CN108592714B

CN108592714B - 一种用于测试破片速度衰减的试验装置

Info

Publication number: CN108592714B
Application number: CN201810172661.0A
Authority: CN
Inventors: 刘彦; 徐梓熙; 吕中杰; 黄风雷
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2038-03-01
Also published as: CN108592714A

Abstract

本发明提供了一种用于测试破片速度衰减的试验装置，包括具有预设温度和预设压力的舱体、用于为试验破片提供初始速度的加载模块，和在所述试验破片运行过程中测试破片速度变化的测试模块；所述舱体上设置有为其试验内腔提供预设温度和预设压力的温压调节机构。该测试装置可根据需要调整舱体内的测试温度和测试压力，使得破片能够在设定的温度和压力下试验，与现有的只能在标准大气压下试验的设备相比，能够为破片测试提供与之工况相匹配的温度和压力环境，从而提高了破片衰减试验的结果准确性和精确度。

Description

一种用于测试破片速度衰减的试验装置

技术领域

本发明涉及破片速度测试技术领域，尤其是涉及一种不同温度压力条件下破片速度衰减测试装置。

背景技术

破片作为一种典型的毁伤元，在命中目标后对目标的杀伤、破坏通常以破片的动能作为衡量标准。破片在获得初速后，即在空气中飞行，此时破片上作用着两个力，即重力mg和空气阻力F，重力使破片的飞行弹道发生弯曲，而阻力使破片速度减小，由于破片飞至目标的时间很短，重力的影响可不予考虑，故作用于破片的阻力影响着破片速度衰减的情况。其中，空气的压力与密度与破片速度衰减的衰减系数紧密相关。目前，对于破片速度衰减的测试主要针对地面测试条件、在标准大气压下进行实验，而对于需要应用在高空工况下的破片来讲，这种基于标准大气压的测试方式显然与实际弹目交会条件不符，导致检测得到的衰减结果与实际情况偏差较大，试验精确度和准确度均无法保证。

因此，提供一种用于测试破片速度衰减的试验装置，以便为破片测试提供与之工况相匹配的温度和压力环境，从而提高破片衰减试验的结果准确性和精确度，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测试破片速度衰减的试验装置，以便为破片测试提供与之工况相匹配的温度和压力环境，从而提高破片衰减试验的结果准确性和精确度。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于测试破片速度衰减的试验装置，包括具有预设温度和预设压力的舱体、用于为试验破片提供初始速度的加载模块，和在所述试验破片运行过程中测试破片速度变化的测试模块；所述舱体上设置有为其试验内腔提供预设温度和预设压力的温压调节机构。

该测试装置可根据需要调整舱体内的测试温度和测试压力，使得破片能够在设定的温度和压力下试验，与现有的只能在标准大气压下试验的设备相比，能够为破片测试提供与之工况相匹配的温度和压力环境，从而提高了破片衰减试验的结果准确性和精确度。

进一步地，还包括用于回收所述试验破片的回收模块，沿所述试验破片的速度方向，所述回收模块位于所述测试模块的后方。

进一步地，所述舱体沿所述试验破片的速度方向依次包括加载舱、测速舱和回收舱，所述加载舱、所述测速舱和所述回收舱均相连通；

所述加载模块安装于所述加载舱的首端，所述测试模块安装于所述测速舱，所述回收模块设置于所述回收舱的末端。

进一步地，所述加载舱与所述测速舱的拼接处、所述测速舱与所述回收舱的拼接处均安装有密封圈。

进一步地，所述测速舱包括串联设置的多个副舱，各所述副舱相连通，且相邻两所述副舱之间设置有密封圈。

进一步地，所述舱体包括外层壁、内层壁和夹设在两层壁之间的夹层腔体；所述温压调节机构包括调节所述夹层腔体温度和压力的第一调节机构，和调节所述试验内腔温度和压力的第二调节机构。

进一步地，所述第一调节机构包括连通所述夹层腔体与制冷剂源的第一进气阀、连通所述夹层腔体与真空泵或大气的第一出气阀，以及实时监测所述夹层腔体内温度和压力的第一温压检测计。

进一步地，所述第二调节机构包括连通所述试验内腔与制冷剂源的第二进气阀、连通所述试验内腔与真空泵或大气的第二出气阀，以及实时监测所述试验内腔内温度和压力的第二温压检测计。

进一步地，所述加载模块包括固定于所述舱体上的弹道枪，以及依次安装于所述弹道枪发射端的密封膜和保温膜；测试模块为沿破片速度方向依次设置于所述舱体内的至少两个激光测速仪。

进一步地，所述回收模块为安装于所述舱体末端的破片回收板，所述破片回收板为网状钢板。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的用于测试破片速度衰减的试验装置一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1-舱体

11-试验内腔 12-外层壁 13-内层壁 14-夹层腔体

101-加载舱

102-测速舱

103-回收舱

2-密封圈

31-第一进气阀 32-第一出气阀 33-第一温压检测计

41-第二进气阀 42-第二出气阀 43-第二温压检测计

51-弹道枪 52-密封膜 53-保温膜

6-激光测速仪

7-破片回收板

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的用于测试破片速度衰减的试验装置一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的用于测试破片速度衰减的试验装置包括具有预设温度和预设压力的舱体1、用于为试验破片提供初始速度的加载模块，和在所述试验破片运行过程中测试破片速度变化的测试模块；所述舱体1上设置有为其试验内腔11提供预设温度和预设压力的温压调节机构。在试验开始前，通过温压调节机构将试验内腔11中的温度和压力调整至与工况匹配的所需温度和压力，而后将试验破片安装在加载模块上，通过加载模块为其提供速度，并在该加载模块的驱动下向测试模块方向运行，测试模块在试验破片运行过程中采集其实时速度并得到速度衰减状况，从而得到速度变化和衰减规律，为后期的衰减情况分析提供数据支撑，以达到测试目的。

上述加载模块包括固定于所述舱体1上的弹道枪51，以及依次安装于所述弹道枪51发射端的密封膜52和保温膜53；测试模块为沿破片速度方向依次设置于所述舱体1内的至少两个激光测速仪6。

该试验装置可根据需要调整舱体1内的测试温度和测试压力，使得破片能够在设定的温度和压力下试验，与现有的只能在标准大气压下试验的设备相比，能够为破片测试提供与之工况相匹配的温度和压力环境，从而提高了破片衰减试验的结果准确性和精确度。

进一步地，该试验装置还包括用于回收所述试验破片的回收模块，在沿所述试验破片的速度方向上，所述回收模块位于所述测试模块的后方。回收模块用于回收实验过程中产生的高速破片，该回收模块为安装于所述舱体1末端的破片回收板7，所述破片回收板7为网状钢板，具体地，该网状钢板包括高强钢及复合材料夹层板，用于为破片减速并回收实验产生的破片，避免实验过程中意外情况的发生。

具体地，上述舱体1沿所述试验破片的速度方向依次包括加载舱101、测速舱102和回收舱103，所述加载舱101、所述测速舱102和所述回收舱103均相连通；其中，所述加载模块安装于所述加载舱101的首端，所述测试模块安装于所述测速舱102，所述回收模块设置于所述回收舱103的末端。各功能舱为分体式结构，便于附加结构安装和搭建，若某一部分发生损坏，还可以分别更换，维修和维护成本较低。

由于试验需要在保压环境下进行，为了避免相邻舱体1之间发生气体泄漏，可在所述加载舱101与所述测速舱102的拼接处、所述测速舱102与所述回收舱103的拼接处均安装有密封圈2。

根据试验距离的需要，所述测速舱102可包括串联设置的多个副舱，各所述副舱相连通，且相邻两所述副舱之间设置有密封圈2。这样，各副舱之间独立存在，每个副舱中分别安装激光测速仪6，可根据实际需求增加或减少测速舱102的副舱数量，扩大实验装置的使用范围，通过增加副舱的数量使得装置可应用于较高初速破片的速度衰减测试。

上述可以选择双层壁的形式，即舱体1包括外层壁12、内层壁13和夹设在两层壁之间的夹层腔体14；此时，所述温压调节机构包括调节所述夹层腔体14温度和压力的第一调节机构，和调节所述试验内腔11温度和压力的第二调节机构；这样，第二调节机构调整试验内腔11的温度和压力，第一调节机构调整夹层腔体14的温度和压力，从而通过夹层腔体14的设置实现保温和保压，为试验内腔11的温度和压力保值提供保护，进一步提高了试验精度和准确度。

具体地，所述第一调节机构包括连通所述夹层腔体14与制冷剂源的第一进气阀31、连通所述夹层腔体14与真空泵或大气的第一出气阀32，以及实时监测所述夹层腔体14内温度和压力的第一温压检测计33。在试验装置搭建完成后，首先将第一进气阀31和第一出气阀32同时打开，制冷剂源内的气态制冷剂经第一进气阀31进入夹层腔体14，并与腔体内的空气进行热交换后，经第一出气阀32排出，与此同时，第一温压检测计33实时监测夹层腔体14内的温度和压力，待夹层腔体14内部彻底降温至预测数值，关闭第一出气阀32和第一进气阀31，完成实验装置的保温操作。上述制冷剂源可以为压缩氮气罐，此时制冷剂为氮气。

上述第二调节机构包括连通所述试验内腔11与制冷剂源的第二进气阀41、连通所述试验内腔11与真空泵或大气的第二出气阀42，以及实时监测所述试验内腔11内温度和压力的第二温压检测计43。在试验初始，首先开启第二出气阀42，以通过第二进气阀41将试验内腔11与制冷剂源相连通，并向试验内腔11中注装制冷剂(例如氮气)，与此同时，通过第二温压检测计43监测试验内腔11内温度变化，直至试验内腔11内彻底降温至预测数值，关闭第二出气阀42和第二进气阀41，完成密封舱内部的降温操作。而后，将第二出气阀42连接至真空泵，准备抽取密封舱内气体，开启真空泵，通过第二温压检测计43监测试验内腔11内压力及温度变化，抽取舱内气体直至预设数值，关闭第二出气阀42，完成密封舱内的降压操作。

应当理解的是，上述温压检测计可以为集成式的即可检测温度又可同时检测压力的装置，也可以为分体的压力计和温度计。

下面以上述具体实施方式为例，简述本发明所提供的试验装置的搭建过程、试验过程和实验原理。

在装置搭建过程中，首先将弹道枪51安装到加载舱101，完成破片加载模块的搭建，然后在加载舱101与测试舱间安装密封圈2，并通过两密封舱耳板处螺栓固定从而连接在一起，将数个测试舱依次通过上述方法连接；接着搭建破片速度测试系统，启动激光测速仪6，并接入示波器，在弹道枪51上安装弹托及破片进行试射，调试激光测速仪6，完成破片速度测试系统的搭建；完成破片速度测试平台的搭建后，依次将密封膜52、保温膜53安装在弹道枪51的炮管上，之后将破片回收板7安装在回收舱103的末端板上，组成破片回收模块，在测试舱与回收舱103之间安装密封圈2，并通过螺栓连接固定，从而完成实验装置搭建。

实验开始前，首先将第一进气阀31与压缩氮气罐连接并打开第一出气阀32，然后向测试舱的夹层腔体14内注装氮气，并通过第一温压力检测计监测夹层腔体14内部的温度及压力变化情况，直至夹层腔体14内部彻底降温至预设数值，关闭第一出气阀32及第一进气阀31，完成实验装置的保温操作。

实验开始时，首先开启第二出气阀42，并将第二进气阀41连接至压缩氮气罐，向试验内腔11内部注装氮气，并通过第二温压检测计43监测密封的试验内腔11的温度变化，直至试验内腔11内彻底降温至预设数值，关闭第二出气阀42和第二进气阀41，以完成试验内腔11的降温操作。而后，将第二出气阀42连接至真空泵，准备抽取试验内腔11中的气体，开启真空泵，通过第二温压检测计43监测试验内腔11中的压力及温度变化，抽取试验内腔11内的气体直至预设压力数值，关闭第二出气阀42，完成试验内腔11内的降压操作。

在弹道枪51上安装破片及弹托，保证激光测速仪6处在待触发状态，并监测试验内腔11压力及温度变化情况，在预设数值范围内时，进行实验。实验结束后，通过示波器读取破片经过每个激光测速仪6两个靶网间的时间间隔，根据下述公式计算破片经过该测试点的平均速度。

其中

为破片通过第i个测速仪的平均速度，L为测速仪两靶网间的距离，t_i，2、t_i，1分别为破片通过测速仪第二层靶网和第一个靶网的时间，差值为时间间隔。

通过计算得到的破片经过各测试点的平均速度，获得该环境条件下破片速度衰减规律。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种用于测试破片速度衰减的试验装置，其特征在于，包括具有预设温度和预设压力的舱体、用于为试验破片提供初始速度的加载模块和在所述试验破片运行过程中测试破片速度变化的测试模块；所述舱体上设置有为其试验内腔提供预设温度和预设压力的温压调节机构；

所述舱体包括外层壁、内层壁和夹设在两层壁之间的夹层腔体；所述温压调节机构包括调节所述夹层腔体温度和压力的第一调节机构，和调节所述试验内腔温度和压力的第二调节机构。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括用于回收所述试验破片的回收模块，沿所述试验破片的速度方向，所述回收模块位于所述测试模块的后方。

3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述舱体沿所述试验破片的速度方向依次包括加载舱、测速舱和回收舱，所述加载舱、所述测速舱和所述回收舱均相连通；

4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述加载舱与所述测速舱的拼接处、所述测速舱与所述回收舱的拼接处均安装有密封圈。

5.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述测速舱包括串联设置的多个副舱，各所述副舱相连通，且相邻两所述副舱之间设置有密封圈。

6.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述第一调节机构包括连通所述夹层腔体与制冷剂源的第一进气阀、连通所述夹层腔体与真空泵或大气的第一出气阀，以及实时监测所述夹层腔体内温度和压力的第一温压检测计。

7.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述第二调节机构包括连通所述试验内腔与制冷剂源的第二进气阀、连通所述试验内腔与真空泵或大气的第二出气阀，以及实时监测所述试验内腔内温度和压力的第二温压检测计。

8.根据权利要求1-5任一项所述的试验装置，其特征在于，所述加载模块包括固定于所述舱体上的弹道枪，以及依次安装于所述弹道枪发射端的密封膜和保温膜；测试模块为沿破片速度方向依次设置于所述舱体内的至少两个激光测速仪。

9.根据权利要求2-5任一项所述的试验装置，其特征在于，所述回收模块为安装于所述舱体末端的破片回收板，所述破片回收板为网状钢板。