王軍評(píng)，彭湃，黃?，摚陆?，李翀，張軍，許曉東

面向C型貨包的短距加速撞擊試驗(yàn)裝置及應(yīng)用

王軍評(píng)1，彭湃1，黃?，?，毛勇建1，李翀1，張軍1，許曉東2

（1.中國(guó)工程物理研究院總體工程研究所，四川 綿陽(yáng) 621999；2.中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第704研究所，上海 200031）

為C型貨包90 m/s撞擊試驗(yàn)提供新的試驗(yàn)方法和手段。采用基于壓縮空氣驅(qū)動(dòng)和反向牽引的短距加速技術(shù)，以及基于阻尼緩沖缸–迪尼瑪繩的短距攔阻技術(shù)，建立新型高速重載撞擊試驗(yàn)方法，并形成試驗(yàn)裝置。實(shí)現(xiàn)了負(fù)載大于5 t、速度大于90 m/s的大質(zhì)量試件短距發(fā)射和撞擊。該試驗(yàn)裝置與以往常用于C型貨包撞擊試驗(yàn)的火箭橇和高空纜繩相比，具有占地少、建設(shè)成本低、可調(diào)性和重復(fù)性好、測(cè)試方便、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)安全等特點(diǎn)，為C型貨包的空運(yùn)事故場(chǎng)景模擬與考核提供了一種新手段，同時(shí)也可為其他類型貨包或裝備的公路、鐵路等運(yùn)輸事故場(chǎng)景模擬與考核提供試驗(yàn)技術(shù)支撐。

放射性物品；運(yùn)輸容器；C型貨包；撞擊試驗(yàn)；試驗(yàn)設(shè)施

放射性物品安全運(yùn)輸是發(fā)展核能和核技術(shù)的必備條件之一[1]。隨著核能開(kāi)發(fā)和核技術(shù)應(yīng)用研究的快速發(fā)展，放射性物品的運(yùn)輸活動(dòng)愈加頻繁，運(yùn)輸方式也愈加多樣化，涉及公路、鐵路、海運(yùn)、空運(yùn)等。由于放射性物品具有輻射危害性，其運(yùn)輸安全得到了國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）和各相關(guān)國(guó)家的廣泛關(guān)注。為了減少放射性物品的危害、確保人類生命健康與生態(tài)環(huán)境安全，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)[2]、美國(guó)[3]、俄國(guó)[4]、中國(guó)[5-6]等國(guó)際組織或國(guó)家都制定了專門的法律、法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)放射性物品的運(yùn)輸活動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管和規(guī)范。

放射性物品的運(yùn)輸需采用運(yùn)輸容器進(jìn)行包裝，因此貨包適應(yīng)運(yùn)輸環(huán)境和抵抗事故的能力直接決定了運(yùn)輸過(guò)程的安全性。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)《放射性物質(zhì)安全運(yùn)輸條例》[2]和我國(guó)《放射性物品安全運(yùn)輸規(guī)程》[6]對(duì)A型、B型、C型等各型貨包，規(guī)定了一系列的試驗(yàn)要求，以考核其適應(yīng)正常環(huán)境和抵抗事故環(huán)境的能力。這些試驗(yàn)主要包括正常運(yùn)輸條件下的噴水、自由下落、堆積和貫穿試驗(yàn)，以及運(yùn)輸事故條件下的力學(xué)試驗(yàn)（自由下落Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）、耐熱、水浸沒(méi)、撞擊試驗(yàn)等。國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)和學(xué)者針對(duì)貨包安全性和合規(guī)性開(kāi)展了一系列的研究工作[7-13]，建立了相應(yīng)的試驗(yàn)技術(shù)與設(shè)施。其中，主要用于空運(yùn)大量放射性物品或運(yùn)輸高活度放射性物品的C型貨包，由于對(duì)防護(hù)能力與安全等級(jí)要求最高，除了需經(jīng)受正常運(yùn)輸條件的試驗(yàn)考核外，還需經(jīng)受9 m自由下落、動(dòng)態(tài)壓碎、擊穿–撕裂、強(qiáng)化水浸沒(méi)、強(qiáng)化耐熱和不小于90 m/s的撞擊試驗(yàn)。這些試驗(yàn)中，90 m/s撞擊試驗(yàn)可以說(shuō)是最嚴(yán)酷、最重要的考核試驗(yàn)。

