CN106526221A - 一种次口径子弹的速度测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种次口径子弹的速度测量装置，包括靶舱，靶舱的两端分别安装有前端盖和后端盖，在前端盖上安装有弹托分离装置，弹托分离装置外套有圆筒，圆筒与Z字形安装架连接，在Z字形安装架上依次安装有两个凹型支座，在凹型支座内固定有金属片，在金属片的顶端插入有塑料片，在金属片的根部安装有应变片，应变片与超动态应变仪连接，在靶舱内安装有后支架，后支架上安装有靶板。本发明通过子弹擦过塑料片从而带动金属片折弯，贴在金属片上的应变片同时产生信号传输至超动态应变仪，计算两个应变片响应时间的差值，从而计算出子弹的速度，该装置在室内室外以及不同光照条件下均可以准确完成测试，装置巧妙，测量准确。

Description

一种次口径子弹的速度测量装置
技术领域
本发明涉及次口径子弹的速度测量装置，属于子弹测速领域。
背景技术
气炮是直接使用压缩状态下的气体作为原驱动力推动弹丸在炮膛中加速的一种设备，主要用于材料基本特性和爆炸物理学等方面的研究。弹托，是随着弹药技术的发展产生的，为了提高子弹的穿甲能力，一般使用大口径炮来发射小口径弹，即次口径弹，但要使次口径弹适合大口径轻气炮，就要使用弹托。弹托属于子弹的“消极”质量，所以弹托质量要尽可能轻，同时当子弹飞离炮膛时，要求弹托能迅速地与子弹分离，使弹托对子弹的干扰达到最小，这时需要一种弹托分离装置。在子弹离开弹托分离装置后，子弹的初速度会有一定的损耗，但若要研究子弹对于不同结构的破坏力，如何有效地测量出子弹离开弹托分离装置后的初速度也极为关键。
目前，现有的气动分离弹托虽然可省去附加装置对弹托分离，且能改善子弹外弹道性能但分离所需的路径较长(10米以上)，不适合小型靶舱。小型靶舱进行弹托分离一般采用强制分离，最常见的弹托和弹托分离装置是圆柱形弹托和小孔式弹托分离装置。圆柱形弹托和小孔式分离装置虽然结构简单，易于加工，但有两个缺点：1.弹托所占质量相对较大，会减小子弹的出膛速度；2.弹托在与弹托分离装置接触后会改变原有路径，存在一定的危险。而中国工程物理研究院采用的锥形孔拦截装置在一定程度上会影响子弹弹道的稳定性。
目前子弹测速装置主要有光幕式测速装置，红外测速装置，高速摄像机测量以及丝网测速等方法。光幕式测速装置和红外测速装置共同的缺点是精度不够高，用于实验测量误差较大。光幕式测速装置对光源的要求相当苛刻，只能在室外天气晴朗时或者室内没有闪烁的光源下测量，若在靶舱内进行子弹速度的测量，我们需要对其另外补光，所以用于狭窄密闭空间测量，该装置相对复杂且可靠性偏低。红外测速装置对环境要求较高，测试环境中碎小纸片等颗粒物都会对测试结果产生影响。高速摄像机测量法相对精确，但对拍摄环境要求较高，过暗的环境会影响拍摄，从成本考虑，投入也较大。丝网测速法每次都需要对打断的丝网进行更换，相对成本较高且更换繁琐。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种次口径子弹的速度测量装置，通过子弹擦过塑料片从而带动金属片折弯，贴在金属片上的应变片同时产生信号传输至超动态应变仪，计算两个应变片响应时间的差值，从而计算出子弹的速度，装置巧妙，测量准确。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种次口径子弹的速度测量装置，包括靶舱，靶舱的两端分别安装有前端盖和后端盖，在前端盖上安装有弹托分离装置，弹托分离装置外套有圆筒，圆筒与Z字形安装架连接，在Z字形安装架上依次安装有两个凹型支座，在凹型支座内固定有金属片，在金属片的顶端插入有塑料片，在金属片的根部安装有应变片，应变片与超动态应变仪连接，在靶舱内安装有后支架，后支架上安装有靶板；所述弹托分离装置上安装有弹托，在弹托分离装置外罩有保护套，保护套一端套在炮管上。子弹在弹托中为间隙配合，间隙量保证在0-0.02mm范围内。使得子弹在弹托分离装置内完全稳定后脱离。
