CN101487781A - 一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，该试验机包括炮头、贮气罐、试验筒、电磁气动换向阀、中控系统，所述的炮头横置于贮气罐中间，所述的炮头的后端与试验筒的前端连接，所述的试验筒的后端用以设置试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖，所述的电磁气动换向阀设在炮头前端，所述的中控系统与电磁气动换向阀控制线圈连接。本发明的优点为：保证了试验时高速流动的压缩空气对易碎/裂盖内壁的压力分布完全等同于实际使用条件下燃气对易碎/裂盖内壁的作用力分布，使模拟试验条件下试件受力状态与真实使用条件下一致；气体冲击试验机以压缩空气作为动力，操作简单，所需人力及经费均不多，适合于数量大的试验。
Description
技术领域
本发明涉及导弹贮运发射筒端部易碎/裂型密封盖动态爆破性能的一种检测设备，尤其涉及一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机。
背景技术
贮运发射筒是用于存放导弹的装置。它与前、后端盖一起构成一个密闭容器，成为保护筒内导弹免遭高温、低温、湿气、腐蚀介质、电场、磁场等外界因素损害和干扰的一道屏障。易碎/裂盖不仅要具有以上所述的防护功能，而且由于它扼守于贮运发射筒的筒口，是导弹飞出时的必经之处。因此在导弹出筒之前，必须先用高压燃气或导弹顶锥把易碎/裂盖击碎，保证导弹顺利出筒。故检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的性能是否符合要求就非常重要，目前尚未发现国内外有同类试验装置的研究、研制及应用报道。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，操作方便的检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，该试验机包括炮头、贮气罐、试验筒、电磁气动换向阀、中控系统，所述的炮头横置于贮气罐中间，所述的炮头的后端与试验筒的前端连接，所述的试验筒的后端用以设置试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖，所述的电磁气动换向阀设在炮头前端，所述的中控系统与电磁气动换向阀控制线圈连接。
所述的试验筒内设有导流器，该导流器直径等于试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖对应的导弹直径，所述的导流器末端形状与试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖对应的导弹顶锥形状相同，所述的试验筒内径等于试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖对应的贮运发射筒内径。
所述的贮气罐为圆筒状，两端是椭球形或球形封头。
所述的炮头设有气缸、活塞、喷管，所述的活塞尾部中空，且头部设有径向小孔。
所述的电磁气动换向阀包括电磁气动换向阀I、电磁气动换向阀II，所述的电磁气动换向阀I为二位二通常闭型换向阀，所述的电磁气动换向阀II为二位三通常开型换向阀，所述的电磁气动换向阀I经电磁气动换向阀II后连接至空气炮进气口。
中控系统包括压力显示与控制器、电气控制箱，所述的压力显示与控制器与电气控制箱连接，所述的电气控制箱与电磁气动换向阀I、电磁气动换向阀II控制线圈连接，所述的压力显示与控制器设在贮气罐上，用以测量并显示贮气罐内空气的压力，当贮气罐内压力达到预设值时，通过电气控制箱控制电磁气动换向阀I关闭，外部压缩空气停止供气。
所述的试验筒上设有动压测量装置，用以测定试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖爆破时的最大冲击压力。
所述的电磁气动换向阀I、电磁气动换向阀II之间设有油水分离器，用以清除压缩空气中的油与水分，使进入贮气罐的空气变成清洁干燥的空气。
所述的试验机充气过程为：电磁气动换向阀II线圈断电，电磁气动换向阀II供气通道开启，外部压缩空气进入气缸，推动活塞压住喷管喷口使贮气罐内气体不能逸出，同时通过活塞头部的径向小孔向贮气罐供气，直至达到预设压力上限，此时电磁气动换向阀I自动关闭，外部压缩空气停止供气。
所述的试验机击发过程为：电磁气动换向阀II线圈通电，电磁气动换向阀II换向，其阀芯关闭气缸的进气通道，接通气缸的排气通道，气缸卸压，在贮气罐内压缩空气作用下，活塞急速反向移动，迅速打开喷口，贮气罐内压缩空气就以高速冲出喷管，进入试验筒，冲击试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖表面。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
