CN106644778B - 多功能高速撞击实验设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能高速撞击实验设备，包括发射装置、炮管和靶室，所述发射装置与所述炮管连接，所述炮管通过弹丸与弹托分离装置与所述靶室连接，所述靶室内设置有测速装置和靶板加载装置，所述靶板加载装置包括水平向拉伸伺服作动器、竖直向拉伸伺服作动器、机架、水平向调节机构、竖直向调节机构、转动机构、车轮和液压源，液压源四周分别通过水平向拉伸伺服作动器、竖直向拉伸伺服作动器、水平向调节机构和竖直向调节机构设置在机架上，竖直向调节机构下端设置有转动机构，转动机构下面两端设置有车轮，所述靶板加载装置具有可移动性。本发明具有平板撞击试验和结构在加载状态的高速撞击毁伤效应实验的双重功能。

Description

多功能高速撞击实验设备
技术领域：
本发明涉及一种高速撞击实验设备，特别是涉及一种多功能高速撞击实验设备。
背景技术：
现有的高速撞击实验系统从功能上看主要有两类：一类用于材料高压物理、力学性能测试的平板撞击实验，另一类用于模拟高速破片、射弹等威胁源对结构的破坏效应实验，但现有技术主要存在如下不足：（1）功能单一，实验系统只具备上述两类功能中的一种，不能满足中小型研究单位需要同时开展多种实验研究的需要；（2）现有用于破坏效应研究的实验系统不能实现靶板在受力状态下的冲击，不能用于研究结构在复杂受力状态下遭受攻击时的损伤。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种既可进行平板撞击的物理和力学实验，又可进行结构在加载状态下遭受高速撞击时破坏效应实验的多功能高速撞击实验设备。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种多功能高速撞击实验设备，包括发射装置、炮管和靶室，所述发射装置与所述炮管连接，所述炮管通过弹丸与弹托分离装置与所述靶室连接，所述靶室内设置有测速装置和靶板加载装置，所述靶板加载装置包括水平向拉伸伺服作动器、竖直向拉伸伺服作动器、机架、水平向调节机构、竖直向调节机构、转动机构、车轮和液压源，液压源四周分别通过水平向拉伸伺服作动器、竖直向拉伸伺服作动器、水平向调节机构和竖直向调节机构设置在机架上，竖直向调节机构下端设置有转动机构，转动机构下面两端设置有车轮，所述靶板加载装置具有可移动性，所述弹丸与弹托分离装置上设置有膨胀室，膨胀室内设置有气室和阻拦板。
所述炮管包括泵管、高压段和发射管，泵管内部充满轻质气体，高压段由内外两层组成，内层由八度角锥角将泵管与发射管连接，发射管内孔光滑且准直性好。
所述发射装置包括点火器和火药室，火药室上设置有测试孔。
所述测速装置采用激光遮断测速或电磁测速。
本发明的积极有益效果是：
1、本发明通过增加独特的靶板加载装置和弹丸与弹托分离装置，使本发明既可进行平板撞击的物理和力学实验，又可进行结构破坏效应实验。
2、本发明中靶板加载装置是一个可移动的装置，推出靶室，可作为独立的双向加载实验系统，推入靶室，可进行结构在双向受载状态下的冲击损伤实验，具有很好的实用性以及方便性。
3、本发明中靶板加载装置有两个独立的作动器，可实现水平、垂直两个方向的独立加载；靶板加载装置的主体部分安装在可调整方向的机架上，可通过调整机架的方位来任意调节实验件与弹丸的交会角度，使其具有可控性。
4、本发明中弹丸与弹托分离装置采用双重分离原理，一是设计专门的膨胀室，内置一段可充气压的气室，其气室里的气压可调，当弹丸经过时，由气动阻力将弹托与被加速模型分离；二是设置阻挡板，确保分离的弹托不会碰到靶板，干扰损伤结果。
附图说明：
图1是本发明多功能高速撞击实验设备的结构示意图；
图2是图1中发射装置中的火药室结构示意图；
图3是图1中炮管中的泵管结构示意图；
图4是图1中炮管中的高压段结构示意图；
图5是图1中炮管中的发射管结构示意图；
图6是图1中靶室结构示意图；
图7是图1中弹丸与弹托分离装置结构示意图；
图8是弹丸与弹托分离原理示意图；
图9是图1中靶板加载装置结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的解释和说明：
参见图1，图2，图3，图4，图5，图6，图7，图8和图9：图中，1-发射装置，2-炮管，3-靶室，4-弹丸与弹托分离装置，5-测速装置，6-靶板加载装置，7-膨胀室，8-气室，9-阻拦板，10-点火器，11-火药室，12-测试孔，13-弹丸，14-组合式弹托，2-1-泵管，2-2-高压段，2-3-发射管，6-1-水平向拉伸伺服作动器，6-2-竖直向拉伸伺服作动器，6-3-机架，6-4-水平向调节机构，6-5-竖直向调节机构，6-6-转动机构，6-7-车轮，6-8-液压源。
