CN105841911B - 一种多介质耦合可视加载防护舱组件和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多介质耦合可视加载防护舱和使用方法，本发明的目的是为解决已有加载舱存在的无法进行气背、液背及低温环境下中高速撞击加载的问题。可调式多介质耦合可视加载防护舱，包括防护外舱、加载内舱、配套夹具；加载内舱置于防护外舱中，可视透明窗口及密封条均与防护外舱相连，配套夹具与防护外舱相连；加载内舱与防护外舱组合使用可实现目标结构受冲击面单侧水背及受冲击面单侧气背加载；去除加载内舱，使用配套夹具与防护外舱相连可实现目标结构在气、液环境中的多角度中高速冲击加载；通过在防护外舱中填充液氮，可实现低温环境下的相关实验。本发明能够在保持原有实验条件下，增加实验的加载环境，有效实现多工况的模拟试验。

Description

一种多介质耦合可视加载防护舱组件和使用方法
技术领域
本发明涉及一种多介质耦合可视加载防护舱组件和使用方法，属于一种对中高速撞击加载舱的改进。
背景技术
高速撞击加载防护舱是“弹体侵蚀”及“舰艇多介质条件下结构防护”研究领域中进行中速及高速撞击模拟实验的主要实验设备，该设备可对目标结构的边界条件进行约束，同时可对弹体进行回收。现有的加载防护舱，其特点是可对弹体进行回收，但无法实现目标结构的多角度加载，只能对测试结构进行正撞击。同时，舰艇结构处于气液多介质耦合环境中，而现有防护舱无法实现气背、液背、液舱等多环境的模拟加载实验。
发明内容
本发明的目的是为解决已有加载防护舱无法实现在多介质耦合环境下的多角度入射可视加载问题，提供一种多介质耦合可视加载防护舱。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多介质耦合可视加载防护舱组件，包括防护外舱、加载内舱，防护外舱内部包括一个封闭的实验空腔A，在防护外舱顶部的壁面上设置有若干用于加注实验介质的注水孔，在防护外舱底部的壁面上设置有若干用于排出实验介质的排水孔，注水孔和排水孔上设置有塞块；在实验空腔A的轴向一端部设置有一个入射口A，在所述入射口上固定有一个入射口A盖板，在入射口A盖板上设置有轻气炮发射管安装孔；在防护外舱内部配套有可拆卸式的配套夹具或加载内仓；其中配套夹具包括一个用于固定目标试样的固定架，所述固定架与防护外舱内壁之间可拆式连接；所述加载内舱包括一个封闭壳体，在封闭壳体内部设置有一个实验空腔B，实验空腔B上设置有一个与入射口A对应的入射口B。
作为本发明的进一步改进，所述注水孔为螺纹孔，所述塞块为螺钉。
作为本发明的进一步改进，所述固定架包括设置在防护外舱内壁的若干组支座，每组支座包括一个滑动杆和设置在滑动杆两端的调节支架，调节支架与防护外舱内壁固定连接；所述固定架还包括一个目标试样夹持架，目标试样夹持架的边缘与每组支架的滑动杆固定连接，夹持架可沿滑动杆滑动。
作为本发明的进一步改进，所述滑动杆为螺杆，在滑动杆上通过螺纹连接有两组用于夹持试样支持架的螺母。
作为本发明的进一步改进，在所述防护外舱的外壁上设置防护外舱可视窗口，在加载内舱上设置有与防护外舱可视窗口对应的加载内舱可视窗口。
一种多介质耦合可视加载防护舱组件的使用方法，包括方法A和方法B；
方法A包括如下步骤：
步骤A-1：将配套夹具安装到防护外舱内，用螺栓将目标试样固定到固定架上，将入射口A盖板通过螺栓与防护外舱的入射口A连接，将轻气炮发射管安装到防护外舱外侧，使得入射口A的轴线与轻气炮发射管的轴线同轴，且发射口端部与入射口A间距小于20mm；
步骤A-2：通过塞块将排水孔密封，利用塑料薄膜将防护外舱的入射口密封；通过注水孔向防护外舱中注水直到防护外舱中的空气完全排出；
步骤A-3：通过轻气炮发射管发射弹丸对固定架上的目标试样进行撞击。
方法B包括如下步骤：
