GB/T 43257.4-2024 放射性物品运输容器安全试验方法 第4部分：跌落试验

　　ICS 13.300 CCS F 73

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43257.4—2024

　　放射性物品运输容器安全试验方法

　　第 4 部分:跌落试验

　　Safetytestmethodsfortransportpackagesofradioactivematerial—

　　Part4:Drop test

　　2024-12-31发布 2025-07-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43257.4—2024

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 试样 2

　　5 方法提要 2

　　6 试验条件 6

　　7 仪器设备 7

　　8 试验步骤 9

　　9 试验数据处理 10

　　10 质量保证和控制 11

　　附录 A (资料性) 跌落试验高度测量方法 12

　　附录 B (资料性) 跌落姿态计算方法 13

　　Ⅰ

　　GB/T 43257.4—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件是 GB/T 43257《放射性物品运输容器安全试验方法》的第 4 部分 。 GB/T 43257 已经发布了以下部分 :

　　— 第 1部分 :总则 ;

　　— 第 4部分 :跌落试验 ;

　　— 第 6部分 :耐热试验 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国核能标准化技术委员会(SAC/TC58)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国工程物理研究院总体工程研究所 、中国辐射防护研究院 、核工业标准化研究所 、生态环境部核与辐射安全中心 、中机生产力促进中心有限公司 、绵阳市产品质量监督检验所 、中国核动力研究设计院 、中国核电工程有限公司 、上海核工程研究设计院股份有限公司 、中广核工程有限公司 、中广核研究院有限公司 。

　　本文件主要起 草 人 : 岳 晓 红 、陈 新 发 、李 翀 、黄 含 军 、孙 洪 超 、刘 立 坡 、靳 立 强 、曹 芳 芳 、张 永 新 、应全红 、周捷 、李宁 、梅其良 、潘永杰 、李其朋 。

　　Ⅲ

　　GB/T 43257.4—2024

　　引 言

　　放射性物品运输容器的固有安全性是放射性物品运输安全的前提 ,需要经受正常运输条件和运输事故条件下各种试验的验证 。

　　GB/T 43257针对不同类型运输容器的各类验证试验 ,需要明确参试运输容器状态 、细化后的试验条件 、试 验 装 置 及 仪 器 设 备 、试 验 实 施 与 测 试 、数 据 处 理 方 法 、试 验 合 格 评 价 等 诸 多 具 体 内 容 , 作 为GB 11806—2019实施的重要补充 ,使得相关试验考核更加具体化 、规范化 。 因此 ,通过放射性物品运输容器安全试验方法具体指导各类运输容器开展相应验证试验对于容器的设计 、验证和评估等方面具有非常重要的意义 。