作为优选，所述弹托分离装置内设有通孔，该通孔包含三段，第一段为锥形口，中间段为校正段，中间段的入口直径为子弹直径的1.5～1.6倍，中间段的出口直径比子弹直径大0.1～0.2mm，第三段为圆柱段。
作为优选，所述校正段为子弹长度的3～4倍，第三段的长度为子弹长度的5倍及以上。
作为优选，所述圆筒与弹托分离装置之间设有弹簧垫圈。
作为优选，所述金属片为紫铜片或铝片。
作为优选，两个金属片的间距为10±1cm。
作为优选，所述弹托的前端设有不通孔，不通孔内夹持有子弹，弹托的后端设有圆柱凹槽，弹托外径最大值比炮管内径小0.1～0.2mm。
有益效果：本发明的次口径子弹的速度测量装置，通过子弹擦过塑料片从而带动金属片折弯，贴在金属片上的应变片同时产生信号传输至超动态应变仪，计算两个应变片响应时间的差值，从而计算出子弹的速度，该装置在室内室外以及光不同光照条件下均可以准确完成测试，装置巧妙，测量准确。
附图说明
图1本发明中弹丸与弹托即将进入弹托分离装置的示意图。
图2本发明中弹丸与弹托分离后示意图。
图3本发明的弹托示意图。
图4本发明的弹托分离装置示意图。
图5为圆筒结构图。
图6为凹型支座的结构图。
具体实施方式
如图1至图6所示，本发明的一种次口径子弹的速度测量装置，包括靶舱8，靶舱8的两端分别安装有前端盖和后端盖，在前端盖上通过螺钉7安装有弹托分离装置5，为了减小应力集中和振动，在弹托分离装置5与靶舱8之间垫上一层环形的保护垫圈6，一般为橡胶垫圈，厚度在1mm左右，弹托分离装置5外套有圆筒9，所述圆筒9与弹托分离装置5之间设有弹簧垫圈10，圆筒9与Z字形安装架12通过螺钉11固定，在Z字形安装架12上依次安装有两个凹型支座17，凹型支座17通过螺钉15固定，在凹型支座17内固定有金属片14，金属片14通过螺钉18固定，两个金属片14的间距为10±1cm，金属片14为紫铜片或铝片，在金属片14的顶端插入有塑料片13，在金属片14的根部安装有应变片16，应变片16与超动态应变仪19连接，在靶舱8内安装有后支架21，后支架21上安装有靶板24，使用螺母22和螺钉23将靶板24固定于后支架21上；所述弹托分离装置5上安装有弹托3，在弹托分离装置5外罩有保护套2，保护套2一端套在炮管1上，保护套2是一种锥形套筒式结构，当不使用时，可将其收拢，方便储存；当使用时，将保护套2逐层滑动到基本贴合炮管1(3～4mm左右长度)，这能够最大程度减小弹托分离装置5安装在靶舱8外面的危险。
在本发明中，弹托3的结构如图3所示，为减小弹托3质量，一般采用尼龙等轻质材料制作，由于弹托3的飞行姿态对子弹4也有影响，所以弹托3需要保证一定的长径比，这时通过以下方法既保证长径比同时也减轻弹托3重量：一是削尖弹托3头部(使弹托3头部的形状与弹托分离装置5前部的形状基本一致)；二是逐层挖空弹托3的后部空间，保证弹托3仍具有一定的壁厚来保证自身的强度，弹托3外部最大处的直径一般采用比炮管1的直径小0.1mm～0.2mm的尺寸。发射时使用压缩气体将子弹4和弹托3一起通过炮管1加速至所需使用的速度脱膛，脱膛后子弹4和弹托3飞行一段距离之后遇到弹托分离装置5。所述弹托分离装置5内设有通孔，该通孔包含三段，第一段为锥形口，前部的开口较大，子弹4和弹托3嵌入在第一段中，中间段为校正段，中间段的入口直径为子弹4直径的1.5～1.6倍，校正段为子弹4长度的3～4倍，中间段的出口直径比子弹4直径大0.1～0.2mm，目的使得子弹4在脱离弹托3后能够保证与靶板24接触时处于靶板24的中心位置，第三段为圆柱段，第三段的长度为子弹4长度的4～5倍，为了减小子弹4在弹托分离装置5内的振动。该弹托分离装置5即解决了靶舱8较小无法安装的问题(安装在靶舱8外)，同时方便更换零部件，如保护套有损坏则只需更换保护套。