目前，國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)C型貨包撞擊試驗(yàn)的設(shè)施主要是火箭橇[14]和高空纜繩[15]?；鸺说乃俣瓤梢栽诿棵霂资字翈浊椎姆秶?，高空纜繩通過(guò)自由跌落和火箭復(fù)合加速后最大速度可達(dá)244 m/s，這2類設(shè)施皆可滿足C型貨包的撞擊試驗(yàn)考核需求，但這2種試驗(yàn)設(shè)施占地面積大、造價(jià)昂貴、單次使用成本高，且加速距離較長(zhǎng)、測(cè)試不便。

文中介紹一種基于壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的短距離加速撞擊試驗(yàn)裝置。該裝置利用壓縮空氣來(lái)推動(dòng)試件向前運(yùn)動(dòng)并達(dá)到一定的速度，從而完成對(duì)試件的發(fā)射和撞擊試驗(yàn)。這種加載方式具有較強(qiáng)的通用性，可以在較短距離內(nèi)獲得每秒幾十米到百米左右的發(fā)射速度，試件速度和姿態(tài)的可控性和重復(fù)性好，測(cè)試方便，試驗(yàn)實(shí)施也具有較好的經(jīng)濟(jì)性和安全性，可為C型貨包的撞擊試驗(yàn)提供一種新手段。

1 試驗(yàn)裝置工作原理及概況

1.1 工作原理

基于經(jīng)濟(jì)、安全和試驗(yàn)對(duì)象多樣性等考慮，短距離加速撞擊試驗(yàn)裝置采用壓縮空氣加速和直線軌道方式。開(kāi)放的軌道式設(shè)計(jì)（而不是封閉的管道設(shè)計(jì)），可以適應(yīng)試件的不同外形、尺寸及安裝姿態(tài)，見(jiàn)圖1。短距加速撞擊試驗(yàn)裝置通過(guò)發(fā)射系統(tǒng)快速釋放壓縮氣源的氣體推動(dòng)活塞–往復(fù)車系統(tǒng)，帶動(dòng)承載小車和試件在軌道上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到目標(biāo)速度后，通過(guò)一級(jí)和二級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)分別制動(dòng)往復(fù)車–活塞系統(tǒng)和承載小車，使試件與承載小車分離，并由于慣性繼續(xù)飛行直至撞擊固定靶體。

圖1 撞擊試驗(yàn)裝置

1.2 主要技術(shù)指標(biāo)

短距加速撞擊試驗(yàn)裝置的主要技術(shù)指標(biāo)如下。

1）最大加速能力。試件質(zhì)量不小于5 t、速度不小于92 m/s。

2）速度控制精度。在30～100 m/s內(nèi)，速度目標(biāo)值與實(shí)際值的偏差不大于5%。

2 試驗(yàn)裝置系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)裝置由壓縮氣源系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、一級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)、二級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)、軌道、剛性靶體等構(gòu)成。其主要構(gòu)成部分介紹如下。

2.1 壓縮氣源系統(tǒng)

壓縮氣源系統(tǒng)由空壓站、儲(chǔ)氣罐、管路、測(cè)壓儀表等組成。

空壓站為試驗(yàn)系統(tǒng)提供最大壓力為6 MPa的氣源，并配備干燥和過(guò)濾裝置。儲(chǔ)存壓縮空氣的儲(chǔ)氣罐是裝置的主要?jiǎng)恿υ矗?臺(tái)臥式儲(chǔ)氣罐組成，總?cè)莘e為60 m3。

2.2 發(fā)射系統(tǒng)

發(fā)射系統(tǒng)主要由氣缸組件、排氣缸組件、活塞組件、往復(fù)車組件、張緊機(jī)構(gòu)、主滑輪組、開(kāi)關(guān)閥和發(fā)射閥等組成，氣缸筒和排氣缸筒總長(zhǎng)為100 m，具體結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖2。以儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓縮空氣為動(dòng)力，發(fā)射系統(tǒng)可將5 t以上的負(fù)載（包含承載小車和試件）在75 m內(nèi)加速到92 m/s以上。