　　GB/T 43257拟由 11部分构成 。

　　— 第 1部分 :总则 。 目的在于明确放射性物品运输容器开展经受正常运输条件和运输事故条件下各种试验的通用要求 。

　　— 第 2部分 :喷水试验 。 目的在于规范指导放射性物品运输容器经受正常运输条件下的喷水试验考核 。

　　— 第 3部分 :堆积试验 。 目的在于规范指导放射性物品运输容器经受正常运输条件下的堆积试验考核 。

　　— 第 4部分 :跌落试验 。 目的在于规范指导放射性物品运输容器经受正常运输条件和运输事故条件下的自由下落 、贯穿和击穿-撕裂等试验考核 。

　　— 第 5部分 :撞击试验 。 目的在于规范指导放射性物品运输容器经受运输事故条件下的撞击试验考核 。

　　— 第 6部分 :耐热试验 。 目的在于规范指导放射性物品运输容器经受运输事故条件下的耐热和强化耐热试验考核 。

　　— 第 7部分 :水浸没试验 。 目的在于规范指导放射性物品运输容器经受运输事故条件下的水浸没和强化水浸没试验考核 。

　　— 第 8部分 :泄漏试验 。 目的在于规范指导放射性物品运输容器经受正常运输条件和运输事故条件下的泄漏试验 。

　　— 第 9部分 :屏蔽试验 。 目的在于规范指导放射性物品运输容器经受正常运输条件和运输事故条件后的屏蔽试验 。

　　— 第 10部分 :振动 试 验 。 目 的 在 于 规 范 指 导 放 射 性 物 品 运 输 容 器 运 输 振 动 效 应 的 振 动 试 验考核 。

　　— 第 11部分:热传输试验 。 目的在于规范指导放射性物品运输容器不能忽略内容物衰变热影响的热传输试验考核 。

　　GB/T 43257. 4是为了验证货包经受典型的运输环境和事故环境的能力 ,检验其屏蔽 、包容 、次临界方面的性能 ,从而保护环境和人类及财产的安全 。该部分包括运输正常条件下 自 由下落 、贯穿试验 ,运输事故条件下的力学试验[自由下落试验 Ⅰ (9 m 跌落) 、自 由下落试验 Ⅱ (穿刺) 、自 由下落试验 Ⅲ(动态压碎)]以及 C型货包附加试验的击穿-撕裂试验 。GB/T 43257. 4 和 GB/T 43257. 1 共同构成了适用于放射性物品运输容器取证的跌落试验方法 。

　　Ⅳ

　　GB/T 43257.4—2024

　　放射性物品运输容器安全试验方法

　　第 4 部分:跌落试验

　　1 范围

　　本文件描述了放射性物品运输容器跌落试验的试样 、方法提要 、试验条件 、仪器设备 、试验步骤 、试验数据处理 、质量保证和控制等内容 。

　　本文件适用于放射性物品运输容器的跌落试验 , 即正常运输条件下的 自 由下落试验 、贯穿试验 , 以及运输事故条件下的自由下落试验 Ⅰ 、自 由下落试验 Ⅱ 、自 由下落试验 Ⅲ以及 C 型货包附加试验的击穿-撕裂试验 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 4857. 1 包装 运输包装件基本试验 第 1部分 :试验时各部位的标示方法

　　GB 11806 放射性物品安全运输规程

　　GB/T 43257. 1—2023 放射性物品运输容器安全试验方法 第 1部分 :总则

　　3 术语和定义

　　GB 11806和 GB/T 43257. 1—2023界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　跌落姿态 drop posture

　　试样跌落碰靶时的姿态 。

　　注 : 一般采用碰靶角来描述 , 即试样轴线或规定的其他特征线与靶面的夹角 。

　　3.2

　　贯穿棒 penetration stick

　　用于正常运输条件下的贯穿试验 ,直径为 3. 2 cm ,一端呈半球形 、质量为 6 kg的圆柱形实心钢棒 。 3.3

　　穿刺棒 puncturestick

　　用于运输事故条件下 的 自 由 下 落 试 验 Ⅱ , 直 径 为(15±0. 5) cm、长 度 为 20 cm , 棒 顶 端 平 坦 而 水平 ,边缘倒半径不大于 6 mm 的圆角的圆柱实心低碳钢棒 。

　　3.4

　　动态压碎板 dynamiccrushingboard

　　用于运输事故条件下的自由下落试验 Ⅲ ,尺寸 1 m×1 m、质量为 500 kg的实心低碳钢钢板 ,钢板的底面边缘和角呈圆弧状 , 圆角半径不大于 6 mm。

　　1

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　　3.5

　　击穿-撕裂棒 breakdown-tearingstick

　　用于 C型货包的试验 ,直径为 20 cm ,棒顶端平齐 ,边缘倒半径不大于 6 mm 的圆角 , 冲击端为高度30 cm、顶端直径 2. 5 cm 的圆锥体实心低碳钢棒 。

　　注 : 击穿试验中 ,该钢棒质量为 250 kg。

　　3.6

　　靶体 targetbody

　　钢靶和用于支撑固定钢靶的钢筋混凝土靶座的组合体 。

　　4 试样

　　试样由运输容器和内容物组成 ,满足以下要求 :

　　a) 运输容器内拟盛装的内容物应采用无毒 、无腐蚀等危险特性的模拟物代替 ,模拟物的结构与质量特性应根据试验验证目的设计成可反映真实内容物的属性 ;

　　b) 必要时 ,按照 GB/T 4857. 1要求对于运输容器可能受到最严重损坏和重点关注的变形部位进行标示 ;

　　c) 因测试传感器安装 、测试电缆走线以及测试用仪器设备安装等需要 ,在试样上进行的必要的补加工应最小化 ,应不影响试样试验考核目的 。

　　5 方法提要

　　5. 1 正常运输条件下的跌落试验

　　5. 1. 1 自 由下落试验

　　如图 1所示 ,将试样按要求姿态提升到规定的高度 h 后 ,释放试样 ,使其自由下落碰靶 。跌落高度应根据货包质量和货包类型确定 。

　　标引序号说明 :

