CN109470555B - 一种飞片矫正调节装置 - Google Patents

Abstract

一种飞片矫正调节装置，属于气炮飞片及破片实验技术领域。该装置旨在通过滑块系统携持并推动飞片直至飞片飞出管口撞击实验装置。该装置由气炮主体、支撑架、滑块系统、气闸系统、光测系统等五大部分组成。该发明装置可用于发射小于自身内径的各种规格的飞片，通过高压气体驱动滑块系统进而推动飞片的驱动方式，保证了飞片在飞行过程中的飞行轨迹，从而实现多种规格的气炮飞片以任意角度精确撞击的实验要求。该调节装置操作简单，适用性强，不会在飞片撞击时产生多余的脉冲波形，大大提高了气炮飞片实验的实验精度，解决了气炮飞片在加载时由于下侧与炮管内径摩擦引起的飞行偏移导致的加载面应力波不均匀问题。

Description

一种飞片矫正调节装置

技术领域

本发明属于气炮飞片及破片实验技术领域，具体涉及一种飞片矫正调节装置。

背景技术

在高压高应变率物理研究中，材料在高应变率下表现出不同于静态加载时的物理性质。飞片冲击实验作为冲击动力学材料研究的主要实验手段之一，因能够在较大的接触面上产生幅值较高、脉宽较短的应力波，而有着不可替代的地位。气炮驱动的气炮飞片实验技术是飞片加载的重要手段之一，具有速度可调节，平面波形完整等优点。然而传统的气炮飞片实验技术有不能忽视的缺点：在飞片击靶速度不高以及飞片尺寸不适应炮管内径时，飞片在飞行过程中出现歪斜偏心导致实验应力波波前不均匀，加载效果不良的现象。现有的关于飞片实验技术的专利大多是关于飞片击发及驱动方面的改进，未有一篇涉及飞片飞行状态调整的相关设计。专利《工业飞片雷管及其飞片激发装置》涉及一种新型的工业飞片雷管及其飞片激发装置，与其相似的大多数专利其目的是钝感炸药的引爆而不需要注意加载面波形的均匀完整。专利《一种激光驱动组合飞片成形方法及其装置》通过改变驱动方法与装置，使飞片获得极高的速度，但并未讨论加载应力波波前的对称性与均匀性。专利《一种平面金属飞片超高速加载系统》是一种利用爆炸驱动的飞片加载装置，同样不涉及飞片加载的均匀性问题。专利《一种撞击等效水下爆炸冲击加载实验测试装置系统》是利用气炮发射飞片的实验装置，压缩气体直接与飞片接触，但是同样不涉及飞片加载的均匀性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞片矫正调节装置，解决飞片实验加载的应力波均匀性与对称性问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种飞片矫正调节装置，包括滑块系统、气闸系统、气炮主体、支撑架、光测系统；所述的滑块系统包括滑块支架、滑轮组、弹簧，夹件环和夹件块；滑轮组与滑块支架固定连接，夹件环与滑块支架固定连接，弹簧固定在滑块支架与滑轮组之间，夹件块与夹件环固定连接；所述的气闸系统包含气闸支架、气闸气缸、撞击块、紧固滑轮组、金属橡胶缓冲片、紧固架；紧固架与气闸支架固定连接，气闸支架与金属橡胶缓冲片连接，金属橡胶缓冲片与气闸气缸连接，撞击块固定在炮管上；所述的气炮主体包括炮管、气缸、气缸无线驱动活塞、密封垫圈，炮管与气缸连接，连接处固定有气缸无线驱动活塞和密封垫圈；所述支撑架包括双轴定位支架、炮管夹、气缸架；炮管夹与双轴定位支架固定连接，炮管夹与炮管固定连接，气缸架与气缸固定连接；所述的光测系统包括激光发射器和激光收信器；激光发射器和激光收信器位于炮管管口。

