CN109556820B - 用于强冲击试验的高速运动体加速装置及其方法 - Google Patents

用于强冲击试验的高速运动体加速装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于强冲击试验的高速运动体加速装置，包括设备底座，所述设备底座上设置有转台；还包括平动平台，所述平动平台安装在所述转台上，所述平动平台随所述转台同步旋转；所述平动平台的上表面上并列设置有两平行导轨；本发明的结构简单，转台配合平动座实时的调整运动体的发射方位和平动位置，高压气室内的高压气体通过各高压气溢出孔涌入第二段加速腔内，进而使第二段加速腔内迅速形成高压，进而第二段加速腔内的高压气体迅速推动运动体做第二段加速，提高运动体的射出速度。

Description

用于强冲击试验的高速运动体加速装置及其方法
技术领域
本发明属于运动体领域。
背景技术
高速设备的发射、运动、碰撞等过载试验需要用高速运动的无火药运动体来模拟，在采用压缩空气驱动运动体发射时，高压空气动力源产生爆发驱动力后会迅速衰减，若需要有更高的运动体射速，这需要采用多级加速来实现。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供射出速度高的用于强冲击试验的高速运动体加速装置及其方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的用于强冲击试验的高速运动体加速装置，其特征在于：包括设备底座，所述设备底座上设置有转台；还包括平动平台，所述平动平台安装在所述转台上，所述平动平台随所述转台同步旋转；所述平动平台的上表面上并列设置有两平行导轨；
所述平动平台的上侧设置有水平的平动座，所述平动座底部的两滑槽分别对应配合两所述导轨，所述平动座能沿所述导轨方向滑动；
所述平动平台的一侧还固定安装有直线推杆电机，所述直线推杆电机的推杆的轴线方向与所述导轨相平行，且所述直线推杆电机的推杆末端固定连接所述平动座的侧部；所述直线推杆电机能通过所述推杆带动所述平动座沿所述导轨方向平动；所述平动座上通过前支撑架和后支撑架支撑设置有水平的运动体发射装置；所述运动体发射装置的发射方向与所述导轨的长度方向垂直。
进一步的，所述运动体发射装置包括水平的发射筒，所述发射筒内的前端同轴心设置有发射通道；所述发射通道的尾端内壁处一体化设置有第一凸环壁；位于所述第一凸环壁处的发射筒外侧还一体化同轴心设置有环状高压罐，所述环状高压罐的内部为环状的高压气室；所述第一凸环壁的内壁上均布有若干高压气溢出孔，各所述高压气溢出孔均延伸至连通所述高压气室；所述第一凸环壁远离所述发射通道的一侧同轴心设置有弹射柱腔，所述弹射柱腔远离所述第一凸环壁的一端内壁处一体化设置有第二凸环壁，所述第二凸环壁内为联动杆穿过通道；所述第二凸环壁远离所述弹射柱腔的一侧同轴心设置有活塞腔；所述活塞腔内活动设置有活塞，所述弹射柱腔内同轴心活动设置有运动体加速盘；所述联动杆穿过通道内同轴心穿过有联动杆，所述联动杆的两端分别固定连接所述活塞和运动体加速盘；所述发射筒内还填装有运动体，所述运动体的尾端接触所述运动体加速盘，所述运动体的侧部封堵所述第一凸环壁上的各所述高压气溢出孔。
进一步的，还包括高压气供给器、所述高压气供给器的高压出气端通过导气管同轴心连通所述活塞腔的尾端，所述导气管上安装有电磁气阀，还包括若干旁通导气管，各所述旁通导气管的进气端旁通连接所述导气管，且各旁通导气管与所述导气管的旁通处位于所述电磁气阀与所述高压气供给器之间；各所述旁通导气管的出气端均连通所述高压气室；各所述旁通导气管内均设置有防止气体方流的单向阀；各所述旁通导气管沿所述导气管呈圆周阵列分布。
进一步的，所述运动体延长度方向同轴心一体包括锥状前段、柱状中段和柱状尾段，所述柱状中段的外径大于所述柱状尾段的外径；所述运动体处于待发射的填装状态时，所述运动体的柱状中段外壁与所述第一凸环壁的内壁紧密滑动配合，柱状中段光面外壁封堵各所述高压气溢出孔；所述运动体在发射通道内射出时，所述柱状中段的外壁与所述发射通道内壁间隙配合。