　　1— 释放装置 ;

　　2— 试样 ;

　　3— 钢靶 ;

　　4— 钢筋混凝土靶座 。

　　图 1 自 由下落试验示意图

　　2

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　　5. 1.2 贯穿试验

　　如图 2所示 ,试样放置在满足要求的靶上 ,在规定高度释放满足要求的贯穿棒 ,使其竖直下落在试样规定部位 。

　　标引序号说明 :

　　1— 释放装置 ;

　　2— 贯穿棒 ;

　　3— 试样 ;

　　4— 钢靶 ;

　　5— 钢筋混凝土靶座 。

　　图 2 贯穿试验示意图

　　5.2 运输事故条件下的跌落试验

　　5.2. 1 自 由下落试验 Ⅰ (9 m 跌落试验)同 5. 1. 1,跌落高度 h 为 9 m。

　　5.2.2 自 由下落试验 Ⅱ (穿刺试验)

　　如图 3所示 ,穿刺棒固定在满足要求的靶上 ,释放试样 ,使其规定的部位自由下落到穿刺棒上 。

　　3

　　4

　　GB/T

　　

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　　标引序号说明 :

　　1— 穿刺棒 ;

　　2— 释放装置 ;

　　3— 试样 ;

　　4— 钢靶 ;

　　5— 钢筋混凝土靶座 。

　　图 3 自 由下落试验 Ⅱ 示意图

　　5.2.3 自 由下落试验 Ⅲ(动态压碎试验)

　　如图 4所示 ,试样放置在满足要求的靶上 ,释放规定质量与尺寸的实心低碳钢板 ,使其水平自由下落至试样规定部位 。

　　标引序号说明 :

　　1— 压碎板 ;

　　2— 释放装置 ;

　　3— 试样 ;

　　4— 钢靶 ;

　　5— 钢筋混凝土靶座 。

　　图 4 自 由下落试验 Ⅲ示意图

　　5.3 击穿-撕裂试验

　　5.3. 1 击穿试验

　　对于质量小于 250kg的 C型货包试样 ,如图 5所示 ,试样放置在满足要求的靶上 ,释放规定的实心

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　　钢棒 ,使其自由下落撞击在试样规定部位 。

　　标引序号说明 :

　　1— 击穿-撕裂棒 ;

　　2— 释放装置 ;

　　3— 试样 ;

　　4— 钢靶 ;

　　5— 钢筋混凝土靶座 。

　　图 5 击穿试验示意图

　　5.3.2 撕裂试验

　　对于质量大于或等于 250kg的 C 型货包试样 , 如图 6 所示 , 钢棒固定在满足要求的靶上 , 释放试样 ,使其规定的部位自由下落到钢棒上 。

　　标引序号说明 :

　　1— 击穿-撕裂棒 ;

　　2— 释放装置 ;

　　3— 试样 ;

　　4— 钢靶 ;

　　5— 钢筋混凝土靶座 。

　　图 6 撕裂试验示意图

　　5

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　　6 试验条件

　　6. 1 环境条件

　　除另有规定外 ,试验在下列条件下进行 :

　　a) 试样释放前所处位置的横向风速应不大于 4 m/s;

　　b) 不应在有降水 、雷电等对试验有影响的恶劣天气下进行 。

　　6.2 试验载荷条件

　　6.2. 1 正常运输条件下的跌落试验

　　正常运输条件下的跌落试验载荷条件见表 1。

　　表 1 正常运输条件下的跌落试验载荷条件

　　试验项 目

　　试验条件

　　自 由下落试验

　　试样应自由下落在靶上 , 以使试验部件的安全特性受到最严重的损坏 。

　　— 从试样的最低点至靶上表面的高度不应小于对应的可适用质量所规定的距离 :

　　● 当货包质量小于 5 000 kg时 ,下落高度为1. 2 m ;

　　● 当货包质量大于或等于5 000 kg且小于10 000 kg时 ,下落高度为0. 9 m ;

