锤击法测量减振器冲击刚度

　　引　言

　　海军作战舰艇在现代海战中面临着越来越严酷的冲击环境。攻击武器火力的加强;鱼雷、水雷等水下兵器炸药当量的不断提高;安装在大型作战舰艇上各种射程的导弹在发射时产生的巨大反推力,使得作战舰艇对于冲击防护的要求越来越高。另外,越来越多的电子设备出现在现代舰船上,这也对冲击和振动隔离提出了更高的要求。为了保护人员及设备的安全,保证作战舰艇的战斗力,最有效而又方便的方法就是在船体与设备之间安装具有良好抗冲击性能的抗冲装置,以减缓冲击载荷对设备的作用力。因此,对于装置性能的研究成为进行抗冲设计的重点之一。

　　近年来,我国舰艇用隔振器的研究发展较快。但是到目前为止,仍然缺乏对抗冲击设计所必需的隔振器动态特性的系统研究,如缺乏冲击刚度曲线等指标。由于冲击是一个相当复杂的过程,因此需要采用有效的试验手段来对其进行研究,以获得所需要的指标。

　　文献[1-4]显示,落锤冲击法是重要的试验方法之一。但是落锤冲击法需要使用专用的落锤冲击机,结构庞大,操作不方便,而且由于测量中位移是通过对由加速度计测得的加速度进行积分来得到,因此存在较大的计算误差。

　　为了解决这一问题,本文介绍一种利用锤击测量减振器冲击刚度的新方法,并利用这一方法对几种BE型减振器的冲击刚度特性进行了分析,得到了冲击刚度与脉冲时间、冲击力与冲击刚度、以及冲击力与激励下减振器变形量的关系曲线。

　　1　试验装置和方法

　　BE型减振器是我海军舰船上应用最广泛的橡胶减振器之一。该系列共有12种应用于不同额定载荷条件下的型号。本次试验用的减振器为BE—160、BE—120、BE—40三种型号的橡胶减振器。其结构如图1所示,不同减振器的外形尺寸分别在表1中给出。

　　试验时,如图2所示,将BE型减振器固定在地面上,通过一个专门加工的连接块将减振器、反光板、压电式力传感器、承压块和承压垫连接,位移测量采用德国米铱测试技术公司的optoNCDT1605激光PSD位移传感器。该测量系统的optoNCDT光学位移测量原理属于三角反射法,如图3所示。将激光位移传感器用支架固定在减振器旁边,通过调节支架使可见光照射在反光板上。用力锤对承压垫进行敲击,通过改变承压垫的厚度,实现对冲击力脉冲时间的改变。压电式传感器感受力信号,并通过2635电荷放大器将信号传至迪飞信号处理系统。在力作用下,减振器发生相应变形,激光位移传感器测量随减振器顶部一同运动的反光板的位移变化,在迪飞信号处理系统中记录力与位移信号的实时波形。然后改变敲击力幅值的大小,分别进行记录。测量一组数据后,改变承压垫的个数,即改变承压垫厚度,然后重复以上的试验过程,得到一组新的数据。测量完成后,用Excel对试验中所测得的数据进行处理,得到所需要的冲击刚度特性曲线。