QJ 2884-1997 核爆炸力学效应试验方法.pdf

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1、Q.I 中国航天工业总公司航天工业行业标准QJ 2884-97 核爆炸力学效应试验方法1997-03-10发布1997-09-10实施中E戴天工业墨、公司发布中噩蓝天工业恙公司航天工业行业标准QJ 2884-97 核爆炸力学效在试验方法1范噩I. l 主题内容本标准规定了核爆炸条件下，进行力学效应试验的目的、试验系统组成、测量系统、测量方法和试验程序等。1.2适用范围本标准适用于航天产品及其结构材料在核爆炸条件下进行的力学效应试验。l.3应用指南试验涉及到的触发工程、信号、控哥哥指令、供电等，需与有关方面协调。2引用文件本章无条文。3 定义本章无条文。4一般要求4.1 试件要求 试件的技术状态

2、应满足试验吕的的要求；队试件材科根据试验任务书确定； 一般应使用原型试件，在不影响试验吕的前情况下允许使用缩比模型。4.2试验文件很据批准的立项申请论证文件或试验任务书制定试验方案，经过专家评审后，制定试验大纲和相应的实施细则。4.3 翠g量仪器a. 仪器的频响范围必须满足被测信号的要求；b. 仪器必须具有计量部门颁发豹合格证，并在其周检有效期内。4.4安全要求中国航天工业总公司1997-03-10批准1997-0.-10实施1 QJ 2884-97 为保证仪器和人员安全，应采取以下措施： 仪器设备装箱时必须防震，并填写装箱清单；b. 仪器在测试车或测试工号内就位后，必须采取防震、防倒的加固措

3、施； 参试人员必须遵守试验队和试验场区的安全规定，以防意外事故发生；d. 参加拾收或回收的人员必须听从指挥，穿戴好防护用臭，佩带剂量块或剂量笔，得到允许后方能进入捻收或因l泼地点； 抢收或回i拨动作要迅速、准确，在尽可能短始时间内完成抢收或回收任务；f. 完成始收或回收任务后，人员、仪器和车辆必须到洗消站进行剂量检测和洗消；g. 必须对受到沾染的仪器进行处理。4.S安装要求a. 试件的安装必须达到试验大纲规定的技术状态；队传感器应与试件绝缘。4.6抗干扰措施4.6.1 抗核电磁栋；中a. 整个测量系统应置于全屏蔽或半皇军蔽系统之内；队进入全屏蔽系统的电源应使用电源滤波器或隔离变压器； 在屏蔽系

4、统中需要开口的地方应使用波导管衰减核电磁咏？中；d. 用金属锚吸收内电磁脉冲。4.6.2抗核辐射a. 测量系统的元器件应避开射线的直接黑射；b. 对前置线路必须进行就辐射保护，一般应使其接受的射线剂量率低于$104Gy/ so 4.6.3貌地电漉整个测量系统应采用前端悬浮、终端接池，并在适当的地方做康普顿挡墙。4.7 原始记录和试验报告4.7.1 原始记录一般包括以下内容：也试验装置、测量仪器、参试人员；b. 试件与探头的技术状态及其检查情况； 理整量系绞的调试与标定结果；d. 仪器触发系统的调试与时间关联情况； 参加联试情况；r. 泌试数据；g. 其他有关内容。4.7.2 试验报告一般包括以

5、下内容：a. 试验概述；b. 试验过程； 试验结果与数据的分析处理；2 QJ 2884-97 d. 结论。5详细要求3 1 试验目的QJ 2884-97 方法100热击波试验a. 研究核爆炸X射线在结构材料中产生的热击波（简称X射线热击波）的传播作用过程，为航天产品抗X射线加I前设计提供实验数搅；b. 检验航天产品结构材料承受核嫌炸X射线作用的能力。2 试磁系统组成在核爆炸现场，X射线热击波试验系统的组成见图lo触发探生问步机电摞控制盘 帽一传输线? J 哥光真空膏满热击被探生记古董仪糟测试牢核装盘因1核爆炸X射线热击波试验系统组成示意网3 测塑参数及其徽值预估主要测最参数为威力和质点速度的时