　　● 当货包质量大于或等于10 000 kg且小于15 000 kg时 ,下落高度为0. 6 m ;

　　● 当货包质量大于或等于15 000 kg时 ,下落高度为0. 3 m。

　　— 对质量不超过 50kg的纤维板或木板做的矩形货包 ,应对一个试样的每个角进行高度为0. 3 m 的 自由下落试验 。

　　— 对质量不超过 100 kg的纤维板做的圆柱形货包 ,应对 一 个 试 样 每 个 边 缘 的 每 四 分 之 一 取 向 ,分 别进行高度为 0. 3 m 的 自 由下落试验

　　贯穿试验

　　直径为 3. 2 cm、一端呈半球形 、质量为 6 kg的贯穿棒从 1 m 高度(试样的上表面预计的冲击点距棒的下端)竖直方向 自 由下落到试样最薄弱部分的中心部位 。试验时 ,贯穿棒的半球形端朝下

　　6.2.2 运输事故条件下的跌落试验

　　运输事故条件下的跌落试验载荷条件见表 2。

　　表 2 运输事故条件下的跌落试验载荷条件

　　试验项 目

　　试验条件

　　自 由下落试验 Ⅰ (9 m 跌落试验)

　　从 9 m 高处以使试样受到最严重破坏的方式下落到试验用靶上

　　自 由下落试验 Ⅱ (穿刺试验)

　　试样从 1 m 高度落到穿刺棒上 。试 验 前 穿 刺 棒 应 牢 固 地 固 定 在 钢 靶 上 。如 果 穿 刺 棒 的 长 度不足导致试样其他部位先碰靶 ,可 增 加 底 座 加 高 穿 刺 棒 的 高 度 ,但 加 高 部 分 在 试 验 过 程 中 不应出现显著弯曲 、屈曲等变形

　　自 由下落试验 Ⅲ (动态压碎试验)

　　动态压碎板以水平状态从 9 m 高处下落到试样上

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　　6.2.3 击穿-撕裂试验

　　击穿-撕裂试验载荷条件见表 3。

　　表 3 击穿-撕裂试验载荷条件

　　试验项 目

　　试验条件

　　击穿试验

　　对于质量小于 250 kg的试样 ,将其置于试验用靶上 ,并经受击穿-撕裂棒从 3 m 高处自由下落产生的冲击

　　撕裂试验

　　对于质量大于 250kg的试样 ,试样从 3 m 高处自由下落到击穿-撕裂棒上 。试验前 ,击穿-撕裂棒要求牢固地固定在钢靶上 。击穿-撕裂棒的长度和质量可不同 ,只要使试样受到最严重的损坏

　　6.3 控制允差

　　跌落高度允差为 +2 cm ,跌落姿态允差为规定姿态的 ±3°。

　　6.4 靶体要求

　　靶体要求如下 :

　　a) 钢靶厚度不小于 40 mm ,靶面尺寸不小于试样跌落方向的最大轮廓尺寸 ;

　　b) 混凝土靶座强度不宜小于 C30;

　　c) 靶体总质量不小于试样质量的 10倍 。

　　7 仪器设备

　　7. 1 试验装置

　　7. 1. 1 典型跌落试验装置

　　一般通过跌落试验装置实施完成自由下落试验 、贯穿试验和击穿-撕裂试验 。典型的跌落试验装置结构示意图如图 7所示 ,主要由塔架 、提升机构 、释放装置 、高度测试仪 、钢靶 、钢筋混凝土靶座等组成 。

　　7

　　8

　　GB/T

　　

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　　标引序号说明 :

　　1— 提升机构 ;

　　2— 释放装置 ;

　　3— 高度测试仪 ;

　　4— 反射板 ;

　　5— 塔架 ;

　　6— 试样 ;

　　7— 钢筋混凝土靶座 ;

