工业数码电子雷管抗冲击波测试装置及测试方法

文档序号:1962503 发布日期:2021-12-14 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 工业数码电子雷管抗冲击波测试装置及测试方法 (Industrial digital electronic detonator shock wave resistance testing device and testing method ) 是由 岳彩新 夏光 杨文� 何振 高玉刚 李勇 赵晓莉 孙晨 秦婷 周晓红 王傲 周 于 2021-08-12 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种工业数码电子雷管抗冲击波测试装置及测试方法,包括起吊支架、设置在起吊支架下方的爆炸水箱以及设置在爆炸水箱侧方的测试固定架;所述起吊支架顶部安装有横向滑轨,且横向滑轨滑动面向下设置,所述横向滑轨内滑动设置有起升电机,所述起升电机的输出端通过起升绳连接安装有吊钩。本发明以水作为冲击波传播的介质,试验条件可重复性好;可以定量评价电子雷管抗冲击波的能力,给出能够承受冲击波的压强范围,对于生产企业改进产品结构以及提高产品性能提供了准确的试验数据。(The invention discloses an industrial digital electronic detonator shock wave resistance testing device and a testing method, wherein the testing device comprises a hoisting bracket, an explosion water tank arranged below the hoisting bracket and a testing fixing frame arranged on the side of the explosion water tank; the lifting support is characterized in that a transverse sliding rail is installed at the top of the lifting support, the sliding surface of the transverse sliding rail is arranged downwards, a lifting motor is arranged in the transverse sliding rail in a sliding mode, and the output end of the lifting motor is connected with a lifting hook through a lifting rope. The invention takes water as the medium for shock wave propagation, and the repeatability of test conditions is good; the method can quantitatively evaluate the shock wave resistance of the electronic detonator, provide the pressure intensity range capable of bearing the shock wave, and provide accurate test data for improving the product structure and improving the product performance of a production enterprise.)

工业数码电子雷管抗冲击波测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及雷管测试装置技术领域,尤其涉及工业数码电子雷管抗冲击波测试装置及测试方法。

背景技术

电子雷管,又称数码雷管、数码电子雷管或工业数码电子雷管,即采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管。作为我国起爆器材未来发展趋势的主流产品,电子雷管技术水平已取得长足进步,被广泛应用于爆破工程中。与此同时,针对电子雷管可靠性研究还不够充分,在实际爆破作业过程中,先爆炮孔产生的爆炸冲击波作用于后爆炮孔内的电子雷管,造成拒爆丢炮现象却时有发生,尤其是在井巷爆破施工中尤为突出。

而现今没有完整的用于评估爆炸冲击波对工业数码电子雷管损伤的装置和方法,因此,如何提供一种工业数码电子雷管抗冲击波测试装置及测试方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出工业数码电子雷管抗冲击波测试装置及测试方法,本发明以水作为冲击波传播的介质,试验条件可重复性好;可以定量评价电子雷管抗冲击波的能力,给出能够承受冲击波的压强范围,对于生产企业改进产品结构以及提高产品性能提供了准确的试验数据。

根据本发明实施例的一种工业数码电子雷管抗冲击波测试装置,包括起吊支架、设置在起吊支架下方的爆炸水箱以及设置在爆炸水箱侧方的测试固定架;

所述起吊支架顶部安装有横向滑轨,且横向滑轨滑动面向下设置,所述横向滑轨内滑动设置有起升电机,所述起升电机的输出端通过起升绳连接安装有吊钩。

优选的,所述爆炸水箱包括桶体,所述桶体底面安装有减震垫,所述桶体底侧开设有进出水管。

优选的,所述桶体包括外筒不锈钢层,所述外筒不锈钢层中内衬有抗冲击层。

优选的,所述抗冲击层为闭孔塑料泡沫。

优选的,所述测试固定架包括架体,所述架体上下面均安装有交叉设置的固定杆,上下的所述固定杆侧面等间距开设有多个安装孔,所述固定杆顶面安装有提升卡钩。

优选的,所述起升电机顶面安装有与横向滑轨相适配的滑块,所述起升电机通过滑块滑动安装在横向滑轨上。

优选的,所述横向滑轨为电控滑轨。

优选的,所述测试方法包括如下步骤:

