本发明属于高冲击加速度测试技术领域，具体涉及一种高g值冲击加速度缓冲装置和缓冲方法以及应用。
背景技术：
在高冲击测试技术领域，弹载电子仪器是唯一能够安装在弹体内部、获取弹上参数的设备，它能够完整记录从发射、飞行到撞击过程的参数，同时承受和弹体一样的环境条件。特别是在超高速撞击条件下，弹载电子仪器要承受上万乃至十几万个g的冲击过载，而常规电子仪器一般只能承受几千个g的冲击过载，经封装强化的电子仪器最大可以达到2万g左右。然而这个抗过载能力还无法满足超高速撞击所产生的十几甚至几十万g的过载测试需求，为了提高弹载电子仪器在超高冲击条件下的可靠性，必须研究其在强冲击条件下的缓冲保护措施。目前国内外常用的缓冲方法有橡胶缓冲、毛毡缓冲、泡沫材料缓冲，其中尤以泡沫材料的缓冲效果最好，但其缺点是一次性缓冲，不能重复利用。而橡胶和毛毡缓冲虽然可以多次使用，但其缓冲效果不佳。
技术实现要素：
本发明提供应用于多层侵彻测试和超高冲击测试，提高弹载记录仪在侵彻测试中的数据捕获率且能够将(0.2~2.0)×105g范围内的冲击加速度脉冲的幅值减小到0.2×105g以下的高g值冲击加速度缓冲装置与缓冲方法及应用。
本发明的技术方案：
高g值冲击加速度缓冲装置，其特征是包括：反向缓冲器、径向缓冲筒、轴向复合缓冲体、方形外套筒、弹塑性叠片；反向缓冲器、径向缓冲环、轴向复合缓冲体和弹塑性叠片自上而下分别置于方形外套筒内；径向缓冲筒内腔放置有弹载测控单元；轴向复合缓冲体设有若干平行于底面的圆形通孔；圆形通孔的正下方即轴向复合缓冲体的下部有一个内腔，腔内填充有弹塑性叠片；轴向复合缓冲体由内含芳纶纤维的硫化橡胶制作。
所述弹塑性叠片是由橡胶、毛毡、金属泡沫材料的任意一种或橡胶、毛毡、金属泡沫材料的任意组合形成的叠片。
所述反向缓冲器是由弹簧钢制作的中空矩形柱体，柱体下端面设置弹性膜片。
所述径向缓冲筒为多层叠加的方形套筒，由硫化橡胶制作，外层套筒的内边尺寸等于相邻内层套筒外边尺寸。
一种高g值冲击加速度缓冲方法，特征在于：采用所述高g值冲击加速度缓冲装置，通过在轴向复合缓冲体内腔填充弹塑性叠片，使作用在弹载测控单元上的加速度幅值减小到0.2×105g以下，实现对弹载测控单元的有效保护。
通过多层侵彻过程中弹载测控单元实时记录到的加速度，研究弹载测控单元在多次冲击环境下的存活性；所述的弹载测控单元采用弹载记录仪。
采用高g值冲击加速度缓冲装置实现弹载测控单元在1.5×105g以上的超高冲击环境下的存活性研究；所述的弹载测控单元采用弹载记录仪。
本发明的高g值冲击加速度缓冲装置可以实现弹载电子仪器三向缓冲隔离缓冲，并能够将(0.2~2.0)×105g范围内的冲击加速度脉冲的幅值减小到0.2×105g以下，保证弹载测试模块在高冲击条件下的存活性。
本发明中缓冲装置可应用于多层侵彻测试和超高冲击测试，提高了弹载记录仪的在侵彻测试中的数据捕获率，是解决弹载记录仪在强冲击条件下存活性问题的基本手段。
本发明具有下述优点：
1.通过改变轴向复合缓冲体空腔内的缓冲叠片的不同组合，可以把不同激励冲击加速度的幅值降低到2万g以下；
2.通过改变轴向复合缓冲体空腔的深度及内部填充叠片的种类，可以改变该缓冲装置的缓冲作用时间；
