[发明专利]电磁驱动的大载荷冲击震动环境模拟试验设备

说明书

本发明公开了一种电磁驱动的大载荷冲击震动环境模拟试验设备，包括冲击平台，电磁负载a，电磁负载b，基础，基础隔震系统，基座，缓冲缸系统，冲击平台导向机构，四周基础以及远离冲击平台的脉冲电源系统，电磁负载与脉冲电源系统之间通过电缆连接，基础通过基础隔震系统与基座固定安装，电磁负载a、电磁负载b通过电缆连接于脉冲电源系统，电磁负载b固定于基础上，电磁负载a固定于冲击平台下方，缓冲缸系统/冲击平台导向机构安装于冲击平台的四周，并固定于四周基础上。该设备载荷(含运动部分)总质量可达2000kg以上，可获得加速度达5000m/s²以上、速度达18m/s以上，加载波形可控性好、可重复性好，对促进大型特定场景冲击震动防护研究有重要作用。

技术领域

本发明属于爆炸冲击震动环境模拟试验设备领域，具体涉及一种电磁驱动的大载荷冲击震动环境模拟试验设备。

背景技术

采用爆炸冲击震动环境模拟试验设备模拟爆炸冲击震动环境，来评估验证爆炸冲击震动防护措施的有效性以及人员、设备等防护对象的抗爆炸冲击震动能力，是开展爆炸冲击震动防护技术研究的主要手段。爆炸冲击震动环境模拟试验设备目前主要有基于重力势能(落锤式/摆锤式)加载、高压势能(液压式)驱动的冲击震动试验设备。通常，基于重力势能和高压势能驱动的冲击试验设备是将所蓄势能转换为落锤(或摆锤、冲击锤)的动能，由落锤撞击与冲击平台固连的波形发生器，使冲击平台获得所需的加速度波形。对于落锤式冲击试验设备，普遍存在落锤质量都较小，撞击能量不高，主要用于金属塑料复合材料等小型试件或一般工程构件的动态力学性能试验。液压驱动的大载荷(吨量级)冲击震动试验设备较少，目前能达到的加速度峰值在20～2000m/s²，脉宽范围为5～50ms，速度在1m/s～7m/s范围，通常，加速度较大时脉宽较窄，因此液压驱动的冲击震动环境模拟试验设备较难获得高速度。

随着高新技术武器的迅猛发展，国内现有的大载荷爆炸冲击震动环境模拟试验设备在驱动能量、承载能力、驱动方式等方面已经不能满足防护工程科学技术研究的需求，主要表现在当前大载荷冲击震动环境模拟试验设备能达到的冲击加速度和速度有限，且加载波形可控性、可重复性相对较低。现有大载荷(吨量级)冲击震动环境模拟试验设备，可实现的最大加速度不超过2000m/s²，速度不超过10m/s。冲击试验设备若需实现更大级别的加速度和速度，采用重力势能或液压势能驱动的方式较难实现，研制更加符合未来特定场景大载荷爆炸冲击震动环境模拟试验设备迫在眉睫。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种电磁驱动的大载荷冲击震动环境模拟试验设备，具体方案如下：

一种基于电磁驱动的大载荷冲击震动环境模拟试验设备，所述设备包括用于承载被测试件的冲击平台，电磁负载a，电磁负载b，基础，基础隔震系统，基座，缓冲缸系统，冲击平台导向机构，四周基础以及远离冲击平台的脉冲电源系统，电磁负载a、电磁负载b与脉冲电源系统之间通过电缆连接，具体连接关系是：基础通过基础隔震系统与基座固定安装，电磁负载a、电磁负载b通过电缆连接于脉冲电源系统，电磁负载b固定于基础上，电磁负载a固定于冲击平台下方，缓冲缸系统/冲击平台导向机构安装于冲击平台的四周，并固定于四周基础上。

进一步，所述脉冲电源系统主要包括脉冲电源、充电电源和测控系统。

进一步，所述脉冲电源系统通过电缆向电磁负载a和电磁负载b脉冲电流放电，电磁负载a和电磁负载b内通过脉冲电流，电流相互作用产生洛伦兹力。

进一步，所述冲击平台可获得的加速度a为：

a＝F/m，

其中，m为冲击震动环境模拟设备运动部分的总质量，即为被测试件、冲击平台、电磁负载a、缓冲缸系统/冲击平台导向机构的运动部件的质量之和；F为电磁负载a和电磁负载b内通过脉冲电流相互作用产生的洛伦兹力，F＝M’I²，其中I为电流，M’为电磁负载a和电磁负载b之间的互感梯度。