發(fā)射系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)閥和發(fā)射閥控制壓縮空氣進(jìn)入氣缸的流量和時(shí)間，從而達(dá)到控制試件和承載小車末速的目標(biāo)。由于發(fā)射閥需具備快速響應(yīng)功能，為提高密封壽命，采用金屬密封；但由于金屬密封無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全密封，存在一定泄漏，故增設(shè)前道開(kāi)關(guān)閥，采用非金屬密封，實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏。在充壓過(guò)程中，開(kāi)關(guān)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，在發(fā)射前首先開(kāi)啟開(kāi)關(guān)閥，然后再開(kāi)啟發(fā)射閥，發(fā)射完畢后迅速關(guān)閉開(kāi)關(guān)閥和發(fā)射閥。發(fā)射閥主要由發(fā)射閥芯、閥體及發(fā)射油缸等組成，其控制系統(tǒng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為液壓系統(tǒng)的流量和速度，液壓油進(jìn)入發(fā)射閥油缸，通過(guò)油缸控制發(fā)射閥的開(kāi)度大小及開(kāi)啟時(shí)間。

由于主牽引繩自重原因，在復(fù)位或低速運(yùn)行時(shí)會(huì)摩擦氣缸內(nèi)壁，因此設(shè)計(jì)張緊機(jī)構(gòu)，用來(lái)預(yù)緊主牽引繩。張緊機(jī)構(gòu)主要由張緊蓄能器、張緊油缸、導(dǎo)向滑輪、導(dǎo)向架等組成。工作時(shí)，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)為其提供張緊力，拉緊主牽引繩，減小垂蕩，防止活塞運(yùn)行時(shí)主牽引繩和缸筒內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦。

1.主滑輪組；2.主牽引繩組件；3.推力架；4.氣缸組件；5.活塞組件；6.氣缸安裝座；7.軌道；8.往復(fù)車；9.排氣缸；10.排氣缸安裝座；11.張緊機(jī)構(gòu)。

2.3 一級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)

一級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)主要由滑輪緩沖缸、鋼索、滑輪組、主緩沖缸、制動(dòng)軌道等組成，其結(jié)構(gòu)和原理見(jiàn)圖3。

一級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)采用鋼絲繩阻攔，可將速度為92 m/s以上的往復(fù)車與活塞組件在短距離內(nèi)（15 m以內(nèi)）完全制動(dòng)。其工作原理為：往復(fù)車觸碰第一制動(dòng)系統(tǒng)鋼索后減速，承載小車與往復(fù)車脫離，并繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)；第一制動(dòng)系統(tǒng)的滑輪緩沖缸與主緩沖缸先后動(dòng)作，滑輪緩沖缸迅速伸出，在較小的慣性作用下，滑輪速度迅速提升，同時(shí)帶動(dòng)主緩沖缸，將高速運(yùn)動(dòng)的往復(fù)車速度減為零，完成制動(dòng)。阻攔結(jié)束后，主緩沖缸和滑輪緩沖缸在背壓氣的帶動(dòng)下復(fù)位。

圖3 一級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)示意圖

2.4 二級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)

二級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)采用直接阻攔方式，主要由水缸、迪尼瑪繩及相關(guān)安裝架等組成。將2個(gè)行程為16 m的水缸分別安裝于軌道兩側(cè)，阻攔繩采用迪尼瑪繩，直徑為52 mm，其最小破斷力達(dá)到2 150 kN。實(shí)驗(yàn)前，基座水箱和水缸內(nèi)充滿水，制動(dòng)時(shí)，高速運(yùn)動(dòng)的承載小車受阻攔繩攔阻，帶動(dòng)活塞在節(jié)流管內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)管內(nèi)工作腔一側(cè)的緩沖介質(zhì)（水）通過(guò)節(jié)流孔向外部流動(dòng)，從而產(chǎn)生制動(dòng)力，使承載小車–阻攔繩–活塞組成的質(zhì)量系統(tǒng)制動(dòng)。二級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)見(jiàn)圖4。

圖4 二級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)

2.5 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)由油源、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。液壓泵啟動(dòng)后，油源為各執(zhí)行元件（開(kāi)關(guān)閥、發(fā)射閥、張緊機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等）提供動(dòng)力。當(dāng)油溫升到50 ℃時(shí)，冷卻油泵啟動(dòng)，高溫液壓油通過(guò)冷卻器與空氣進(jìn)行熱交換，從而降低油溫。液壓控制系統(tǒng)包括發(fā)射液壓控制系統(tǒng)和張緊機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)，前者主要為擺動(dòng)馬達(dá)提供設(shè)定的壓力油，控制發(fā)射閥的開(kāi)啟，后者為張緊油缸提供壓力油，保證張緊機(jī)構(gòu)隨迪尼瑪繩張力的變化實(shí)時(shí)響應(yīng)。