6、间历稼。利用理论预报的X射线能谱、时间谱和能通轰以及试件的材料特惊，用弹ii性流体动力学方穰组进行数债计算即可预估热击波的成力和质点速度。4 测主直系统4.1 系统的组成4 QJ 2884-97 4.1.1 热击波探头热击波探头主要自试寺、传感器和一些辅助器件构成。4.1.2 传输线应使用射频同轴电缆，其长度根据现场条件选定，一般为lOOOm左右。4.1.3均衡器应保证信号不同频率成份得到均衡衰减，使信号不发生蝇变。4.1.4衰减嚣当信号幅度迈出记录仪器最大量程时，应使用衰减器。4.1.S记录仪器记录仪器的频ilf每必须高子50亘在Hz，一般使用示波器。4.1.6记录仪器的勉发记录仪器一般由触

7、发探头和同步机触发c4.2 系统检验根据核爆炸X射线热击波部波形特点，可用低能强流脉冲电子束、轻气炮等手段驱动的飞片和化爆等加载手段产生强度和半高宽与热击波相近躬应力波，以检验传感器和整个测量系统是否满足试验要求。4.3 系统衰减系数的标定在电缆始端输入一个幅度适中、半离宽与热击波信号相近的脉冲信号，在终端经过均衡器之后，输入到示波器记录，并读出其幅度大小。示波器上读出的幅度与始端输入部幅度之比即为该系统的衰减系数。4.4我干扰与防护措施4.4.1抗电磁脉冲a. 在平洞核试验中，洞内电缆全部置于屏蔽槽内；b. 探头吉官方使用适当长度的钢管作为波导管；c. 探头壳内添充绝缘介质和金属籍。4.4.

8、2抗核辐射a. 石英压电法应采用组合探头，把电阻幸自信号引出线置于射线直按照射的范围之外；b. 使用电磁法时，为电磁铁供电用幸亏曹雪置箱应用铅、铁和沙袋进行防护；c. 探头前方应使用一段准直管，以在E挡光斑之外的y射线。4.4.3抗地电流a. 在寻i光真空管道适当位置使用一段绝缘管，以隔断从爆室引出的管道电流；b. 测量系统前端悬浮，终端续地；c. 在电缆进入雳蔽槽的地方添充铁沙。4.4.唾真空密封与防湖、防水a. 探头及其附件必须保证真空度不低于3Pa;b. 前量箱内放吸潮剂，并用石蜡密封；5 QJ 2884-97 c. 洞内电缆接头必须做纺湖处理。5测量方法核爆炸X射线热击波应力的测量使用

9、石英压电法；质点速度的测量使用电磁法。5.1 石英压电法5.1.1 石英计结构测量核爆炸X射线热击波应力应使用xo切割石英晶体片作为应力计，且应使用旁路保护型结构，如图2PJf示。负电银石英片保皇户电极正电极电瘦X射线R2 RI 图2石英计结构示意图在回2中，Rl为负载电阻，其理王佳应等于所用电缆的特性阻扰，R2为旁路保护电阻。5.1.2 石英压电法工作原理根据石英晶体的短路压电效应，石英应力汁的负电极富在热击波应力作用下，在时间（心小于日IC时，在正负电极面之闷产生的压电电压表示为：V(t) = AKcR（t)/H.(1) 式中：V(t）一一压电电压，v;毡A一一石英it正电极画积，cm2;

10、K一一压电系数，与应力有关，在84GPa内，K与应力的关系为K = (2.0110.107）101, Cl （目n2GPa);c 石英声速，其数值为5.72105,cm/s; QJ 2884-97 R一一总负载，其应值等于Rl与记录仪器输入阻抗的并联筐，。：a( t 热击波应力，GPa;H 石英片厚度，Cillo从实验中测得压电电压V(t）之后，由公式1绘出应力。（炒。5.2 电磁法s.2.1 电磁质点速度计结构电磁质点速度汁的基本结构如图3所示，盟中金属街为学磁性金属，例如铜锚，其淳度约在0.02O.lOm血，宽度约在2lOm血，长度应根据外加恒磁场均匀作用范围和试件尺寸选定。街片夹在试件之

11、内，当试件在热击波作用下运动衍，？吉片随试牛材料一起运动c在把镶好街片的试件放入磁场内时，应保持于自片垂直子磁力线运动和将错片置于磁场均匀作用区中心点靠前的位置上。外加恒磁场可Jl:!直流电磁铁产生，也可用永磁体产生。s.2.2 电碰法工作原理根据法拉第电磁感应定律，当嵌埋在试件中部金属稽片在热击波作用下磁试件材料一起在磁场内切割磁力线运动肘，在？吉片商端产生的感应电动势表示为：e(t) = BLu(t ) 10 . (2) 式中：et）一一电动势，v:B一一电磁铁或永磁体在磁极之间的非磁性材料中产生的磁感应强度，T;L 切割磁力线运动的金属筒片的长度，cm;u( t) 质点速度，cm/so从

12、实验中测得感应电动势dt）之后，出公式2给出质点速度u( t。7 QJ 2884-97 5.3 记录仪器重程与采样速率的选定5.3.主压电信号预估把按本标准预佑的热击波应力，（t）代入公式1，则为预估热击波压电信号的大小c5.3.2 感应电动势部预估把按本标准预佑的热击波Ell点速度叫。代入公式2，则为预估以试件质点速度运动的金属第片两端的感应电动势大小。5.3.3 仪器重程的选定把绞本标准预佑的热击波压电信号和感应电动势乘以按本标准标定出的衰减系数，llP得热击波信号传至记录仪器输入端盘号幅度大小，据此，可选定记录仪器的量程。5.3.4 采样速率的选定主要根据热击波的波形特点及其在试件内传至

13、传感器的时间选定采祥速率，同时应考虑触发信号和热击波信号在各自前传输系统内传输时1写的差异。6 试验程序6.1 迸场前的准备工作a. 按试验方案设计划工试件、传感器及其配套装置；b. 组装探头并做她真空检验；c. 订购电缆并按期运往试验现场；也设计、调试均衡器； 配置仪器设备，购置器材，整个测试系统齐套；r. 对测量系统进行检验性试验，必要时进行抗7射线和抗电磁脉冲的干扰试装；各全部试验装量、仪器设备、各种器材装箱。6.2 现场试验准备a. 仪器设备开箱并通电检查；b. 检查并验收工程、电缆、供电等试验条件： 仪器在测试车上就位固定并进行调试；d. 探头与真空管道对接；e. Jl3模拟信号检查

14、测试系统并标定衰减系数；f. 探头信号号：出电缆与沃电缆对接，并实施电磁屏薇；g. 核对控制指令，连接控锁线；引入触发信号，检查触发系统，核准触发信号的传输时闵；七仪器外壳接泌试车，测试车接地；j. 对探头和常重线路实施统辐射屏蔽；k. 选定仪器工作状态和量程。6.3联试6.3.1 站级联试：a. 检查控制指令是否准确可靠：8 QJ 2884-97 b. 检查被控仪器动作是否可靠。6.3.2 全场联试与综合演练：片；决；程。a. 在联试前，操作人员应按岗位责任制对仪器状态进行检查，并认真模写联试卡b. 在联试过程中，整个测量系统完全由主控站控哥哥，操作人员不得随意进行操作； 在联试结束后，工作

15、正常的仪器状态应予冻结，联试中发现的问题必须认真解d. 在综合演练时，除了执行全场联试的过程之外，还应演练正式试验时必捻收过6.4 正式试验 试验的零时确定之后，在零时前24且进行最后一次全场联试，并在联试后将测试车封fl;b. 参加捻收的人员按照指挥部的要求在零时前按时进入待机阵地；c. 如果零时前需要到测试车上进行操作或观察，经指挥部批准可提前进入瓣试车，但在零对前20rnin必须擞往待机阵地；岳抢收入员在零时后一得到准许前进的命令，应迅速乘车奔赴测试车，按照预先分工完成各自的捻收动作后迅速撤离现场：e. 抢收人员到达洗消站后将测试结果移交给接应人员，然后进行剂量检查和泼消。7 溅试结果的

16、分析处理对于测试结果，应根据以下原则分析判定哪些是干拢信号，哪些是热击波信号：a. 信号在记录仪器出现的时间是否接近热击波在试件中传播的对部；b. 信号的幅度是否接近于预佑的热击波信号幅度；c. 信号前特征是否接近于检验性试验中的信号待征。根据上述原则分辨出热击波信号之后，可进行判读和数据处理e8说明事项8.1 本试验所需要的X射线理论能谐、时间谱和总剂量以及总剂量的现场监满需与有关方面协源。8.2 引光真空管道的设计、加工、安装、抽真空积真空度监测等也需与有关方面协调解决。9 QJ 2884 97 方法200空气冲击波试验I 试验目的也研究航天产品在核爆炸空气冲击波的作用下的性能，为抵抗冲击

17、波加阁设计提供实验数据；b. 俭验航天产品承受核嫌炸空气冲岱被作用的能力。2 试验系统组成核爆炸空气冲击波试验系统的领成见图4,蜷心投影点试件传感放大帮iC量最仪辘电ii明、川W廓敲倚输线测时传输线Y触发探共阔步机才 | 一一一一一一幽幽幽幽叩阁4核爆炸穷气冲击波试骏系统组成示意网3 测景参数及其数值预估吏要测景参数为试件中的l!i变、加速度以及空气冲击波超压。利用脉冲载荷作用下的结陶响应现te进行的数值计算或者用系统检骏的试骏结果估算试件中的股变和加速度。4 测轰系统4.1 系统组成4.1.1 传感器10 控制盘传感器类型应满足测量要求D4.1.2 传输线QJ 2884-97 一假使用多芯双

