲 击
.
12
试验方法
实弹射击试验方法
这种方法是最早使用的一种产生高过载加速度的试验方法，并且其过载过 程与实际过程最为接近。 不足：这种方法过程难以控制，火药燃烧较快，气体瞬间膨胀产生的高压 力以及温度对身管内部的烧蚀很严重，并且火药的非平面燃烧会对管体造 成横向振动，安全可靠性不高，而且试验成本较高。所以这种方法主要用 于测试弹丸着靶时的装药抗过载能力。
1000~40000
海军专用炮弹引信
900~80000
3000~45000
航空炮弹引信
50000~80000
20~200
穿甲弹引信
200~30000
.
7
弹药系统的冲击、振动环境
➢ 发射周期后的冲击主要表现为在弹道上碰到障碍物时的 冲击，尤其是侵彻类弹药，如钻地弹、爆破弹、各类尖 头弹等。
弹道末期，通常以每秒几千英尺的高速穿入地面、混凝土、岩石或 其它坚硬物质，其运动的平均加速度高达2万g，最大冲击加速度甚 至达十万g乃至数十万g。
.
15
试验方法
霍普金森杆试验方法
其工作原理是以压缩气体作为动力源，发射子弹撞击霍普金森杆的一端， 在杆内产生一个波形近似于方波的压縮波，通过杆传到另一端的试件上。 该方法可以获得的过载值大，与马歇特锤击相比，作用时间相当，过载 值更大。
.
16
试验方法
自由式霍普金森杆可以模拟30000 g及更高的过载值，最高过载值可达250000 g， 过载加速度脉宽约为数十微秒。
➢ 冲击环境
.
5
弹药系统的冲击、振动环境
➢ 装卸冲击 : 通常不超过10g
➢ 发射前装填上膛时受到的装填力
主要包括直接碰撞力和冲击惯性力。 直接碰撞力因不正确操作使引信碰撞炮尾或因输弹而产生。 冲击惯性力是由于送弹运动的突然停止而产生的前冲力。对于某些武器 此惯性力产生的冲击加速度可达10000g以上，如25mm高射炮的这种前冲加 速度达(10.3-12.7)x103g。
.
18
试验方法
来源：炮射导弹高过载环境模拟试验技术研究——罗建华
.
19
试验方法
工作过程：
试验台为大过载一次性冲击火药技术综合试验台，用于检查被试 产品承受轴向启动加速度作用能力，同时可以检查产品承受轴向 制动加速度作用的能力。试验台是主发射药在药筒中燃烧形成的 气体压力作用下，对装有被试产品的容器载体产生瞬间加速，产 生的加速度作用在被试产品上，该产品经历过载考核，从而完成 试验。
.
6
弹药系统的冲击、振动环境
发射后冲击环境分析
➢ 发射周期内，弹体主要受后坐惯性力和离心力冲击作用
引信种类 地面炮榴弹引信
火箭弹引信 破甲弹引信 高射炮弹引信 航空火箭弹引信
冲击加速度（g）
引信种类
冲击加速度（g）
1000~20000
迫击炮弹引信
300~9000
10~6000
特种弹引信
500~15000
.
17
试验方法
空气炮加载试验
其工作原理是利用高压气体为动力源，使得试验弹体带着试件在身管 内完成加速运动，达到过载作用目的。这种方法试验成本较低、易于 操作、使用性好，目前使用最为广泛。 空气炮是通用的高速发射和高压加载工具。它可以发射从百米每秒到 万米每秒速度的不同形状和材质的弹体，弹丸连续可调而且重复性良 好，是高速撞击和超高速撞击的主要实验手段。 起初得到发展的是单级压缩气炮,它的弹速通常小于1500 m/s，主要用 来做材料动力学、侵彻和高速撞击现象的规律研究实验。随着航天技 术和太空动能武器的发展，超高速撞击实验的需求随之变得重要起来， 二级空气炮也就随之问世，其最大弹速通常为 4000-8000 m/S。
.