所述的滑块系统紧密贴合炮管内径。

所述的滑轮组通过螺钉f3l20w与滑块支架固定连接。

所述的夹件环通过螺钉f5l15m和螺钉f3l15m与滑块支架固定连接。

所述的夹件块通过夹件环螺丝与夹件环固定连接。

所述的支撑架底部有用于固定在地面或不动工装上的螺钉口。

所述的炮管夹的内径与炮管的外径一致并由紧固螺丝拧紧固定。

所述的气缸架的内径与气缸的外径一致并由紧固螺丝拧紧固定。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明可用于发射小于自身内径的各种规格的飞片，通过高压气体驱动滑块系统进而推动飞片的驱动方式，保证了飞片在飞行过程中的飞行轨迹，从而实现多种规格的气炮飞片以任意角度精确撞击的实验要求；

(2)本发明操作简单，适用性强，不会在飞片撞击时产生多余的脉冲波形，大大提高了气炮飞片实验的实验精度，解决了气炮飞片在加载时由于下侧与炮管内径摩擦引起的飞行偏移导致的加载面应力波不均匀问题；

(3)本发明的气闸系统会在指定位置拦截滑块系统，避免滑块系统影响实验应力波的加载；在拦截的同时，滑块系统在管口处释放飞片，释放过程快速且几乎无摩擦影响，保证了飞片能以固定的角度撞击实验装置。

附图说明

图1为本气炮飞片发射装置示意图；

图2为本气炮飞片发射装置左视图；

图3为滑块系统的结构示意图；

图4为气闸系统的结构示意图；

图5为光测系统的结构示意图；

图6为气炮主体的结构示意图；

图7为支撑架的结构示意图；

图8为滑块支架的结构示意图；

图9为滑轮组的结构示意图；

图10为弹簧的结构示意图；

图11为螺钉f3l20w的结构示意图；

图12为夹件环的结构示意图；

图13为夹件块结构示意图；

图14为夹件环螺丝的结构示意图；

图15为螺钉f5l15m的结构示意图；

图16为螺钉f3l15m的结构示意图；

图17为气闸支架的结构示意图；

图18为撞击块的结构示意图；

图19为气闸气缸的结构示意图；

图20为紧固螺钉的结构示意图；

图21为紧固架的结构示意图；

图22为金属橡胶缓冲片的结构示意图；

图23为紧固滑轮组的结构示意图；

图24为激光发射器的结构示意图；

图25为激光收信器的结构示意图；

图26为炮管的结构示意图；

图27为气缸的结构示意图；

图28为气缸无线驱动活塞的结构示意图；

图29为密封垫圈的结构示意图；

图30为气缸架的结构示意图；

图31为双轴定位支架的结构示意图；

图32为炮管夹的结构示意图；

图33为炮管夹的后视图和左视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

一种飞片矫正调节装置属于飞片定向冲击领域的发明装置，该装置旨在通过滑块系统携持并推动飞片直至飞片飞出管口撞击实验装置。本发明属于气炮飞片及破片实验技术领域，涉及飞片发射及飞片斜入射实验技术。本发明不同于其他涉及飞片实验技术的发明，是首个能够保证飞片的飞行状态，解决飞片加载应力波波形问题的发明。不仅是传统加载领域，在飞片斜入射压剪复合加载领域也有很高的价值。本发明中的气炮主体、支撑架、滑块系统、气闸系统、光测系统结构简单，装配便捷，且能适应大部分实验装置。通过滑块系统与气闸系统的共同作用，能够有效解决飞片实验应力波的对称性与均匀性问题，提高实验精度与效果。

本发明的目的，在于解决飞片实验加载的应力波均匀性与对称性问题，提供一种可适应大部分实验装置的飞片矫正调节装置。为实现上述目的，本发明公开的一种飞片矫正调节装置，有气炮主体、支撑架、滑块系统、气闸系统、光测系统等五大主要部分。使用该飞片矫正调节装置时，通过调节支撑架使炮管对齐受加载的实验装置。将滑块系统推至炮管与气缸相连的一侧，在气缸与气闸系统的气闸气缸内注入指定压强的高压气体，光测系统与示波器、气闸系统相连，即可开始实验。该装置包括滑块系统、气闸系统、气炮主体、支撑架、光测系统五个部分。