S1、由1发电子雷管和工业炸药作为主爆药包,在水中爆炸产生冲击波,其外壳为防水牛皮纸手工卷制而成,其内径25mm、长度25mm,药包上下端用连接线绑牢悬挂在测试固定架上,采用相同的方法,将被测试电子雷管和水下冲击波传感器也悬挂在测试固定架上,并使得主爆药包、被测试电子雷管的芯片和水下冲击波传感器的形心处在同一水平位置,水下冲击波传感器距离主爆药包形心R=40-50cm处,被测试电子雷管距离主爆药包形心R=5-20cm处,水下传感器连接水下爆炸冲击波测试系统;

S2、初次测试,工业炸药质量为15g,被测试样距离主爆药包为20cm,用起吊支架将测试固定架吊入爆炸水箱内,使得主爆药包处于水面以下0.9-1m处;

S3、采用主爆药包中的电子雷管设置延期时间0ms,被测试电子雷管设置延期时间20ms,用起爆器起爆电子雷管,待起爆完成,用起吊支架吊起测试固定架,观察被测试电子雷管;

S4、如果电子雷管未爆,主药爆的药量不变,以d为5cm为梯度,继续增大被测试样与主爆药包的距离,则按照S2、S3步骤重复操作,直至电子雷管能够正常起爆,此时被测试电子雷管距离主爆药的水平距离L。通过水下冲击波测试仪记录水下冲击波传感器处的压强Pc,在S2、S3步骤重复操作过程中,改变水下冲击波传感器距离主爆药的水平距离R,拟合得出α和β,此时得到该型工业炸药水下爆炸冲击波峰值压力计算公式:

其中,Pm为计算m型工业炸药冲击波峰值压力,单位为Pa,W为主装药包的重量,单位为Kg,R为主装药包与水下冲击波传感器敏感元件或被测试电子雷管形心的水平距离,R0为主装药包装药半径,单位为m,α和β为系数和指数;

将被测试电子雷管能够正常起爆的距离L带入至公式内的R,即可得到电子雷管受冲击波影响的临界压强PL

S5、如果电子雷管爆炸,主爆药的电子雷管延期时间仍设置为0ms,被测试试样不设置延期时间起爆,起爆主爆药包,观察试验结果;

S6、如果电子雷管仍然爆炸,以d为5cm为梯度,继续增大被测试样与主爆药包的距离,直至被测试电子雷管不发生爆炸为止,后续重复S5,如果电子雷管不爆炸,则以d为5cm为梯度,继续缩小被测试样与主爆药包的距离为15cm,重复S5,直至被测试电子雷管发生爆炸为止;

S7、扩大5cm的梯度距离,重复进行S3,如果电子雷管能够正常起爆,说明被测试电子雷管能够承受冲击波作用而不被影响。

优选的,所述主爆药包、被测试电子雷管、水下冲击波传感器均通过连接线悬挂于上固定杆和下固定杆之间,所述连接线两端分别系固在上固定杆和下固定杆上的安装孔内,且被测试样电子雷管的芯片与主爆药包形心处于同一平面。

优选的,所述S3中观察被测试电子雷管,如果电子雷管未爆,用起爆器检测电子雷管的状态,如果电子雷管芯片无法通信、药头损坏或电容等其他元器件损伤,可判断受冲击波作用发生了“硬损伤”,如果电子雷管能够正常通讯起爆,则判断为“软损伤”,既受冲击波作用电子芯片无法正常起爆电子雷管,冲击作用后又恢复功能。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

(1)本发明以水作为冲击波的传播介质,因水具有均质、微压缩性特征,在常温常压条件下具有相同的状态方程。当主爆药包在水中爆炸时,炸药爆炸产物和水的界面会激起具有突跃性、强间断的冲击波,波形特征明显,系统易采集特征数值数据,冲击波峰值压力Pm,来表征被测试试样的性能,因此具有很高的可重复性。

(2)本发明以爆炸冲击波峰值压力Pm作为衡量电子雷管抗冲击波性能的定量指标,通过系统测试被测试样给出能够承受冲击波的压强范围,对于生产企业改进产品结构以及提高产品性能提供了准确的试验数据。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:

图1为本发明提出的工业数码电子雷管抗冲击波测试装置的结构示意图;

图2为本发明图1中提出的爆炸水箱的结构示意图;

图3为本发明图1中提出的测试固定架的结构示意图;

图4为本发明提出的工业数码电子雷管抗冲击波测试方法的流程图。

图中:1-起吊支架、2-爆炸水箱、21-桶体、211-外筒不锈钢层、212-抗冲击层、22-减震垫、23-进出水管、3-测试固定架、31-架体、32-固定杆、33-提升卡钩、34-安装孔、4-起升电机、5-横向滑轨、6-起升绳、7-吊钩。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。

参考图1-3,一种工业数码电子雷管抗冲击波测试装置,包括起吊支架1、设置在起吊支架1下方的爆炸水箱2以及设置在爆炸水箱2侧方的测试固定架3;

起吊支架1顶部安装有横向滑轨5,且横向滑轨5滑动面向下设置,横向滑轨5内滑动设置有起升电机4,起升电机4的输出端通过起升绳6连接安装有吊钩7。

爆炸水箱2包括桶体21,桶体21底面安装有减震垫22,桶体21底侧开设有进出水管23。桶体21包括外筒不锈钢层211,外筒不锈钢层211中内衬有抗冲击层212。抗冲击层212为闭孔塑料泡沫,厚度为40mm。

实施例中,爆炸水箱2用于盛放自来水模拟雷管水下爆炸环境,设计为圆筒形,内径1.8m、深1.8m、壁厚30mm,采用高强度不锈钢材质,无缝焊接工艺,预留起吊水箱把手2个,配有上下水系统,爆炸水箱2必须保证无渗漏。

测试固定架3包括架体31,测试固定架3用于固定试样和传感器组件,架体31上下面均安装有交叉设置的固定杆32,上下的固定杆32侧面等间距开设有多个安装孔34,固定杆32顶面安装有提升卡钩33。起升电机4顶面安装有与横向滑轨5相适配的滑块,起升电机4通过滑块滑动安装在横向滑轨5上。横向滑轨5为电控滑轨。可以通过控制器自动控制测试固定架3的起升。

实施例中,冲击波测试系统为成都泰测科技有限公司研制开发,同时冲击波测试系统由BLAST-PRO冲击波测试仪和PCB水下冲击波传感器组成。PCB水下冲击波传感器为138系列ICP电气石水下爆炸压力传感器,电子雷管为市售电子雷管,冲击波测试仪的最高采样频率10MHz(0.25μs),最低采样频率250kHz(4μs),动态响应100dB;冲击波传感器的最高响应压力345MPa,灵敏度0.073mV/kPa,分辨率0.14kPa;能够满足水中爆炸冲击波和气泡脉动波测试需求。

实施例1中测试方法包括如下步骤:

S1、由1发8号电子雷管和工业炸药,一级岩石乳化炸药,爆速≥4200m/s,作为主爆药包,在水中爆炸产生冲击波,其外壳由防水牛皮纸手工卷制而成,内径25mm、长度25mm,近似球形装药,装药半径R0=12.5mm,药包上下端用连接线绑牢悬挂在测试固定架3上,采用相同的方法,将被测试电子雷管和水下冲击波传感器也悬挂在测试固定架3上,并使得主爆药包、被测试电子雷管的芯片和水下冲击波传感器的形心处在同一水平位置,水下冲击波传感器距离主爆药包形心R=40cm处,被测试电子雷管距离主爆药包形心R=5cm处,水下传感器连接水下爆炸冲击波测试系统;

S2、初次测试,工业炸药质量为15g,被测试样距离主爆药包为20cm,用起吊支架1将测试固定架3吊入爆炸水箱2内,使得主爆药包处于水面以下0.9m处;

S3、采用主爆药包中的电子雷管设置延期时间0ms,被测试电子雷管设置延期时间20ms,用起爆器起爆电子雷管,待起爆完成,用起吊支架1吊起测试固定架3,观察被测试电子雷管;