20
试验方法
来源：炮射导弹高过载环境模拟试验技术研究——罗建华
传统加速度测压铜柱测量法
此方法适用于炮射末制导导弹的器件、部件等的冲击试验加速度2500g以 上，作用时间在2~6 ms，相关产品的环境适应性和工艺试验。
铜柱测量法是利用金属
受力产生塑性形变的特
性，通过测量测压铜柱
的变形量，确定其受到
抗高过载技术
.
1
过载
➢ 广义概念，基本含义是过量、过度。 ➢ 不同领域：
技术领域 电学 力学 热学 通信 医学
表征用物理量
电流、电压、功率等
机械冲击、恒定加速度、液 压、气压、刚体应力等
功率、热能、温度等
系统吞吐率、CPU使用率、 缓存或队列使用率等
应用范围
电动机、继电器、电度表、 电网、电子元件等
.
8
抗过载
哪些部件需要抗过载？
.
9
装药
应力波作 用阶段
整体惯性 作用阶段
.
10
电子元件
对于在车载装备、炮射弹药、侵彻弹药等高过载条件下 工作的电子系统,要求其在经受高强度的加速度冲击之后, 仍能正常工作。在这种情况下,耐高过载便成为其中所包 含的电子分系统、电子整件、部件及电子元器件的一项 必不可少的基本要求。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机电、光电类设备和仪器、 电子元件等
各类通信设备、系统
过载加速度
过载状态下航空、航天飞行 器中的人员及其身体器官
.
2
高过载
与过载相对应，高过载(high overload)的含义可解释为“十分 过量”、“十分过度”，意即过载已经达到相当高的程度。
相对
同一过载强度，在一种场合是高过载， 在另一种场合可能就不能称之为高过载， 甚至连过载也算不上。
的作用力，从而得出加
飞行员——几个g的加速度环境就已经处于过载状态，10 g则为高过 载 环境。 弹药系统——过载状态下的加速度通常达千 g以上，在高过载状态下 可达万 g、数万 g甚至10万 g以上。
.
3
弹药系统的冲击、振动环境
发射前冲击振动环境分析
➢ 振动环境
主要来源于运输系统
航炮射击时可达100 g左右
.
4
弹药系统的冲击、振动环境
.
13
试验方法
落锤冲击试验方法
该方法利用一质量块在一高度自由落体冲击试件。目前这种方法可以达 到的最大过载加速度为几万g。 不足：对于质量较小的精密电子元器件会造成损坏。
.
14
试验方法
马歇特锤击试验方法
该方法是传统的试验方法，其工作原理是用重力对冲击锤加速，使其打击砧 子，利用击锤碰击砧子产生的惯性力使试验件具有过载加速度。该实验方法 操作简便，易于实现。 缺点：加速度的分布空间较大，同样的试验测得的过载加速度值差异很大。
.
11
试验方法
实弹射 击
空气炮 加载
试验 方法
马歇特 锤击
霍普金 森杆
落锤冲 击
.
12
试验方法
实弹射击试验方法
这种方法是最早使用的一种产生高过载加速度的试验方法，并且其过载过 程与实际过程最为接近。 不足：这种方法过程难以控制，火药燃烧较快，气体瞬间膨胀产生的高压 力以及温度对身管内部的烧蚀很严重，并且火药的非平面燃烧会对管体造 成横向振动，安全可靠性不高，而且试验成本较高。所以这种方法主要用 于测试弹丸着靶时的装药抗过载能力。
1000~40000
海军专用炮弹引信
900~80000
3000~45000
航空炮弹引信
50000~80000
20~200
穿甲弹引信
200~30000
.
7
弹药系统的冲击、振动环境
➢ 发射周期后的冲击主要表现为在弹道上碰到障碍物时的 冲击，尤其是侵彻类弹药，如钻地弹、爆破弹、各类尖 头弹等。
弹道末期，通常以每秒几千英尺的高速穿入地面、混凝土、岩石或 其它坚硬物质，其运动的平均加速度高达2万g，最大冲击加速度甚 至达十万g乃至数十万g。
.