所述滑块系统主要包含滑块支架、滑轮组、弹簧片、夹件盘、夹件块、螺钉等部件，所述系统通过夹件盘控制飞片的撞击角度，配合夹件块可携持不同规格的飞片。滑轮组、螺钉f3l20w以及弹簧共同作用，保证滑块系统紧密贴合炮管内径。各个组件连接在滑块支架上构成滑块系统，由高压气体驱动滑块系统完成气炮实验的加速过程。滑块系统在高压气体驱动下完成气炮实验的加速过程直至被气闸系统拦截。

所述气闸系统主要包含气闸支架、气闸气缸、撞击块、紧固滑轮组、金属橡胶缓冲片、紧固架等部件。气闸支架、紧固滑轮组、金属橡胶缓冲片、紧固架将撞击块固定在炮管的指定安装位置，并在气闸系统拦截滑块系统时起到固定和缓冲的作用。气闸气缸是气闸系统的动力源，接收来自光测系统的信号释放高压气体驱动撞击块拦截滑块系统。气闸气缸内部的无线控制活塞能够接收来自激光收信器的信号，释放高压气体快速推动撞击块拦截滑块系统。

所述光测系统主要包含激光发射器、激光收信器等部件。两对激光发射器与激光收信器位于炮管管口附近，在飞片经过时接收遮挡信号，将信号传输至气闸系统与示波器。气闸系统接收信号，驱动撞击块拦截滑块系统；示波器接收信号，可精确计算出飞片在管口处的飞行速度。激光发射器发出的激光信号能被激光收信器接收并识别，当滑块系统通过管口时，激光信号被阻挡，激光收信器将阻挡信号发往示波器和气闸气缸。

所述气炮主体主要包含炮管、气缸、气缸无线驱动活塞、密封垫圈等部件。所述气炮主体由典型的一级轻气炮系统改进而来，气缸内收容高压气体，在无线驱动活塞收到信号时向炮管释放高压气体驱动滑块系统高速移动。无线驱动活塞收到信号时释放气缸内收容的高压气体，驱动滑块系统沿炮管加速至实验要求的速度。

所述支撑架主要包含双轴定位支架、炮管夹、气缸架等部件。双轴定位支架参考了机械式千斤顶的结构设计，利用遥控电机，可精确调节高度和炮管夹横向位置，使整个气炮飞片发射装置配合实验装置；炮管夹和气缸架配合炮管和气缸的外径，并可由紧固螺丝进一步拧紧固定；整个支撑架系统底部均有用于与地面或不动工装固定的槽口，可将自身位置固定。双轴定位支架不但可自由调节高度，还可以调节炮管夹的横向位置，使整个气炮飞片发射装置得以配合实验装置；支撑架下部有用于固定在地面或不动工装上的螺钉口，使支撑系统固定，炮管的位置仅能通过双轴定位支架来调节

附标记说明如下：

1-滑块支架、2-滑轮组、3-弹簧、4-螺钉f3l20w、5-夹件环(0度)、6-夹件块、7-夹件环螺丝、8-螺钉f5l15m、9-螺钉f3l15m、10-气闸支架、11-紧固螺钉、12-气闸气缸、13-撞击块、14-紧固架、15-金属橡胶缓冲片、16-紧固滑轮组、17-激光发射器、18-激光收信器、19-炮管、20-气缸、21-气缸无线驱动活塞、22-密封垫圈、23-气缸架、24-双轴定位支架、25-炮管夹。

参见附图1、2、3、4、5、6、7，一种飞片矫正调节装置，包括滑块支架1、滑轮组2、弹簧3、螺钉f3l20w4、夹件环5、夹件块6、夹件环螺丝7、螺钉f5l15m8、螺钉f3l15m9、气闸支架10、紧固螺钉11、气闸气缸12、撞击块3、紧固架14、金属橡胶缓冲片15、紧固滑轮组16、激光发射器17、激光收信器18、炮管19、气缸20、气缸无线驱动活塞21、密封垫圈22、气缸架23、双轴定位支架24、炮管夹25等部件。