　　8— 钢靶 。

　　图 7 典型跌落试验装置结构示意图

　　7. 1.2 提升机构

　　提升机构主要由卷扬机 、钢丝绳等组成 ,提升机构的负载能力 、提升精度应满足试验要求 。

　　7. 1.3 释放装置

　　释放装置应能实现试样的自由释放 ,释放时应不影响提升物的自由下落速度与姿态 。

　　释放装置宜采用爆炸螺栓或压力脱钩装置两种方式 。

　　7. 1.4 高度测试仪

　　高度测试仪宜采用激光测距仪 , 以实现试样提升高度的精确测量 ,满足高度控制允差的需求 。

　　7. 1.5 钢靶与钢筋混凝土靶座

　　钢靶与钢筋混凝土靶座组成的靶体 ,应满足 6. 4 的要求 。

　　7.2 测试仪器

　　跌落试验中 ,一般需要测量试样碰靶姿态 、试样碰靶时的形变过程 、试样碰靶过程中关键部位的应变及加速度力学响应 、试验前后试样的形貌 。推荐的测试仪表及测试要求按表 4。

　　GB/T 43257.4—2024

　　表 4 跌落试验中测试参数、测试仪表及测试要求

　　测试参数

　　推荐测试仪表

　　技术指标及要求

　　跌落高度

　　激光测距仪

　　测量误差不大于 5 mm

　　试样初始姿态

　　角度测量仪

　　用于测量试样的初始姿态角度 ,测量误差不大于 0. 1°

　　试样碰靶姿态

　　高速相机

　　a) 高速相机幅频一般不低于 1000f/s,可根据跌落速度 、现场光照条件进行适当调整 ;

　　b) 高速相机宜布置不少于 2 台 , 以尽可能多地获取试样的整体碰靶过程及局部碰撞变形等信息

　　试样碰靶时的形变过程

　　应变响应

　　应变片(确认规范性) 、

　　信号适调仪 、

　　数据采集仪

　　a) 测 试 系 统 频 响 应 不 低 于 10 kHz, 采 样 率 应 不 低 于100 kHz,量程应根 据 试 验 大 纲 要 求 或 数 值 模 拟 结 果设定 ;

　　b) 测点应布置在试样关键部位 、载荷传递的关键路径上 ;

　　c) 加速度传感器在试 样 上 的 安 装 应 牢 固 可 靠 , 在 曲 面 安装或同一部 位 不 同 方 向 测 量 时 可 采 用 安 装 过 渡 块 进行转接 ,过渡块应满足刚度和固有频率的要求 ;

　　d) 应变片粘 贴 后 绝 缘 电 阻 应 大 于 200 MΩ, 必 要 时 需 对粘贴后的应变片进行防潮处理

　　加速度响应

　　加速度传感器 、信号适调仪 、数据采集仪

　　试验前后试样的形貌

　　直尺 、游标卡尺 、内径千分尺 、三维形貌仪等

　　根据试样尺寸及试验要求选择相应精度的测量工具

　　8 试验步骤

　　8. 1 试验前的准备

　　8. 1. 1 试样装配

　　将试样按产品图样和技术文件要求进行装配 ,并在试样表面或/和内部安装应变 、加速度等测试传感器 。

　　8. 1.2 测试系统搭建与联试

　　将所有测试传感器接入测试仪表 ,设置测试仪表的参数 。摆放高速相机 ,设置合理的拍摄视场与拍摄幅频 。测试系统搭建完成后 ,进行测试系统功能联试 ,确认工作状态正常 。

　　8. 1.3 风速监测

　　试验前 ,监测试验场地周围的风速 ,确认风速满足试验要求 。

　　8.2 试样的安装

　　8.2. 1 正常运输条件下的跌落试验

　　8.2. 1. 1 自 由下落试验

　　将试样安装到下落试验装置的释放机构上 。通过调节起吊点位置 、调节吊装带长度等方式 ,实现试

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　　GB/T 43257.4—2024

　　样初始姿态角度的调节 , 以满足试验要求 。

　　8.2. 1.2 贯穿试验

　　将试样按相关技术文件要求放置在钢靶指定位置 ,贯穿棒安装在释放机构上 。

　　8.2.2 运输事故条件下的跌落试验

　　8.2.2. 1 自 由下落试验 Ⅰ (9 m 跌落试验)同 8. 2. 1. 1。

　　8.2.2.2 自 由下落试验 Ⅱ (穿刺试验)

　　试样安装同 8. 2. 1. 1。试 样 安 装 完 成 后 , 按 相 关 技 术 文 件 要 求 在 试 样 下 方 的 指 定 位 置 放 置 穿 刺棒 ,并安装固定于钢靶上 。

　　8.2.2.3 自 由下落试验 Ⅲ(动态压碎试验)

　　将 500 kg的压碎板安装到跌落试验装置的释放机构上 ,调节压碎板的初始姿态为水平状态 。

　　按相关技术文件要求 ,在压碎板下方指定位置的钢靶上 ,放置试样 。

　　8.2.3 击穿-撕裂试验

　　8.2.3. 1 击穿试验

　　将试样按相关技术文件要求放置在钢靶指定位置 ,钢棒安装在释放机构上 。

　　8.2.3.2 撕裂试验

　　试样安装同 8. 2. 1. 1。试样安装完成后 ,按相关技术文件要求在试样下方的指定位置放置钢棒 ,并安装固定于钢靶上 。

　　8.3 试验

　　8.3. 1 启动跌落试验装置的提升机构 ,将试样或贯穿棒或压碎板提升到试验条件规定的跌落高度(跌落高度测量法见附录 A) 。提升到位后 ,应做好测试线缆的防护 , 以提高测试数据的有效获取率 。

　　8.3.2 启动数据采集仪 、高速相机等测试系统 。 释放装置动作 , 自 由释放试样或贯穿棒或压碎板 , 同时进行数据采集 。

　　8.3.3 试验完成后 ,按相关技术文件要求对试样进行检查或测量 ,按有关规定进行回收及处理 。

　　9 试验数据处理

　　跌落试验中的试验数据处理主要包括跌落姿态计算 、力学响应特征获取两部分的试验数据处理 。

　　a) 跌落姿态计算 :对 2 台交叉拍摄的高速摄影图像进行分析 ,计算得出试样的跌落姿态 ,分析处理方法详见附录 B。

　　b) 力学响应特征获取 :给出各测点时间历程曲线 , 给出应变 、加速度响应的峰值 。对于加速度信号 ,应首先采用低通滤波方式剔除加速度计的非线性响应 ,截止频率为加速度计的最大响应频率 。必要时 ,为了获取试样的刚性体加速度 ,可对加速度信号进行进一步低通滤波处理 ,且根据试样的动力学特性进行选择适当的截止频率 。

　　10

　　GB/T 43257.4—2024

　　10 质量保证和控制

　　试验方案 、质量工作计划 、试验报告按 GB/T 43257. 1—2023中第 10章的要求执行 。

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　跌落试验高度测量方法

　　A. 1 跌落试验中 ,试样/击穿棒/压碎板等低高度及提升到位后状态如图 A. 1 和图 A. 2所示 。

　　图 A. 1 低高度初始状态下落高度测量示意图

　　图 A.2 提升到位后最终状态下落高度测量示意图

　　A.2 由公式(A. 1)求得 h。

　　h=h0 + (h1 -h2 ) ……………………( A. 1 )

　　式中 :

　　h — 试样试验时下落高度 ,单位为厘米(cm) ;

　　h0 — 试样初始状态时的高度 ,单位为厘米(cm) ;

　　h1 — 试样初始状态时 ,激光测距仪的读数 ,单位为厘米(cm) ;

　　h2 — 试样最终状态时 ,激光测距仪的读数 ,单位为厘米(cm) 。

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　　附 录 B

　　(资料性)

　　跌落姿态计算方法

　　B. 1 2 台高速相机光轴垂直的情况

　　2 台高速相机如图 B. 1 所 示 布 置 , 垂 直 摆 放 , 假 定 1# 相 机 得 到 的 试 样 特 征 线 与 靶 面 法 线 夹 角 为α1 ,2#相机得到的夹角为 α2 ,则 2 台相机所测角度的合成最终试样特征线与靶面法线夹角如图 B. 2 所示 。在图 B. 2 中 OP 表示试样的特征线长度 ,OA 表示 OP在 yOz 面上的投影 ,亦即 1#相机所拍得结果 ,OB表示 OP在 xOz 面上的投影 ,亦即 2#相机所拍得结果 ,设试样特征线与靶面法线夹角为 θ,则试样跌落姿态角为 90°-θ。