(1)保证了试验时高速流动的压缩空气对易碎/裂盖内壁的压力分布完全等同于实际使用条件下燃气对易碎/裂盖内壁的作用力分布，使模拟试验条件下试件受力状态与真实使用条件下一致，可以模拟导弹发射时的实际状态，进行对易碎/裂盖动态爆破性能的试验；
(2)气体冲击试验机以压缩空气作为动力，操作比较简单，所需人力及经费均不多，特别适合于数量大的试验；
(3)由于不使用炸药，试验过程的安全性也有所提高。
附图说明
图1是本发明一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机的结构示意图；
图2是本发明一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机的结构框图；
其中，1为汽缸，2为活塞，3为喷管，4为贮气罐，5为试验筒筒身，6为导流器。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
下面以某型导弹为例，说明本发明的实施方案。本发明的结构示意图如图1；结构框图如图2。
本例试验机用于某型导弹贮运发射筒易碎前盖的动态爆破性能试验。当试验机进入充气状态时，电磁气动换向阀I(常闭型)因通电而打开，电磁气动换向阀II(常开型)因未通电而保持开启，进气管道完全接通。由图1可见：压缩空气通过进出气口A进入汽缸内部，推动活塞向右压紧喷口B，使压缩空气只能从活塞上的小气孔C流出汽缸，再从环形孔D进入贮气罐4。贮气罐压力达到预定值时，自动关闭电磁气动换向阀I，停止输气。按下电气控制箱面板的击发按钮，电磁气动换向阀II换向，切断进出气口A与进气管之间的连接，而使进出气口A与大气接通。由于活塞小气孔C的节流作用，贮气罐内的压缩空气经小气孔C进入汽缸的流量相对较小。此时流入汽缸的空气数量小于汽缸内流出的空气数量，活塞左边气缸内的压力随即降至零，在活塞上形成从右向左的压力差。活塞在压力差的推动下，迅速向左移动，打开喷口B。压缩空气从贮气罐4经喷管3进入试验筒筒体5，猛烈冲击在筒体5端部安装的易碎前盖盖体，并将其击碎。
本机的工作状态有充气、保压、击发、待机等四种类型。充气和击发均可通过相应按钮进行操作；高压停机由电气装置自动实现；待机状态则无任何操作。为了保证每次击发均能使贮气罐内压缩空气排空，线路中增设了延时器件，每次击发均先锁住执行继电器，使喷口D保持开启，直至贮气罐内压力完全消失。试验机恢复待机状态。
一种检测导弹贮运发射筒易碎前盖的气体冲击试验机，该试验机包括炮头、贮气罐、试验筒、电磁气动换向阀、中控系统，所述的炮头横置于贮气罐中间，所述的炮头的后端与试验筒的前端连接，所述的试验筒的后端用以设置试验用导弹贮运发射筒易碎前盖，所述的电磁气动换向阀设在炮头前端，所述的中控系统与电磁气动换向阀控制线圈连接。
所述的试验筒内设有导流器，该导流器直径等于试验用导弹贮运发射筒易碎前盖对应的导弹直径，所述的导流器末端形状与试验用导弹贮运发射筒易碎前盖对应的导弹顶锥形状相同，所述的试验筒内径等于试验用导弹贮运发射筒易碎前盖对应的贮运发射筒内径。
所述的贮气罐为圆筒状，两端是椭球形封头。
所述的炮头设有气缸、活塞、喷管，所述的活塞尾部中空，且头部设有径向小孔。
所述的电磁气动换向阀包括电磁气动换向阀I、电磁气动换向阀II，所述的电磁气动换向阀I为二位二通常闭型换向阀，所述的电磁气动换向阀II为二位三通常开型换向阀，所述的电磁气动换向阀I经电磁气动换向阀II后连接至空气炮进气口。
中控系统包括压力显示与控制器、电气控制箱，所述的压力显示与控制器与电气控制箱连接，所述的电气控制箱与电磁气动换向阀I、电磁气动换向阀II控制线圈连接，所述的压力显示与控制器设在贮气罐上，用以测量并显示贮气罐内空气的压力，当贮气罐内压力达到预设值时，通过电气控制箱控制电磁气动换向阀I关闭，外部压缩空气停止供气。
所述的试验筒上设有动压测量装置，用以测定试验用导弹贮运发射筒易碎前盖爆破时的最大冲击压力。
所述的电磁气动换向阀I、电磁气动换向阀II之间设有油水分离器，用以清除压缩空气中的油与水分，使进入贮气罐的空气变成清洁干燥的空气。
所述的试验机充气过程为：电磁气动换向阀II线圈断电，电磁气动换向阀II供气通道开启，外部压缩空气进入气缸，推动活塞压住喷管喷口使贮气罐内气体不能逸出，同时通过活塞头部的径向小孔向贮气罐供气，直至达到预设压力上限，此时电磁气动换向阀I自动关闭，外部压缩空气停止供气。
所述的试验机击发过程为：电磁气动换向阀II线圈通电，电磁气动换向阀II换向，其阀芯关闭气缸的进气通道，接通气缸的排气通道，气缸卸压，在贮气罐内压缩空气作用下，活塞急速反向移动，迅速打开喷口，贮气罐内压缩空气就以高速冲出喷管，进入试验筒，冲击试验用导弹贮运发射筒易碎前盖表面。