步骤B-1:将加载内舱安装到防护外舱内，使得入射口B朝向入射口A且与入射口A同轴放置，将入射口A盖板通过螺栓与防护外舱的入射口A连接，将轻气炮发射管安装到防护外舱外侧，使得入射口A的轴线与轻气炮发射管的轴线同轴，且发射口端部与入射口A的间距小于20mm，将目标试样通过螺栓安装到加载内舱与入射口A相对的面上；
步骤B-2：通过塞块将排水孔密封，利用塑料薄膜将将入射口B密封；
步骤B-3：在防护外舱内住满水、在加载内舱内注满空气或在防护外舱内注满空气、在加载内舱注满水；通过轻气炮发射管发射弹丸沿入射口A的轴线打入防护外仓内部对安装在加载内舱上的目标试样进行撞击，从而实现前水后气或前气后水的撞击实验。
作为本发明的进一步改进，所述步骤A-2和步骤B-3还包括通过注水孔在防护外仓内注入低温介质的步骤。
作为本发明的进一步改进，所述低温介质为液氮。
本发明的有益效果是：
本发明通过可拆卸的舱体和支架，同时通过对支架的调节，实现空气中常温及低温条件下，不同入射角度的中高速撞击实验；实现水下不同入射角度的中高速撞击实验；能够进行前水后气结构、液舱及前气后水结构的中高速撞击实验。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是多介质耦合可视加载防护舱连接配套夹具3的主视图；
图2是多介质耦合可视加载防护舱俯视图；
图3是多介质耦合可视加载防护舱的入射口盖板5的主视图；
图4是加载内舱2的主视图；
图5是加载内舱2的俯视图；
图6是加载内舱2的可视窗口8的主视图；
图7是加载内仓2密封垫9的主视图；
其中附图标记为：1防护外舱；2加载内舱；3配套夹具；4-1密封垫A；4-2 密封垫B；5入射口盖板；6-1、可视窗口A；6-2可视窗口B；7排水孔；8加载内舱可视窗口；9密封垫。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明为结合图1-图7，多介质耦合可视加载防护舱的工作流程(一次完成的实验)：配套夹具3包括设置在防护外舱1内壁的若干组支座，每组支座包括一个滑动杆和设置在滑动杆两端的调节支架，配套夹具3还包括目标试样夹持架，目标试样夹持架与滑动杆固定连接，防护外舱1结合配套夹具3时，用螺栓将测试目标固定在目标试样夹持架上，将密封垫、防护外舱1可视窗口通过螺栓与防护外舱1连接，为了方便观察，密封垫和可视窗口分为两组，分别设置在防护外舱1的对称两侧壁，分别为密封垫A4-1、密封垫B4-2、可视窗口 A6-1、可视窗口B6-2，将入射口A盖板5通过螺栓与防护外舱1连接。
将防护外舱1的入射口A与轻气炮发射管口置于水平，通过轻气炮发射弹丸对目标结构进行中高速撞击，至此完成一次实验。
通过调节目标试样夹持架与调节支架间的连接角度，可实现对测试目标的多角度撞击。通过辅助注水孔7-3注入液氮可完成低温条件下的实验测试。
重复上述连接过程，利用螺栓将排水孔7-1、辅助注水孔7-3和注水孔7-2 密封，利用塑料薄膜将防护外舱1的入射口密封。通过注水孔7-2向防护外舱1 中注水，直到防护舱中不含空气，将防护外舱1的入射口与轻气炮发射管口置于水平，通过轻气炮发射弹丸完成对目标结构的中高速撞击，至此完成一次水下撞击实验。
拆除配套夹具3，将测试目标通过螺栓与加载内舱2连接，将加载内舱的可视窗口8、密封垫9利用螺栓与2的另外两个侧面连接。将安装完成的加载内舱 2水平放置于防护外舱1中，使防护外舱1的入射口面向加载内舱2上连接的测试目标。将密封垫、防护外舱1可视窗口通过螺栓与防护外舱1连接，为了方便观察，密封垫和可视窗口分为两组，分别设置在防护外舱1的对称两侧壁，分别为密封垫A4-1、密封垫B4-2、可视窗口A6-1、可视窗口B6-2，将入射口A 盖板5通过螺栓与防护外舱1连接。将防护外舱1的入射口B与轻气炮发射管口置于水平，通过轻气炮发射弹丸对目标结构进行中高速撞击，至此完成一次实验。