3.只需通过简单更换轴向复合缓冲体空腔内的填充叠片，即可使缓冲装置重复使用。
4.可应用于弹载电子仪器在在多次冲击下或超高冲击下的存活性研究，也可为弹载电子设备提供实弹环境下的抗冲击保护，如惯性测量组合、黑匣子、智能引信等，是提高弹载电子设备冲击可靠性的有效手段；
5.高g值冲击加速度缓冲装置具有操作简便，更换方便，值得在高冲击领域采用和推广。
附图说明
图1是本发明中高g值冲击加速度缓冲装置结构图；
图2是图1的仰视图。
图3是本发明高g值冲击加速度缓冲装置缓冲效果图。
图中，1、反向缓冲器，2、径向缓冲筒，3、轴向复合缓冲体，4、方形外套筒，5、弹载测控单元，6、圆形通孔，7、缓冲体内腔，8、弹塑性叠片，9、底部激励加速度曲线，10、缓冲后的响应加速度曲线。
具体实施方式
图1、图2所示，高g值冲击加速度缓冲装置，包括：反向缓冲器1、径向缓冲筒2、轴向复合缓冲体3、方形外套筒4。
方形外套筒4采用金属材料或合金材料制作。
方形外套筒4内腔自上而下分别设置反向缓冲器1、径向缓冲筒2、轴向复合缓冲体3和弹塑性叠片8。
所述弹塑性叠片是由橡胶、毛毡、金属泡沫材料的任意一种或橡胶、毛毡、金属泡沫材料的任意组合形成的叠片。
弹载测控单元5放置于径向缓冲筒2的内腔；轴向复合缓冲体3设置3个径向圆孔6，3个径向圆孔6平行于底面；径向圆孔6的正下方且轴向复合缓冲体3下部有一个深度是30mm的内腔7，叠片8填充在轴向复合缓冲体3下部的内腔7内。
轴向复合缓冲体3由内含芳纶纤维的硫化橡胶制作。
所述叠片8为三层橡胶、三层毛毡、三层泡沫铝、或者它们之间的任意组合；
反向缓冲器1由弹簧钢制作，反向缓冲器1外形为长度是40mm，宽度是35mm，高是5mm的中空矩形柱体，柱体下端面设置厚度为1mm的弹性膜片。
径向缓冲环2为方形套筒，径向缓冲环2由多层硫化橡胶构成，每层硫化橡胶的厚度是2mm。
弹载测控单元5采用微小型化弹载记录仪。
高g值冲击加速度缓冲方法，包括下述内容：
(1)轴向缓冲：在轴向复合缓冲体3的内置空腔7内部填充叠片8，从缓冲装置底面施加高g值冲击加速度9，弹载测控单元5获得的加速度为轴向加速度10。
采用微小型化弹载记录仪测试经缓冲后的加速度曲线10。
按照下式可以得到叠片组合的缓冲效率k。
通过采用不同的叠片组合，可以分别把(1.5~2.0)×105g、(1.0~1.5)×105g、(0.5~1.0)×105g、(0.2~0.5)×105g的冲击加速度的峰值减小到0.2×105g以下。
其中，a10max是底部激励加速度曲线的峰值，a9max是缓冲后的响应加速度曲线的峰值。
(2)径向缓冲：参照弹载测控单元5的径向尺寸，依据横向冲击过载的大小，在弹载测控单元5的径向外围加不同尺寸的径向缓冲筒2，微小型化弹载记录仪可以获得弹载测控单元5处的径向加速度，该加速度不超过0.2×105g。
(3)反向缓冲：轴向复合缓冲体3在轴向高冲击脉冲的作用下会吸收能量压缩变形，当高g值冲击加速度脉冲消失后，轴向缓冲体3会产生部分反弹，对弹载测控单元5产生反向冲击力，作用在反向缓冲器1上，通过反向缓冲器1的弹性膜片变形，将反向冲击力的脉宽展宽、幅值降低，有效保护弹载测控单元5的操作面板端；轴向、径向和反向缓冲的综合利用，实现弹载测控单元5的全向缓冲保护。