实施例：一种多功能高速撞击实验设备，包括发射装置1、炮管2和靶室3，发射装置1与炮管2连接，炮管2通过弹丸与弹托分离装置4与靶室3连接，靶室3内设置有测速装置5和靶板加载装置6，靶板加载装置6包括水平向拉伸伺服作动器6-1、竖直向拉伸伺服作动器6-2、机架6-3、水平向调节机构6-4、竖直向调节机构6-5、转动机构6-6、车轮6-7和液压源6-8，液压源6-8四周分别通过水平向拉伸伺服作动器6-1、竖直向拉伸伺服作动器6-2、水平向调节机构6-4和竖直向调节机构6-5设置在机架6-3上，竖直向调节机构6-5下端设置有转动机构6-6，转动机构6-6下面两端设置有车轮6-7，靶板加载装置6具有可移动性。
水平向拉伸伺服作动器6-1和竖直向拉伸伺服作动器6-2由积木式结构组成，由油缸、活塞、电液伺服阀、滤油器、压力传感器等组成，可分别产生200kN的拉力，力值精度优于±1%，可移动行程为200mm。
机架6-3为刚强度结构钢制作，用于安装作动器，机架6-3下面有转动机构6-6，用于调节靶板与弹丸的交会角度，可在0～90度范围内任意调整；水平向调节机构6-4为手动螺杠和丝母，用于靶板水平向位置的微调；竖直向调节机构6-5为手动螺杠和丝母，用于靶板竖直向位置的微调；底盘下面有4套小车滚轮及导轨，以便靶板加载装置的移动。
弹丸与弹托分离装置4采用组合式弹托14、膨胀室7和阻拦板9相结合方法，设置专门的膨胀室7，内置一段可充气压的气室8，气压可调，当组合式弹托14与弹丸13经过时，由气动阻力将组合式弹托14与弹丸13分离，并通过阻拦板9彻底阻止组合式弹托14对靶板的撞击。
炮管2包括泵管2-1、高压段2-2和发射管2-3，泵管2-1内部充满轻质气体，发射时由燃烧火药气体推动活塞压缩轻质气体到很高压力，冲破小膜片后推动弹丸与弹托组合体运动；高压段2-2由内外两层热套而成，内层由八度角锥角将泵管2-1与发射管2-3连接，同时将活塞阻滞在高压段2-2内；外层起到加强强度与增加质量的作用，保证高压下的安全；发射管2-3是一段厚壁圆筒，可承受几百兆帕的压力，内孔光滑且准直性好，发射时弹丸13在发射管2-3内平稳加速直至出膛撞靶。
发射装置1包括点火器10和火药室11，其核心部分是火药室11，采用电雷管点火，在电脉冲作用下，电雷管爆炸，引燃火药室11中的黑火药，为发射药的点火提供必要的温度与压力，在火药室中部预留测试孔12，可测试发射过程中火药室11的压力变化。
测速装置5采用激光遮断测速或电磁测速来测试弹丸13的速度。
操作时，采用电雷管点火引燃火药室11中的黑火药，火药在发射装置1中的火药室11中爆燃，通过活塞压缩高压段中的轻质气体，轻质气体的压力上升到一定程度时，破膜、驱动弹丸与弹托组合体，在弹丸与弹托分离装置4中由气动阻力将组合式弹托14与弹丸13分离，并通过阻拦板9彻底阻止组合式弹托14对靶板的撞击，随后弹丸13进入靶室3打到靶板上，测速装置5记录其速度。
以上所述，仅是本发明的优先实施例而已，并未对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种多功能高速撞击实验设备，包括发射装置、炮管和靶室，其特征是：所述发射装置与所述炮管连接，所述炮管通过弹丸与弹托分离装置与所述靶室连接，所述靶室内设置有测速装置和靶板加载装置，所述靶板加载装置包括水平向拉伸伺服作动器、竖直向拉伸伺服作动器、机架、水平向调节机构、竖直向调节机构、转动机构、车轮和液压源，液压源四周分别通过水平向拉伸伺服作动器、竖直向拉伸伺服作动器、水平向调节机构和竖直向调节机构设置在机架上，竖直向调节机构下端设置有转动机构，转动机构下面两端设置有车轮，所述靶板加载装置具有可移动性，所述弹丸与弹托分离装置上设置有膨胀室，膨胀室内设置有气室和阻拦板；
水平向拉伸伺服作动器和竖直向拉伸伺服作动器由积木式结构组成，由油缸、活塞、电液伺服阀、滤油器、压力传感器组成；
机架为刚强度结构钢制作，机架下面有转动机构，水平向调节机构为手动螺杠和丝母，竖直向调节机构为手动螺杠和丝母。
2.根据权利要求1所述的多功能高速撞击实验设备，其特征是：所述炮管包括泵管、高压段和发射管，泵管内部充满轻质气体，高压段由内外两层组成，内层由八度角锥角将泵管与发射管连接，发射管内孔光滑且准直性好。
3.根据权利要求1所述的多功能高速撞击实验设备，其特征是：所述发射装置包括点火器和火药室，火药室上设置有测试孔。
4.根据权利要求1所述的多功能高速撞击实验设备，其特征是：所述测速装置采用激光遮断测速或电磁测速。
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