该飞片矫正调节装置安装时，先在支撑架上安置气炮主体，利用炮管夹上的激光定位器，调节双轴定位支架至合适位置，拧紧炮管夹和气缸夹上的紧固螺丝。调节滑块系统，使其滑轮组紧密贴合炮管内径，夹件盘刚好夹住飞片不致掉落，然后将整个滑块系统推入炮管底部。安装气闸系统，撞击块缩入气闸气缸底，关闭活塞，在气闸气缸的气室内充入合适压强的压缩气体，然后将整个气闸系统放于炮管的指定位置。连接两对光测系统，激光发射器与激光收信器皆装于一个大螺钉内，其螺纹与炮管管口附近的四个洞口螺纹一致，将光感器和激光发射器旋入不同侧的洞口，连接电源，同时将光感器连接示波器和气闸气缸。放置受加载实验装置并在气缸内充气，即可开始实验。

以上内容仅为本发明的较佳实施案例，对于本技术领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均可有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种飞片矫正调节装置，其特征在于：包括滑块系统、气闸系统、气炮主体、支撑架、光测系统；所述的滑块系统包括滑块支架、滑轮组、弹簧，夹件环和夹件块；滑轮组与滑块支架固定连接，夹件环与滑块支架固定连接，弹簧固定在滑块支架与滑轮组之间，夹件块与夹件环固定连接；所述的夹件盘控制飞片的撞击角度，配合夹件块可携持不同规格的飞片；所述的气闸系统包含气闸支架、气闸气缸、撞击块、紧固滑轮组、金属橡胶缓冲片、紧固架；紧固架与气闸支架固定连接，气闸支架与金属橡胶缓冲片连接，金属橡胶缓冲片与气闸气缸连接，撞击块固定在炮管上；所述的紧固架将撞击块固定在炮管的指定安装位置，并在气闸系统拦截滑块系统时起到固定和缓冲的作用；所述的气炮主体包括炮管、气缸、气缸无线驱动活塞、密封垫圈，炮管与气缸连接，连接处固定有气缸无线驱动活塞和密封垫圈；所述支撑架包括双轴定位支架、炮管夹、气缸架；炮管夹与双轴定位支架固定连接，炮管夹与炮管固定连接，气缸架与气缸固定连接；所述的光测系统包括激光发射器和激光收信器；激光发射器和激光收信器位于炮管管口；所述的激光发射器发出的激光信号能被激光收信器接收并识别，当飞片通过管口时，激光信号被阻挡，激光收信器将阻挡信号传输至示波器和气闸气缸；所述的气闸气缸内部的无线控制活塞接收来自激光收信器的信号，释放高压气体驱动撞击块拦截滑块系统。

2.根据权利要求1所述的一种飞片矫正调节装置，其特征在于：所述的滑块系统紧密贴合炮管内径。

3.根据权利要求1所述的一种飞片矫正调节装置，其特征在于：所述的滑轮组通过螺钉f3l20w与滑块支架固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种飞片矫正调节装置，其特征在于：所述的夹件环通过螺钉f5l15m和螺钉f3l15m与滑块支架固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种飞片矫正调节装置，其特征在于：所述的夹件块通过夹件环螺丝与夹件环固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种飞片矫正调节装置，其特征在于：所述的紧固架通过紧固螺钉与气闸支架固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种飞片矫正调节装置，其特征在于：所述的支撑架底部有用于固定在地面或不动工装上的螺钉口。

8.根据权利要求1所述的一种飞片矫正调节装置，其特征在于：所述的炮管夹的内径与炮管的外径一致并由紧固螺丝拧紧固定。

9.根据权利要求1所述的一种飞片矫正调节装置，其特征在于：所述的气缸架的内径与气缸的外径一致并由紧固螺丝拧紧固定。

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