　　图 B. 1 2 台相机垂直摆放示意图

　　图 B.2 2 台相机垂直摆放所测姿态合成图

　　由图 B. 2,可得到公式(B. 1) 、公式(B. 2)和公式(B. 3) 。

　　tan ……………………( B. 1 )

　　tan ……………………( B. 2 )

　　tan ……………………( B. 3 )

　　由于PQ2 =BQ2 +QA2 ,可得到公 t(式)a(n2(B).θ(4)=)。tan2 α1 + tan2 α2 ( B. 4 )

　　试样特征线与靶面法线夹角 θ可由公式(B. 5)计算得出 。

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　　θ= acrtan [(tan2 α1 + tan2 α2 ) 1/2] ( B. 5 )

　　B.2 2 台高速相机光轴垂直的情况

　　2 台高速相机如图 B. 3所示布置 ,光轴夹角为 γ,其角度的合成最终试样特征线与靶面法线夹角如图 B. 4所示 。假设试样特征线在 yOz平面 、xOz平面上的投影角分别为 α1、β1,在 y'Oz 平面 、x'Oz 平面上的投影角分别为 α2、β2 ,如图 B. 5所示 。根据公式(B. 4) ,可得到公式(B. 6) 、公式(B. 7) :

　　tan2θ= tan2 α1 + tan2 β1 ……………………( B. 6 )

　　tan2θ= tan2 α2 + tan2 β2 ……………………( B. 7 )

　　图 B. 5 为试样特征线在垂直平面攻角合成图 ,OP 在 xOy平面的投影 OE与 x 轴的夹角为 Φ。

　　图 B.3 2 台相机交叉拍摄布置示意图

　　图 B.4 2 台相机交叉拍摄角度合成示意图

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　　GB/T

　　

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　　图 B.5 在垂直平面投影角合成图

　　由图 B. 4 可得到公式(B. 8) 、公式(B. 9) :

　　PQ=OQtanθ ……………………( B. 8 )

　　AQ=OQtanα1 ……………………( B. 9 )

　　从而得到公式(B. 10) :

　　AQ=QPsinΦ ……………………( B. 10 )

　　由公式(B. 8)及公式(B. 9)可得到公式(B. 11) :

　　tanα1 = tanθsinΦ ……………………( B. 11 )

　　类似可得到公式(B. 12) :

　　tanβ1 = tanθcosΦ ……………………( B. 12 )

　　如果弹丸轴线在靶面的投影位于两台相机光轴在靶面的投影之间时 , 即 Φ<γ, 由图 5 可看到 ,OE与 x'的夹角为 :γ-Φ,则同理可导出公式(B. 13) 、公式(B. 14) :

　　tanα2 = tanθsin (γ-Φ) ……………………( B. 13 )

　　tanβ2 = tanθcos (γ-Φ) ……………………( B. 14 )

　　如果 Φ=γ,则由图 B. 4 可知线 OB 与 OQ 重合 ,则 α2=0, 由公式(B. 11)可得到公式(B. 15) :

　　tanθ ……………………( B. 15 )

　　如果 Φ≠γ,这由公式(B. 11)及公式(B. 13)可得到公式(B. 16) :

　　……………………( B. 16 )

　　根据三角函数和差公式 , 由公式(B. 16)可导出公式(B. 17) :

　　tanΦ= ……………………( B. 17 )

　　又由公式(B. 11)和公式(B. 12)可得到公式(B. 18) :

　　tanΦ= ……………………( B. 18 )

　　联和求解公式(B. 17)和公式(B. 18) ,可得公式(B. 19) :

　　tanβ1 = ……………………( B. 19 )

　　由把公式(B. 19)代入公式(B. 7) ,可得到 :

　　当弹丸轴线在靶面的投影位于两台相机光轴在靶面的投影之间时 ,可得到公式(B. 20) :

　　tan2θ= ……………………( B. 20 )

　　当弹丸轴线在靶面的投影位于两台相机光轴在靶面的投影之外时 ,可得到公式(B. 21) :

　　GB/T 43257.4—2024

　　tan

　　如果夹角 γ 为 0°, 即两台相机在同一轴线上 ,显然是无意义的 ;γ为 90°时 ,亦即两相机光轴垂直 ,公式(B. 20) 、公式(B. 21)就退化为公式(B. 4) 。

　　解出 θ角 , 即可得到试样跌落姿态角 90°-θ。

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