15
试验方法
霍普金森杆试验方法
其工作原理是以压缩气体作为动力源，发射子弹撞击霍普金森杆的一端， 在杆内产生一个波形近似于方波的压縮波，通过杆传到另一端的试件上。 该方法可以获得的过载值大，与马歇特锤击相比，作用时间相当，过载 值更大。
.
16
试验方法
自由式霍普金森杆可以模拟30000 g及更高的过载值，最高过载值可达250000 g， 过载加速度脉宽约为数十微秒。
➢ 冲击环境
.
5
弹药系统的冲击、振动环境
➢ 装卸冲击 : 通常不超过10g
➢ 发射前装填上膛时受到的装填力
主要包括直接碰撞力和冲击惯性力。 直接碰撞力因不正确操作使引信碰撞炮尾或因输弹而产生。 冲击惯性力是由于送弹运动的突然停止而产生的前冲力。对于某些武器 此惯性力产生的冲击加速度可达10000g以上，如25mm高射炮的这种前冲加 速度达(10.3-12.7)x103g。
.
18
试验方法
来源：炮射导弹高过载环境模拟试验技术研究——罗建华
.
19
试验方法
工作过程：
试验台为大过载一次性冲击火药技术综合试验台，用于检查被试 产品承受轴向启动加速度作用能力，同时可以检查产品承受轴向 制动加速度作用的能力。试验台是主发射药在药筒中燃烧形成的 气体压力作用下，对装有被试产品的容器载体产生瞬间加速，产 生的加速度作用在被试产品上，该产品经历过载考核，从而完成 试验。
.
6
弹药系统的冲击、振动环境
发射后冲击环境分析
➢ 发射周期内，弹体主要受后坐惯性力和离心力冲击作用
引信种类 地面炮榴弹引信
火箭弹引信 破甲弹引信 高射炮弹引信 航空火箭弹引信
冲击加速度（g）
引信种类
冲击加速度（g）
1000~20000
迫击炮弹引信
300~9000
10~6000
特种弹引信
500~15000
.
17
试验方法
空气炮加载试验
其工作原理是利用高压气体为动力源，使得试验弹体带着试件在身管 内完成加速运动，达到过载作用目的。这种方法试验成本较低、易于 操作、使用性好，目前使用最为广泛。 空气炮是通用的高速发射和高压加载工具。它可以发射从百米每秒到 万米每秒速度的不同形状和材质的弹体，弹丸连续可调而且重复性良 好，是高速撞击和超高速撞击的主要实验手段。 起初得到发展的是单级压缩气炮,它的弹速通常小于1500 m/s，主要用 来做材料动力学、侵彻和高速撞击现象的规律研究实验。随着航天技 术和太空动能武器的发展，超高速撞击实验的需求随之变得重要起来， 二级空气炮也就随之问世，其最大弹速通常为 4000-8000 m/S。
.
20
试验方法
来源：炮射导弹高过载环境模拟试验技术研究——罗建华
传统加速度测压铜柱测量法
此方法适用于炮射末制导导弹的器件、部件等的冲击试验加速度2500g以 上，作用时间在2~6 ms，相关产品的环境适应性和工艺试验。
铜柱测量法是利用金属
受力产生塑性形变的特
性，通过测量测压铜柱
的变形量，确定其受到
抗高过载技术
.
1
过载
➢ 广义概念，基本含义是过量、过度。 ➢ 不同领域：
技术领域 电学 力学 热学 通信 医学
表征用物理量
电流、电压、功率等
机械冲击、恒定加速度、液 压、气压、刚体应力等
功率、热能、温度等
系统吞吐率、CPU使用率、 缓存或队列使用率等
应用范围
电动机、继电器、电度表、 电网、电子元件等
.
8
抗过载
哪些部件需要抗过载？
.
9
装药
应力波作 用阶段
整体惯性 作用阶段
.
10
电子元件
对于在车载装备、炮射弹药、侵彻弹药等高过载条件下 工作的电子系统,要求其在经受高强度的加速度冲击之后, 仍能正常工作。在这种情况下,耐高过载便成为其中所包 含的电子分系统、电子整件、部件及电子元器件的一项 必不可少的基本要求。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