本发明先是将一底端磨平的圆筒9套在弹托分离装置5的后部，并在圆筒9与弹托分离装置5之间垫上弹簧垫圈10。将一Z字形安装架12使用螺钉11固定于圆筒9上。在Z字形安装架12上安装两个凹型支座17，以前面的凹型支座17为例，先用螺钉15将凹型支座17固定在Z字形安装架12上，选择较软的金属片14(可为紫铜片和铝片等)插入凹型支座17内，使用螺钉18将其紧紧固定，再将较软的塑料片13(一般用较软较薄材质的塑料片13，可使用PVC塑料)插入金属片14厚度方向上开的凹槽内，在金属片14根部贴上应变片16，(具体结构如图6所示)并连接应变片16的线路至超动态应变仪19(应变仪的最高采样频率为10MHz，可采用扬州科动的超动态应变仪19)。
在安装Z字形安装架12时，需保证该结构的底面中心与弹托分离装置5的中心线平行，两块贴着塑料片13的金属片14需保证与底面垂直。调节金属片14和塑料片13整体的高度，使子弹4在穿过弹托分离装置5后能够擦过塑料片13的边缘(一般保证在1mm左右)，金属片14随之产生弯曲，贴在金属片14上的应变片16同时产生信号传输至超动态应变仪19。子弹4在擦过塑料片13时，可能会造成损坏，插入式的塑料片13方便更换，在破损后更换即可。
在本发明中，两块塑料片13之间的距离测得为L，可根据靶舱8内空间大小进行调整(可定为10cm)，通过超动态应变仪19可获得前后两个应变片16的时间响应差为Δt，则我们可获得子弹4的速度值为V＝L/Δt，(理论速度测量范围在0-10km/s)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种次口径子弹的速度测量装置，其特征在于：包括靶舱，靶舱的两端分别安装有前端盖和后端盖，在前端盖上安装有弹托分离装置，弹托分离装置外套有圆筒，圆筒与Z字形安装架连接，在Z字形安装架上依次安装有两个凹型支座，在凹型支座内固定有金属片，在金属片的顶端插入有塑料片，在金属片的根部安装有应变片，应变片与超动态应变仪连接，在靶舱内安装有后支架，后支架上安装有靶板；所述弹托分离装置上安装有弹托，在弹托分离装置外罩有保护套，保护套一端套在炮管上。
2.根据权利要求1所述的次口径子弹的速度测量装置，其特征在于：所述弹托分离装置内设有通孔，该通孔包含三段，第一段为锥形口，中间段为校正段，中间段的入口直径为子弹直径的1.5～1.6倍，中间段的出口直径比子弹直径大0.1～0.2mm，第三段为圆柱段。
3.根据权利要求2所述的次口径子弹的速度测量装置，其特征在于：所述校正段为子弹长度的3～4倍，第三段的长度为子弹长度的5倍及以上。
4.根据权利要求1所述的次口径子弹的速度测量装置，其特征在于：所述圆筒与弹托分离装置之间设有弹簧垫圈。
5.根据权利要求1所述的次口径子弹的速度测量装置，其特征在于：所述金属片为紫铜片或铝片。
6.根据权利要求1所述的次口径子弹的速度测量装置，其特征在于：两个金属片的间距为10±1cm。
7.根据权利要求1所述的次口径子弹的速度测量装置，其特征在于：所述弹托的前端设有不通孔，不通孔内夹持有子弹，弹托的后端设有圆柱凹槽，弹托外径最大值比炮管内径小0.1～0.2mm。
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