重复上述过程利用螺栓将排水孔7-1和注水孔7-2密封，利用塑料薄膜将防护外舱1的入射口A密封。通过注水孔7-2向防护外舱1中注水，将防护外舱1的入射口A与轻气炮发射管口置于水平，通过轻气炮发射弹丸完成对目标结构的中高速撞击，至此完成一次前水后气结构撞击实验。
重复上述过程利用螺栓将排水孔7-1和注水孔7-2密封。将加载内舱2中注满水，将防护外舱1的入射口与轻气炮发射管口置于水平，通过轻气炮发射弹丸完成对目标结构的中高速撞击，至此完成一次前水后气结构或及液舱结构的中高速撞击实验。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种多介质耦合可视加载防护舱组件，其特征是：包括防护外舱、加载内舱，防护外舱内部包括一个封闭的实验空腔A，在防护外舱顶部的壁面上设置有若干用于加注实验介质的注水孔，在防护外舱底部的壁面上设置有若干用于排出实验介质的排水孔，注水孔和排水孔上设置有塞块；在实验空腔A的轴向一端部设置有一个入射口A，在所述入射口A上固定有一个入射口A盖板，在入射口A盖板上设置有轻气炮发射管安装孔；在防护外舱内部配套有可拆卸式的配套夹具或加载内仓；其中配套夹具包括一个用于固定目标试样的固定架，所述固定架与防护外舱内壁之间可拆式连接；所述加载内舱包括一个封闭壳体，在封闭壳体内部设置有一个实验空腔B，实验空腔B上设置有一个与入射口A对应的入射口B。
2.如权利要求1所述的一种多介质耦合可视加载防护舱组件，其特征是：所述注水孔为螺纹孔，所述塞块为螺钉。
3.如权利要求1所述的一种多介质耦合可视加载防护舱组件，其特征是：所述固定架包括设置在防护外舱内壁的若干组支座，每组支座包括一个滑动杆和设置在滑动杆两端的调节支架，调节支架与防护外舱内壁固定连接；所述固定架还包括一个目标试样夹持架，目标试样夹持架的边缘与每组支架的滑动杆固定连接，夹持架可沿滑动杆滑动。
4.如权利要求3所述的一种多介质耦合可视加载防护舱组件，其特征是：所述滑动杆为螺杆，在滑动杆上通过螺纹连接有两组用于夹持试样支持架的螺母。
5.如权利要求1所述的一种多介质耦合可视加载防护舱组件，其特征是：在所述防护外舱的外壁上设置防护外舱可视窗口，在加载内舱上设置有与防护外舱可视窗口对应的加载内舱可视窗口。
6.一种如权利要求1所述的一种多介质耦合可视加载防护舱组件的使用方法，其特征是：包括方法A和方法B；
方法A包括如下步骤：
步骤A-1：将配套夹具安装到防护外舱内，用螺栓将目标试样固定到固定架上，将入射口A盖板通过螺栓与防护外舱的入射口A连接，将轻气炮发射管安装到防护外舱外侧，使得入射口A的轴线与轻气炮发射管的轴线同轴，且发射口端部与入射口A间距小于20mm；
步骤A-2：通过塞块将排水孔密封，利用塑料薄膜将防护外舱的入射口密封；通过注水孔向防护外舱中注水直到防护外舱中的空气完全排出；
步骤A-3：通过轻气炮发射管发射弹丸对固定架上的目标试样进行撞击；
方法B包括如下步骤：
步骤B-1:将加载内舱安装到防护外舱内，使得入射口B朝向入射口A且与入射口A同轴放置，将入射口A盖板通过螺栓与防护外舱的入射口A连接，将轻气炮发射管安装到防护外舱外侧，使得入射口A的轴线与轻气炮发射管的轴线同轴，且发射口端部与入射口A的间距小于20mm，将目标试样通过螺栓安装到加载内舱与入射口A相对的面上；
步骤B-2：通过塞块将排水孔密封，利用塑料薄膜将将入射口B密封；
步骤B-3：在防护外舱内住满水、在加载内舱内注满空气或在防护外舱内注满空气、在加载内舱注满水；通过轻气炮发射管发射弹丸沿入射口A的轴线打入防护外仓内部对安装在加载内舱上的目标试样进行撞击，从而实现前水后气或前气后水的撞击实验。
7.如权利要求6所述的一种多介质耦合可视加载防护舱组件的使用方法，其特征是：所述步骤A-2和步骤B-3还包括通过注水孔在防护外仓内注入低温介质的步骤。
8.如权利要求7所述的一种多介质耦合可视加载防护舱组件的使用方法，其特征是：所述低温介质为液氮。
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