试验机由以下六大部分组成：电磁气动换向阀(以下简称电磁阀)I和II、油水分离器、贮气罐、炮头、试验筒、动压测量装置，如图1所示。
整个系统中最重要的部分是贮气罐+炮头和试验筒二项功能性部件。
试验筒是根据易碎前盖的具体形状大小进行设计的。试验筒前端连接炮头喷管，后端则用于安装易碎前盖，筒内安置了导流器。试验筒内径等于贮运发射筒内径，导流器直径等于导弹直径，导流器末端形状与导弹顶锥形状相同。这样的设计保证了试验时高速流动的压缩空气对易碎前盖内壁的压力分布完全等同于实际使用条件下燃气对易碎前盖内壁的作用力分布，使模拟试验条件下试件受力状态与真实使用条件下一致。试验筒轴向长度可以比贮运发射筒短，只要能保证压缩空气在筒内有一段平稳的流动过程即可。
试验筒上安装有动压测量装置，用来测定易碎前盖爆破时的最大冲击压力。测量装置的选用首先应考虑气体冲击试验机击发时气流的速度，一般以选用响应速度高的传感器和采样频率高的测量仪为佳，过低的响应速度和采样频率会造成较大的测量误差。
气体冲击试验机主要部分由贮气罐和炮头构成。贮气罐用于贮存清洁干燥的压缩空气，并且保持一定的压力供炮头使用。炮头的作用类似于快开阀门，平时处于闭合状态，保证贮气罐中的压缩空气不致逸出。一旦气体冲击试验机被击发，炮头又能以极快的响应速度打开喷口，释放罐内的压缩空气。炮头结构可分为活塞式与膜片式两种。活塞式结构由气缸、活塞、喷管组成。由于活塞式喷口直径大，活塞行程长。系统对压缩空气的的阻尼小，空气流速快而压力损失小，使用效果比膜片式好。不过其制造加工要求较高，个别活塞偶而会卡死。此类炮头的响应时间大约为0.08mS。
贮气罐为圆筒状，两端是椭球形封头。炮头通常可横置于贮气罐中间。贮气罐容积视试验筒容积大小而定，至少不得小于试验筒容积。
炮头喷口直径取200mm比较合适，活塞行程取为50mm左右，其余尺寸视具体情况定。喷口直径越大，气流射速越高。但是活塞的质量也相应增加，运动速度减慢，反而降低了喷口的开启速度，削弱了气流的动态冲击效果。
活塞的运动受电磁阀II的控制。电磁阀II是一种二位三通常开型换向阀。电磁阀II线圈断电时，电磁阀II供气通道开启。外部压缩空气进入气缸，推动活塞向右压住喷口不使气体逸出。同时通过另一通道向贮气罐供气，直至达到指定压力。此时电磁阀I自动关闭，系统停止供气。当电磁阀II线圈通电之后，电磁阀II换向，阀芯关闭了气缸的进气通道，接通气缸的排气通道，气缸卸压。在贮气罐压缩空气作用下，活塞急速反向移动，迅速打开喷口。罐内压缩空气就以高速冲出喷管，进入试验筒，冲击试件内表面。
考虑到易碎前盖动态爆破试验的需要，贮气罐+炮头分系统中配置了压力显示与控制器及电气控制箱。
压力显示与控制器的功能是测量并显示贮气罐内空气的压力。当罐内压力达到指定值时，控制触点动作，通过电气控制箱内的控制器件，使电磁阀I换向，关闭管道通路，气压源停止供气。依靠电气控制箱的自动控制线路，贮气罐内空气压力的重复精度准确可靠，保证了每个试件试验条件的一致，提高了试验结果的准确性。罐内空气压力的设定值是可以手动调节的。对于不同型号的试件，可以给出不同的压力值，使试验更符合真实使用条件。
电气控制箱是试验机的操作控制部件。试验机的工作可分为充气、保压、击发和待机四个不同阶段。人工操纵电气控制箱，可以控制试验机实现四个不同阶段的工作。控制箱面板上设置有各种显示装置和操作按钮，可供用来操控试验机并且实时显示试验机所处的相应状态及压力读数。
电气控制箱的另一重要作用是安全保障功能。由于气体冲击试验机击发时所释放的压缩空气动能十分巨大，而炮口前又经常有人操作，稍有差池即可能引发机毁人伤的重大事故，设置安全保障功能就显得十分必要。电气控制箱的安全保障功能包括：第一，击发线路具有延时功能，每次击发把贮气罐内的空气彻底排空，不留残压，保证每次冲气之后只能击发一次，不能重复击发；第二，设置紧急停止按钮，可以随时终止充气过程；第三，电气控制箱面板上有保护箱盖，保护箱盖和总电源开关均要用钥匙开启，由专人负责使用。
进气管前端设有电磁阀I，这是一种二位二通常闭型换向阀，受电气控制箱控制。一旦按下充气按钮，电磁线圈通电，电磁阀I打开。外部压缩空气就可进入试验机进气管道。电磁线圈断电，电磁阀I关闭，切断供气管道。
压缩空气通过电磁阀I之后，进入油水分离器。油水分离器也是管路系统中不可或缺的装置。它的作用是清除压缩空气中的油与水分，使进入贮气罐的空气变成清洁干燥的空气。气体冲击试验机击发时压缩空气在炮头及试验筒内发生剧烈的绝热膨胀，导致空气温度大幅下降。空气中的水汽如果事前不予清除，则就将成为液态水析出，凝聚在汽缸、活塞、喷管等部件的接触面上。由于清理困难，金属表面受到水分的长期侵蚀而逐渐生锈损坏，最后使机件失灵。
Claims (10)