高g值冲击加速度缓冲装置的应用方法如下：
（1）采用高g值冲击加速度缓冲装置实现弹载记录仪在多层靶板侵彻过程中的存活性研究：在轴向复合缓冲器的空腔内依次填充泡沫铝、毡垫、橡胶三层及以上叠片，由于每种叠片的抗压性能不同，其所能缓冲的峰值加速度也不同，通过多层侵彻过程中弹载记录仪实时记录到的加速度，可以研究弹载电子仪器在多次冲击下的存活性。
（2）采用高g值冲击加速度缓冲装置实现弹载记录仪在超高冲击（大于1.5×105g）下的存活性研究：在轴向复合缓冲体的空腔内填充三层及以上泡沫铝或泡沫铜或泡沫钼叠片，由于泡沫材料具有很高的压缩比，其所能缓冲的峰值加速度也很高，通过超高冲击过程中弹载记录仪实时记录到的加速度，可以研究弹载电子仪器在超高冲击下的存活性。
（3）采用高g值冲击加速度缓冲装置实现弹载记录仪在正侵彻、斜侵彻过程的三维加速度测试研究：在轴向复合缓冲体的空腔内填充三层橡胶或三层毛毡或其组合的叠片，弹载记录仪可以实时记录弹丸在发射、飞行、撞击过程中的三环境加速度。当加速度峰值不超过1.0×105g时，多次使用不需更换叠片组合，当加速度峰值超过1.0×105g时，需要填充泡沫材料组合，且在每次测试前要检查更换。
本发明中，弹载测控单元包括弹载记录仪（弹载测试仪是一种特殊的弹载测控单元）；在测试时弹载测控单元为弹载测试仪，但是在实弹状态下，弹载测控单元可以是导航器件、制导模块、电子引信。
尤其是侵彻弹体的引信，需要与弹体一起受到高过载，更需要进行缓冲保护。
1.高g值冲击加速度缓冲装置，其特征是包括：反向缓冲器、径向缓冲筒、轴向复合缓冲体、方形外套筒、弹塑性叠片；反向缓冲器、径向缓冲环、轴向复合缓冲体和弹塑性叠片自上而下分别置于方形外套筒内；径向缓冲筒内腔放置有弹载测控单元；轴向复合缓冲体设有若干平行于底面的圆形通孔；圆形通孔的正下方即轴向复合缓冲体的下部有一个内腔，腔内填充有弹塑性叠片；轴向复合缓冲体由内含芳纶纤维的硫化橡胶制作。
2.根据权利要求1所述高g值冲击加速度缓冲装置，其特征是所述弹塑性叠片是由橡胶、毛毡、金属泡沫材料的任意一种或橡胶、毛毡、金属泡沫材料的任意组合形成的叠片。
3.根据权利要求1所述高g值冲击加速度缓冲装置，其特征是所述反向缓冲器是由弹簧钢制作的中空矩形柱体，柱体下端面设置弹性膜片。
4.根据权利要求1所述高g值冲击加速度缓冲装置，其特征是所述径向缓冲筒为多层叠加的方形套筒，由硫化橡胶制作，外层套筒的内边尺寸等于相邻内层套筒外边尺寸。
5.一种高g值冲击加速度缓冲方法，特征在于：采用权利要求1所述的高g值冲击加速度缓冲装置，通过在轴向复合缓冲体内置空腔填充弹塑性叠片，使作用在弹载测控单元上的加速度幅值减小到0.2×105g以下，实现对弹载测控单元的有效保护。
6.根据权利要求5所述的高g值冲击加速度缓冲方法，其特征在于：通过多层侵彻过程中弹载测控单元实时记录到的加速度，研究弹载测控单元在多次冲击环境下的存活性；所述的弹载测控单元采用弹载记录仪。
7.根据权利要求5所述的高g值冲击加速度缓冲方法，其特征在于：采用高g值冲击加速度缓冲装置实现弹载测控单元在1.5×105g以上的超高冲击环境下的存活性研究；所述的弹载测控单元采用弹载记录仪。
技术总结