18、扭绞屏蔽电缆，也可使用同轴电缆，其长度根据现场条件选定。4.1.3放大器频响应离子先Hz，且放大倍数可调。4.1.4记录仪器一般使用磁带机和数据采集仪，也可使用示波器。仪器的频响应高于SkHzo4.1.S 记录仪器的触发与标识信号应使用触发探头绘出的信号触发记录仪器或在记录仪器上标出核爆炸的零时标识信号。4.2 系统检验根据试件，将要承受的空气冲击波动压、超压及正压作用对阂，可用模爆器、化爆或击波管进行系统检验。在检验中应向对测量超压波形及试件的应变和加速度c4.3 抗于扰与防护措施4.3.1 抗电磁脉冲应将传感器、传输线和记录仪器全部量于全屏蔽系统之内，进入该系统的电源应使用滤波器或隔离变压

19、器。4.3.2 统核辐射和冲击波a. 电缆和前量籍使沼沙士、铅或铁覆盖；b. 全部仪器置于地下工号，并在零时前后沙袋封门。s 2商量方法S. l 应变测量根据预佑的应变值和材料特性选用合适前应变片，应变片与试f牛购粮结必须牢窟。5.2 加速度测量应选用抗辐射、高频号、高过载的加速度传感器，加速度传感器与试件的结合必须牢窟。5.3 超压测量应选用就辐射能力强的压力传感器，其量程和频响应满足溃量要求，安装必须牢窟。5.4 仪器量程的选定根据预佑的被测参数数值和传感器的灵敏度，并参照检验性试验结果，即可预估应变、加速度和超压信号大小，据此，可选定仪器量程。岳试验程序岳.1迸场前的准备工作a. 按试验

20、方案设计、加工试件及其配套装置；如购置传感器飞电缆及其他器材；11 QJ 2884-97 配置仪器设备并进行系统满试；d. 进行检验性试验，必要时进行射线和电磁脉冲干扰试验； 传感器与试伶装配；f. 整个测量系统齐套，并全部装箱。6.2现场试验准备a. 仪器设备开箱并通电检查；b. 检查验收工程、供电等试验条件；c. 仪器在测试工号内就位固定并进行调试；d. 安装试件； 辅设电缆，并用模拟信号检查测量系统；f. 试件上的信号引出线与传输线对接；g. 实施电磁屏蔽辛苦抗核辐射、抗冲击波防护；量核对控制指令，连接控制线，i. 引入y触发信号，检查触发系统和标识信号；j. 仪器外壳接地；k. 选定仪

21、器工作状态和量程。6.3 联试同方法100* 6.3条。6.4 正式试验a. 试验的零时确定之后，在零时前24小时进行最后一次全场联试，联试后用沙袋封门；b. 全体参试人员应接指挥部要求在零时前撤至安全区，如在现场双看爆炸，必须按要求量己戴防护镜；备； 试验后，当辐射剂量降至允许值之后，按指挥部安排，回收测量结果辛苦仪器设d. 回收入员到这洗消始后将测量结果移交给接应人员，然后进行剂量检查和法消； 对因收费号仪器必须进行剂量检查和相应处理。7 测试结果的分析处理对于测试结果，应根据以下原则分析判定哪些是干扰信号，哪些是测量信号：a. 信号距标识信号的时间是否接近冲击波传至试件布放点的时间：b. 信号幅度是否接近预估值；c. 信号的特征是否接近于检验性试验中的信号特征。根据上述原则分辨出应变、加速度和超压信号之后，则应进行判读和数据处理。8说明事项本试验所需要的核爆炸空气冲击波、光辐射和核辐射等参数预报，应与有关方面协调12 。J2884-97 解决。附加说明：本标准由中留航天工业总公司七O八所提出。本标准由中雷航天工业总公司第七0二研究所负责起草。本标准主要起草人：李士掌、张小达、刘广芬。13 性急I守mwmwN同。法方每俨坠MWbLA子U眈椒础就泣如q科优炸爆撞中国航天工业总公司第七。八研究所也是童发衍七OJ.所苦苦版印城”97年9月出Ji定价3.75元