1.一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，该试验机包括炮头、贮气罐、试验筒、电磁气动换向阀、中控系统，所述的炮头横置于贮气罐中间，所述的炮头的后端与试验筒的前端连接，所述的试验筒的后端用以设置试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖，所述的电磁气动换向阀设在炮头前端，所述的中控系统与电磁气动换向阀控制线圈连接。
2.根据权利要求1所述的一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，所述的试验筒内设有导流器，该导流器直径等于试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖对应的导弹直径，所述的导流器末端形状与试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖对应的导弹顶锥形状相同，所述的试验筒内径等于试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖对应的贮运发射筒内径。
3.根据权利要求1所述的一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，所述的贮气罐为圆筒状，两端是椭球形或球形封头。
4.根据权利要求1所述的一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，所述的炮头设有气缸、活塞、喷管，所述的活塞尾部中空，且头部设有径向小孔。
5.根据权利要求1所述的一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，所述的电磁气动换向阀包括电磁气动换向阀I、电磁气动换向阀II，所述的电磁气动换向阀I为二位二通常闭型换向阀，所述的电磁气动换向阀II为二位三通常开型换向阀，所述的电磁气动换向阀I经电磁气动换向阀II后连接至空气炮进气口。
6.根据权利要求5所述的一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，中控系统包括压力显示与控制器、电气控制箱，所述的压力显示与控制器与电气控制箱连接，所述的电气控制箱与电磁气动换向阀I、电磁气动换向阀II控制线圈连接，所述的压力显示与控制器设在贮气罐上，用以测量并显示贮气罐内空气的压力，当贮气罐内压力达到预设值时，通过电气控制箱控制电磁气动换向阀I关闭，外部压缩空气停止供气。
7.根据权利要求1所述的一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，所述的试验筒上设有动压测量装置，用以测定试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖爆破时的最大冲击压力。
8.根据权利要求5所述的一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，所述的电磁气动换向阀I、电磁气动换向阀II之间设有油水分离器，用以清除压缩空气中的油与水分，使进入贮气罐的空气变成清洁干燥的空气。
9.根据权利要求4或5所述的一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，所述的试验机充气过程为：电磁气动换向阀II线圈断电，电磁气动换向阀II供气通道开启，外部压缩空气进入气缸，推动活塞压住喷管喷口使贮气罐内气体不能逸出，同时通过活塞头部的径向小孔向贮气罐供气，直至达到预设压力上限，此时电磁气动换向阀I自动关闭，外部压缩空气停止供气。
10.根据权利要求9所述的一种检测导弹贮运发射筒易碎/裂盖的气体冲击试验机，其特征在于，所述的试验机击发过程为：电磁气动换向阀II线圈通电，电磁气动换向阀II换向，其阀芯关闭气缸的进气通道，接通气缸的排气通道，气缸卸压，在贮气罐内压缩空气作用下，活塞急速反向移动，迅速打开喷口，贮气罐内压缩空气就以高速冲出喷管，进入试验筒，冲击试验用导弹贮运发射筒易碎/裂盖表面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 200437 No. 99, Handan Road, Shanghai, Hongkou District Patentee after: Shanghai Material Research Institute Co.,Ltd. Address before: 200437 No. 99, Handan Road, Shanghai, Hongkou District Patentee before: SHANGHAI Research Institute OF MATERIALS |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |