CN108955371B - 一种轻气炮的弹托电磁分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超高速碰撞加载试验技术领域，特别涉及一种弹托分离装置。一种轻气炮的弹托电磁分离装置，包括：环状壳体、环形电磁铁、感应装置、控制器以及储电器；弹丸与弹托经轻气炮加速进入与炮口相连的电磁分离装置内，当弹丸与弹托经过电磁分离装置内壁处的感应装置时，感应装置触发控制器来控制储电器产生强大的电流向环形电磁铁通电，环形电磁铁对铁磁性高分子聚合物材料的弹托产生强大的吸引力。分瓣结构的弹托受到电磁吸引力不平衡而向侧向分开，同时弹托飞过环形电磁铁位置后环形电磁铁对弹托产生向后的电磁力而使弹托减速，从而使得弹托与弹丸分离。本发明实现了弹托无冲击、平稳、顺利地与弹丸分离。

Description

一种轻气炮的弹托电磁分离装置
技术领域
本发明涉及超高速碰撞加载试验技术领域，特别涉及一种弹托分离装置。
背景技术
航天器防护、动能武器以及高压物理等方面的研究都需要超高速发射技术。与其它发射技术相比，轻气炮是一种特别通用的装置，这是因为它能发射各种形状的弹丸，对弹丸的质量、尺寸和材料有宽广的适应范围。轻气炮是利用轻质压缩气体来加速弹丸的装置，有一级轻气炮、二级轻气炮和三级轻气炮，一级轻气炮可以使较大质量的弹丸加载到0.5-2km/s，二级轻气炮可以将较小质量的弹丸加载到2-7km/s,三级轻气炮可以将弹丸加载到10km/s以上。可以用于地面模拟超高速空间碎片撞击航天器防护结构的毁伤特征、航天器防护结构防护性能以及超高声速动能武器的毁伤特性研究。
轻气炮发射弹丸时，要使弹丸适应炮口尺寸，需要有弹托结构对弹丸进行支撑、密封、传递气体压力，保证弹丸获得较高的初速。但在弹丸出炮口以后，需要将弹丸和弹托进行分离，以免弹托对靶板产生附加破坏效应，确保实验的准确性。目前现有的弹托分离技术主要有两种，一种是弹托强制分离技术，另一种是弹托气动分离技术。弹托强制分离技术就是用带有通孔机械装置，该孔尺寸比弹丸略大比弹托小，通过机械方法让弹丸通过而强制性阻挡住弹托通过。这种技术一般在装置强制阻挡弹托时，由于弹丸速度很快，瞬时的强大冲击力也会影响到弹丸，弹丸会发生破碎，分离装置如果与炮口对心存在微小的偏差还会造成分离失败，破碎的弹托一起随着弹丸飞出；弹托气动分离技术是弹丸出炮口后进入一段分离容器，容器中充满一定压力的气体，两端用密封膜密封。弹丸穿透密封膜进入容器内，在空气阻力的作用下弹托与弹丸分开以后并被拦下。虽然在气动分离技术避免了拦截弹托时冲击力对弹丸的影响，但是容器内气体也会对弹丸速度造成影响。当弹丸发射速度很高时，弹丸在容器内飞行时间缩短，只有充入更高压力的气体才能保证在更短时间内弹托与弹丸彻底分离，而由于密封膜片的限制，容器内充入气体的压力有限。同时容器尺寸有限，让弹丸在内部飞行时间较短，高速时会分离不充分，这就限制了气动分离技术所适用的弹丸速度范围。
发明内容
本发明的目的是：针对轻气炮弹丸、弹托出炮口以后弹托和弹丸难以分离的问题，提供一种可以使弹托在任何弹速下可以彻底的与弹丸分离的弹托电磁分离装置。
本发明的技术方案是：一种轻气炮的弹托电磁分离装置，包括：环状壳体、环形电磁铁、感应装置、控制器以及储电器；经所述轻气炮加速的弹丸所采用的弹托为分瓣结构，所述弹托采用铁磁性高分子聚合物材料；
所述环状壳体的一端与所述轻气炮的炮口对接，另一端的壳体内部设有所述环形电磁铁，保证所述弹丸进入到所述环状壳体内部后，所述弹托不在所述环形电磁铁的轴线上；所述感应装置安装在所述环状壳体的内圆周面上，且位于所述环形电磁铁与所述炮口之间；所述感应装置与所述控制器连接，所述控制器与所述储电器连接，所述储电器与所述环形电磁铁连接；所述储电器在所述控制器的控制下对所述环形电磁铁进行通/断电控制；
所述感应装置用于检测是否有弹丸经过，当检测到有弹丸经过时，向所述控制器发送感应信号，所述控制器接收到感应信号控制所述储电器对所述环形电磁铁进行通电。
本装置的工作过程为：
弹丸与弹托经轻气炮加速从炮口飞出以后，进入与炮口相连的电磁分离装置内，当弹丸与弹托经过电磁分离装置内壁处的感应装置时，感应装置触发控制器来控制储电器产生强大的电流向环形电磁铁通电，环形电磁铁对铁磁性高分子聚合物材料的弹托产生强大的吸引力。分瓣结构的弹托因为不在环形电磁铁的轴线上，受到电磁吸引力不平衡而向侧向分开，同时弹托飞过环形电磁铁位置后环形电磁铁对弹托产生向后的电磁力而使弹托减速，从而使得弹托与弹丸分离。环形电磁铁工作一定时间后，控制器控制储电器停止供电，储电器得供电时间长短可以由控制器设置。根据不同的弹丸速度，控制器可以调节储电器电流的大小来控制弹托的分离程度，可以在很大的速度范围内实现弹托彻底的分离。
进一步的，在弹托电磁分离装置的出弹方向设有用于对分开后的弹托进行拦截的阻拦板，阻拦板中心处设有弹丸的通过孔。弹丸弹托飞行一段时间后，弹丸从阻拦板中间的通过孔中通过，而弹托由于分开一定距离被阻拦板阻拦下来。
有益效果：
(1)本发明解决了轻气炮发射弹丸时弹托难以分离的难题，实现弹托“无冲击”平稳、顺利地与弹丸分离。弹托采用高强度铁磁性高分子聚合物材料，既满足了轻质量、高强度，也满足弹托具有铁磁性质可以被电磁铁吸引，保证发射速度不受影响同时还能适用于电磁分离技术。
(2)本发明中通过控制器可以调节储电器电流的大小，由此可以调节环形电磁铁的电磁吸引力，保证在任何速度下弹托都可以顺利并且彻底的与弹丸分离，且不需要不需要较大的尺寸，提升了可控性，解决了传统分离方式适用于弹丸发射速度范围较小以及目前分离技术需要较大尺寸的分离装置的难题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中弹丸弹托的结构示意图；
图3是利用本发明弹托分离过程的示意图；
其中：1-环状壳体，2-环形电磁铁，3-感应装置，4-控制器，5-储电器，6-炮口，7-弹丸，8-弹托、9-阻拦板。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
参见附图1，一种轻气炮的弹托电磁分离装置，包括：具有设定壁厚的环状壳体1、环形电磁铁2、感应装置3、控制器4以及储电器5；
环状壳体1的一端设有适应于轻气炮炮口的螺纹，环状壳体1在该端与轻气炮的炮口6处通过螺纹连接，从而将电磁分离装置安装在轻气炮的炮口6处；环状壳体1另一端的壳体内部设有环形电磁铁2；本例中的感应装置3采用激光触发器，激光触发器安装在环状壳体1的内圆周面上，位于环形电磁铁2与炮口6之间；激光触发器与控制器4连接，控制器4与储电器5连接，储电器5与环形电磁铁2连接；控制器4根据激光触发器的感应信号，对储电器5进行控制，储电器5根据控制器4的控制信号对环形电磁铁2进行通电/断电。
参见附图2，经轻气炮加速的弹丸7所采用的弹托8为两瓣或三瓣式结构，弹托8采用铁磁性高分子聚合物材料。
进一步的，在弹托电磁分离装置的出弹方向设有用于对分开后的弹托8进行拦截的阻拦板9，阻拦板9中心处设有弹丸7的通过孔。
参见附图3，弹托电磁分离工作过程为：弹丸7与弹托8被轻气炮内被加载到很高的速度后飞出炮口6，进入到电磁分离装置内。弹丸7与弹托8继续向前飞行，直到经过激光触发器，飞行的弹丸7与弹托8挡住了激光触发器发光器发出的激光，使得激光触发器产生一个信号触发控制器4，控制器4接收到信号后控制储电器5产生强大的电流向环形电磁铁2供电，环形电磁铁2通电以后对铁磁性的弹托8形成强大的电磁吸引力。弹丸7飞行在电磁分离装置的轴线上，环形电磁铁2的电磁吸引力对弹托8有侧向的分离作用和轴向的减速作用。在电磁吸引力的作用下，分瓣结构的弹托8之间互相分开，并减速，且不会对弹丸7产生任何影响，由此实现“无冲击”平稳、顺利地与弹丸分离。环形电磁铁2工作一定时间后，储电器5在控制器4的控制下停止供电，供电时间长短可以由控制器4设置。弹丸7经过阻拦板9中心的通过孔飞出，而分开的弹托8则被阻拦板9拦截下来。
上述过程中，根据不同的弹丸7速度，可以调节储电器5供电电流的大小来控制弹托8的分离程度，由此可以在很大的速度范围内实现弹托彻底的分离。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种轻气炮的弹托电磁分离装置，经所述轻气炮加速的弹丸(7)所采用的弹托(8)为分瓣结构，其特征在于，该弹托电磁分离装置包括：环状壳体(1)、环形电磁铁(2)、感应装置(3)、控制器(4)以及储电器(5)；所述弹托(8)采用铁磁性高分子聚合物材料；
所述环状壳体(1)的一端与所述轻气炮的炮口(6)对接，另一端的壳体内部设有所述环形电磁铁(2)，保证所述弹丸(7)进入到所述环状壳体(1)内部后，所述弹托(8)不在所述环形电磁铁(2)的轴线上；所述感应装置(3)安装在所述环状壳体(1)的内圆周面上，且位于所述环形电磁铁(2)与所述炮口(6)之间；所述感应装置(3)与所述控制器(4)连接，所述控制器(4)与所述储电器(5)连接，所述储电器(5)与所述环形电磁铁(2)连接；所述储电器(5)在所述控制器(4)的控制下对所述环形电磁铁(2)进行通/断电控制；
所述感应装置(3)用于检测是否有弹丸(7)经过，当检测到有弹丸(7)经过时，向所述控制器(4)发送感应信号，所述控制器(4)接收到感应信号控制所述储电器(5)对所述环形电磁铁(2)进行通电。
2.如权利要求1所述的一种轻气炮的弹托电磁分离装置，其特征在于，在所述弹托电磁分离装置的出弹方向设有用于对分开后的所述弹托(8)进行拦截的阻拦板(9)，所述阻拦板(9)中心处设有所述弹丸(7)的通过孔。
3.如权利要求1或2所述的一种轻气炮的弹托电磁分离装置，其特征在于，所述感应装置(3)为激光触发器。
4.如权利要求1或2所述的一种轻气炮的弹托电磁分离装置，其特征在于，所述弹托(8)为两瓣或三瓣式结构。
5.如权利要求1或2所述的一种轻气炮的弹托电磁分离装置，其特征在于，所述环状壳体(1)的一端与所述轻气炮的炮口(6)处通过螺纹连接。
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