S3中观察被测试电子雷管,如果电子雷管未爆,用起爆器检测电子雷管的状态,如果电子雷管芯片无法通信、药头损坏或电容等其他元器件损伤,可判断受冲击波作用发生了“硬损伤”,如果电子雷管能够正常通讯起爆,则判断为“软损伤”,既受冲击波作用电子芯片无法正常起爆电子雷管,冲击作用后又恢复功能。

S4、如果电子雷管未爆,主药爆的药量不变,以d为5cm为梯度,继续增大被测试样与主爆药包的距离,则按照S2、S3步骤重复操作,直至电子雷管能够正常起爆,此时被测试电子雷管距离主爆药的水平距离L。通过水下冲击波测试仪记录水下冲击波传感器处的压强Pc,在S2、S3步骤重复操作过程中,改变水下冲击波传感器距离主爆药的水平距离R,拟合得出α和β,此时得到该型工业炸药水下爆炸冲击波峰值压力计算公式:

其中,Pm为计算m型工业炸药冲击波峰值压力,单位为Pa,W为主装药包的重量,单位为Kg,R为主装药包与水下冲击波传感器敏感元件或被测试电子雷管形心的水平距离,R0为主装药包装药半径,单位为m,α和β为系数和指数;

将被测试电子雷管能够正常起爆的距离L带入至公式内的R,即可得到电子雷管受冲击波影响的临界压强PL

进行是S1至S4步骤的同时,水下冲击波测试系统一直在40-50cm距离内改变距离R,本实施例选用R=40cm,测得数据后,拟合得到该型炸药的水下爆炸冲击波计算公式。当S4得到电子雷管能正常起爆时,此时被测试电子雷管距离主装药距离为L时,将L代入公式(公式内的R),得到被测试电子雷管处的压强。

S5、如果电子雷管爆炸,主爆药的电子雷管延期时间仍设置为0ms,被测试试样不设置延期时间起爆,起爆主爆药包,观察试验结果;

S6、如果电子雷管仍然爆炸,以d为5cm为梯度,继续增大被测试样与主爆药包的距离,直至被测试电子雷管不发生爆炸为止,后续重复S5,如果电子雷管不爆炸,则以d为5cm为梯度,继续缩小被测试样与主爆药包的距离为15cm,重复S5,直至被测试电子雷管发生爆炸为止;

S7、扩大5cm的梯度距离,重复进行S3,如果电子雷管能够正常起爆,说明被测试电子雷管能够承受冲击波作用而不被影响。

主爆药包、被测试电子雷管、水下冲击波传感器均通过连接线悬挂于上固定杆32和下固定杆32之间,连接线两端分别系固在上固定杆32和下固定杆32上的安装孔34内,且被测试样电子雷管的芯片与主爆药包形心处于同一平面。

实施例2:实施例装置、方法步骤同实施例1,不同的参数在于:水下冲击波传感器距离主爆药包形心R=50cm处,被测试电子雷管距离主爆药包形心R=20cm处,主爆药包处于水面以下1m处。

实施例3:实施例装置、方法步骤同实施例1,不同的参数在于:水下冲击波传感器距离主爆药包形心R=45cm处,被测试电子雷管距离主爆药包形心R=15cm处,主爆药包处于水面以下0.95m处。

根据上述实施例1的步骤对m型电子雷管水中抗冲击波性能进行测试,测试结果如表1所示:

表1

需要注意的是,“损伤”代表被测试电子雷管激发无法正常起爆且零部件发生物理损伤;“完好(未爆)”代表被测试电子雷管激发无法正常起爆且用起爆器检测完好。

本发明以爆炸冲击波峰值压力Pm作为衡量电子雷管抗冲击波性能的定量指标,通过系统测试被测试样给出能够承受冲击波的压强范围,如实施例1所示,发生“硬损伤”和“软损伤”的压强范围在112.27-51.69MPa,对于生产企业改进产品结构,提高产品性能提供试验数据。

本发明以水作为冲击波的传播介质,因水具有均质、微压缩性特征,在常温常压条件下具有相同的状态方程。当主爆药包在水中爆炸时,炸药爆炸产物和水的界面会激起具有突跃性、强间断的冲击波,波形特征明显,系统易采集特征数值数据,冲击波峰值压力Pm,来表征被测试试样的性能,因此具有很高的可重复性。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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