2.6 潤(rùn)滑系統(tǒng)

在試驗(yàn)過(guò)程中，活塞在氣缸中高速運(yùn)動(dòng)，為減小活塞和氣缸的磨損及運(yùn)動(dòng)阻力，故設(shè)置潤(rùn)滑系統(tǒng)，每段缸上開(kāi)有5對(duì)潤(rùn)滑油噴油口。在試驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程中，先對(duì)潤(rùn)滑缸補(bǔ)油，發(fā)射前用壓縮空氣作為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)活塞噴出潤(rùn)滑油并霧化，在氣缸壁內(nèi)形成油膜。

2.7 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)用于控制試驗(yàn)裝置各系統(tǒng)的工作，使其按規(guī)定步驟協(xié)調(diào)動(dòng)作，同時(shí)獲取和顯示各系統(tǒng)、關(guān)鍵部件的工作狀態(tài)和性能參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)主要由試驗(yàn)裝置主控臺(tái)、壓縮氣源系統(tǒng)控制臺(tái)、液壓系統(tǒng)控制臺(tái)、液壓系統(tǒng)電機(jī)啟動(dòng)柜和相關(guān)測(cè)試系統(tǒng)組成。

2.8 測(cè)試系統(tǒng)

撞擊試驗(yàn)的測(cè)試主要針對(duì)加速度、應(yīng)變、速度、氣壓、過(guò)載等物理量，配套了基于電測(cè)、光測(cè)的有線及無(wú)線測(cè)試系統(tǒng)。

有線測(cè)試系統(tǒng)包括加速度、應(yīng)變、氣壓等基于電測(cè)的測(cè)試系統(tǒng)以及高速攝影、運(yùn)動(dòng)跟蹤、數(shù)字散斑等基于光測(cè)的測(cè)試系統(tǒng)。應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)共有通道56路，其連續(xù)采樣頻率最大為1 MHz，微應(yīng)變量程范圍0～20 000。加速度測(cè)量系統(tǒng)采集通道為56路，連續(xù)采樣頻率最大為1 MHz，加速度傳感器量程范圍0～100 000，頻響大于10 kHz。高速攝影在1 280′800分辨率時(shí)拍攝速率可達(dá)25 600幅/s，最高拍攝速率為106幅/s（分辨率為256′32）。數(shù)字散斑用于全場(chǎng)三維形狀、位移及應(yīng)變測(cè)量，測(cè)量對(duì)象尺寸為0.001～10 m，應(yīng)變量程為0.005%～2 000%，一維精度微應(yīng)變?yōu)?，二維精度微應(yīng)變?yōu)?0，三維精度微應(yīng)變?yōu)?0。運(yùn)動(dòng)跟蹤裝置掃描比（試件運(yùn)動(dòng)速度與運(yùn)動(dòng)軌道到轉(zhuǎn)鏡垂直距離之比）為0.1～100。

無(wú)線嵌入式測(cè)試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多通道的過(guò)載、應(yīng)變、溫度、速度、加速度等信號(hào)的測(cè)試，如圖5所示，主要用于容器有密封要求時(shí)的內(nèi)部測(cè)試。通過(guò)電源程控待機(jī)以及低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)待機(jī)時(shí)間達(dá)20 d以上，滿足試驗(yàn)件裝配或試驗(yàn)安裝時(shí)間不確定的需求；通過(guò)多層電路板設(shè)計(jì)、超小型模塊電路設(shè)計(jì)和內(nèi)部多層減振抗沖擊防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了40 000以上的高過(guò)載沖擊環(huán)境測(cè)試，其采樣頻率為0.1～1 MHz，通道數(shù)為1～44，存儲(chǔ)容量為512 kB～16 GB。

圖5 無(wú)線嵌入測(cè)試系統(tǒng)

2.9 靶體

試驗(yàn)裝置的剛性靶體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其高度為8 m（其中2.5 m位于水平面下）、寬度為5 m、厚度為4.2 m，總質(zhì)量約為520 t，靶體的總質(zhì)量大于最大加速能力（負(fù)載5 t，速度92 m/s）時(shí)試驗(yàn)件質(zhì)量的100倍，由文獻(xiàn)[1]可知，符合剛性靶體的要求。

3 關(guān)鍵技術(shù)

在撞擊試驗(yàn)裝置的研制過(guò)程中，重點(diǎn)解決了以下2項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 基于反向牽引的短距離加速技術(shù)

為控制運(yùn)行成本，試驗(yàn)裝置以低成本壓縮空氣為動(dòng)力源，結(jié)合活塞與往復(fù)車的分體式設(shè)計(jì)思路、動(dòng)力氣缸的閉合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，并利用牽引繩與定滑輪實(shí)現(xiàn)了對(duì)往復(fù)車及負(fù)載的反向牽引，見(jiàn)圖6。解決了單次試驗(yàn)成本高、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用昂貴、開(kāi)口氣缸動(dòng)態(tài)密封難的問(wèn)題。

為控制建設(shè)成本，需在較短的距離將至少5 t的負(fù)載加速至92 m/s以上，基于氣體膨脹的熱力學(xué)方程、發(fā)射閥流量方程、活塞–試件動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真與設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖7，確定儲(chǔ)氣罐容積為60 m3，氣缸的行程僅為75 m。

1.定滑輪；2.制動(dòng)系統(tǒng)；3.牽引繩；4.活塞；5.閉合氣缸；6.往復(fù)車；7.張緊繩；8.張緊機(jī)構(gòu)；9.壓縮氣源系統(tǒng)；10.發(fā)射閥。

圖7 發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真結(jié)果

3.2 短距離制動(dòng)技術(shù)

承載小車通過(guò)二級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)，使試件與其分離，隨后試件自由飛行至撞擊靶體。制動(dòng)距離的長(zhǎng)短直接影響飛行距離，而飛行距離以及飛行中空氣阻力和重力的影響，使得試件的實(shí)際撞靶姿態(tài)與初始姿態(tài)會(huì)存在偏差，因此，為了實(shí)現(xiàn)試件碰靶姿態(tài)的精確控制，需在盡量短的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)承載小車的平穩(wěn)制動(dòng)，這就需要解決高速短距離制動(dòng)的難題。

目前火箭橇主要通過(guò)末端彎軌使試驗(yàn)件與橇車分離，承載橇車采用破壞性制動(dòng)；航母制動(dòng)系統(tǒng)主要基于液壓緩沖阻攔技術(shù)，其密封要求、維護(hù)成本高，且制動(dòng)距離較長(zhǎng)，約為100 m。為此，針對(duì)短距離制動(dòng)的需求，研制了一套新型高速攔阻裝置，見(jiàn)圖8。該裝置摒棄了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)成本高的傳統(tǒng)液壓緩沖阻攔技術(shù)，采用了非密封型阻尼緩沖缸結(jié)構(gòu)，以廉價(jià)的水為緩沖介質(zhì)，使加工成本、維護(hù)成本大幅降低，使用更加便捷。同時(shí)，摒棄了傳統(tǒng)的鋼絲繩攔阻方式，采用了輕質(zhì)、高強(qiáng)度、低剛度的迪尼瑪繩作為阻攔繩，在提高最大攔阻能力的同時(shí)，大幅降低了承載小車與攔阻繩初次碰撞時(shí)的瞬態(tài)沖擊載荷。在設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)編程對(duì)理論模型進(jìn)行了仿真，見(jiàn)圖9。由圖9a可知，由于鋼絲繩剛度較大，阻攔時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊載荷過(guò)大的現(xiàn)象，極易造成鋼絲繩斷裂（承載小車質(zhì)量為1.5 t時(shí)，制動(dòng)過(guò)載接近150，鋼絲繩張力在1 000 kN以上，超過(guò)了目前使用的高強(qiáng)阻攔鋼索的破壞強(qiáng)度，美國(guó)MK7–3型液壓阻攔器高強(qiáng)阻攔鋼索直徑為36 mm，破壞強(qiáng)度為911 kN），采用迪尼瑪繩有效解決了這一難題。此外，通過(guò)對(duì)節(jié)流孔布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低了攔阻過(guò)程制動(dòng)加速度的峰值均值比。采用以上技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了15 m的距離內(nèi)高速（92 m/s以上）承載小車（質(zhì)量為1.5 t）的平穩(wěn)制動(dòng)。

4 應(yīng)用情況

利用文中介紹的撞擊試驗(yàn)裝置，先后對(duì)在公路、鐵路和空運(yùn)事故下不同試件進(jìn)行了多次試驗(yàn)，詳見(jiàn)表1。其中，試件1#分別開(kāi)展了鐵路運(yùn)輸和空運(yùn)事故驗(yàn)證考核；試件2#為某C型貨包，開(kāi)展了空運(yùn)事故試驗(yàn)；試件3#開(kāi)展了鐵路運(yùn)輸事故考核；試件4#、5#分別開(kāi)展了貨包整車公路運(yùn)輸事故考核（無(wú)承載小車）；試件6#開(kāi)展了空運(yùn)事故考核；試件7#為試驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)。試驗(yàn)中承載小車均成功制動(dòng)，試件撞靶姿態(tài)良好；根據(jù)不同的需求，采用有線、無(wú)線嵌入式測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)展了氣壓、加速度、過(guò)載等物理量的測(cè)試。試件2#、5#的高速攝影照片見(jiàn)圖10和圖11。

圖8 二級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)中使用的高速阻攔裝置

圖9 仿真設(shè)計(jì)結(jié)果

表1 試驗(yàn)裝置應(yīng)用實(shí)例相關(guān)數(shù)據(jù)

Tab.1 Relevant data in application of the test facility

圖10 某C型貨包撞擊試驗(yàn)的高速攝影（表1中試件2#）

5 結(jié)語(yǔ)

面向C型貨包的短距加速撞擊試驗(yàn)裝置，作為新型高速重載撞擊試驗(yàn)設(shè)施，采用了基于空氣驅(qū)動(dòng)–反向牽引的短距加速技術(shù)、基于阻尼緩沖缸–迪尼瑪繩的新型高速攔阻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大質(zhì)量試件的高速發(fā)射與承載小車的短距制動(dòng)。該試驗(yàn)裝置可調(diào)性和重復(fù)性好，測(cè)試方便，發(fā)射經(jīng)濟(jì)、安全，為C型貨包的空運(yùn)事故的模擬與考核提供了一種新手段，同時(shí)也可為相關(guān)貨包與裝備的公路、鐵路運(yùn)輸事故的模擬與考核，以及同類裝置設(shè)計(jì)和測(cè)試技術(shù)發(fā)展提供支撐和參考。

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Facility and Its Application in Impact Test of C-type Package by Short-distance Launch

WANG Jun-ping1, PENG Pai1,HUANG Hai-ying1,MAO Yong-jian1,LI Chong1,ZHANG Jun1,XU Xiao-dong2

(1. Institute of Systems Engineering, China Academy of Engineering Physics, Sichuan Mianyang 621999, China; 2. No.704 Research Institute, China Shipbuilding Industry Group Co., Ltd., Shanghai 200031, China)

The work aims to provide a new method for 90 m/s impact test of C-type package. The short-distance launch technique based on compressed air driving and reversed traction and the short-distance arrest technique based on damp buffer cylinder and dyneema rope were applied to establish a new high velocity impact test method for heavy load and form a test facility. The short-distance launch and impact of a large mass specimen with a load more than 5 t and a velocity more than 90 m/s were realized. Compared with rocket sled and high-altitude cable commonly used in C-type package impact test in the past, this test facility has the characteristics of less occupied land, low construction cost, good adjustability and repeatability, convenient testing, economical and safe operation, etc., which provides a new way for simulating air accidents and testing the performance of C-type packages and also supplies a new supporting technique for performance simulation and testing of other types of packages and equipment under other kinds of accidental transportation conditions on roads, railways, etc.

radioactive material; transportation container; C-type package; impact test; test facility

TB485

A

1001-3563(2022)23-0244-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.23.029

2022–06–15

國(guó)防科技工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)科研項(xiàng)目（JSHS2019212C001）

王軍評(píng)（1983—），男，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)闆_擊動(dòng)力學(xué)與環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)研究。

毛勇建（1976—），男，博士，研究員，主要研究方向?yàn)闆_擊動(dòng)力學(xué)與環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)研究。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