进一步的，用于模拟过载试验的运动体加速弹道的运动体发射方法，其特征在于：
步骤一、控制转台旋转一定角度，进而调整运动体发射装置的运动体发射方向，待发射方向调整完毕后启动直线推杆电机，进而直线推杆电机通过推杆带动平动座沿导轨方向平动，进而实现调整运动体发射装置的水平位置，进一步校准运动体的发射方向；
步骤二、在填装运动体时，向发射的反方向推动运动体，使运动体的柱状尾段同步推动运动体加速盘，直至盘状运动体加速盘紧靠第二凸环壁，此时柱状中段外壁刚好与第一凸环壁的内壁紧密滑动配合，进而使柱状中段的光面外壁面封堵各高压气溢出孔；进而完成运动体的填装过程；
步骤三、关闭电磁气阀，同时启动高压气供给器，进而高压气供给器产生的高压气体通过各旁通导气管导入高压气室内，进而使高压气室内形成高压；
步骤四、迅速打开电磁气阀，进而导气管内的高压空气迅速涌入活塞腔内的尾端，进而活塞腔尾端产生高压气体，进而活塞腔尾端的高压气体迅速驱动活塞做向前的加速运动，此时活塞向前的加速运动通过联动杆传递给运动体加速盘，此时运动体加速盘与活塞做同步的向前加速运动，进而运动体加速盘同步带动运动体沿发射筒的发射方向做加速运动，此时由于运动体的加速运动使柱状中段开始脱离第一凸环壁，待柱状中段刚好脱离第一凸环壁时，该柱状尾段仍然处于第一凸环壁内，此时第一凸环壁与柱状尾段之间形成0.1mm至0.2mm的间隙，由于第一段加速过程时间小于1s，在该间隙下各高压气溢出孔的漏气速度可以忽略不计，相当于各高压气溢出孔仍然处于被封堵状态；
步骤五、随着盘状运动体加速盘的继续沿发射方向运动，活塞腔内的气压快速衰减，待活塞达到先前的行程极限后不再做先前的推动，进而运动体加速盘也随即同步停止运动；此时运动体在惯性作用下还在保持原来的速度前进，此时实现盘状运动体加速盘与运动体实现分离；
步骤六、待盘状运动体加速盘与运动体实现分离后，盘状运动体加速盘与运动体之间形成第二段加速腔；随着运动体的继续前进，当运动体的柱状尾段也刚好脱离第一凸环壁时，各高压气溢出孔同时连通第二段加速腔；进而高压气室内的高压气体迅速通过各高压气溢出孔涌入第二段加速腔内，进而使第二段加速腔内迅速形成高压，进而第二段加速腔内的高压气体迅速推动运动体做第二段加速；最终运动体从发射筒前端射出。
有益效果：本发明的结构简单，转台配合平动座实时的调整运动体的发射方位和平动位置，高压气室内的高压气体通过各高压气溢出孔涌入第二段加速腔内，进而使第二段加速腔内迅速形成高压，进而第二段加速腔内的高压气体迅速推动运动体做第二段加速，提高运动体的射出速度。
附图说明
附图1为本发明整体结构示意图；
附图2为本装置的立体示意图；
附图3为运动体发射装置的立体剖开示意图；
附图4为运动体发射装置隐去活塞和运动体加速盘后的正剖示意图；
附图5为运动体发射装置内的运动体填装待发射状态正剖示意图；
附图6为运动体发射装置内的运动体随运动体加速盘一同做加速运动时的正剖示意图；
附图7为运动体发射装置内的运动体与运动体加速盘相互分离后，运动体受到第二次加速状态时的正剖示意图；
附图8为运动体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明：
如附图1至8所示的用于强冲击试验的高速运动体加速装置，包括设备底座78，所述设备底座78上设置有转台79；还包括平动平台77，所述平动平台77安装在所述转台79上，所述平动平台77随所述转台79同步旋转；所述平动平台77的上表面上并列设置有两平行导轨82；
所述平动平台77的上侧设置有水平的平动座80，所述平动座80底部的两滑槽分别对应配合两所述导轨82，所述平动座80能沿所述导轨82方向滑动；
所述平动平台77的一侧还固定安装有直线推杆电机81，所述直线推杆电机81的推杆83的轴线方向与所述导轨82相平行，且所述直线推杆电机81的推杆83末端固定连接所述平动座80的侧部；所述直线推杆电机81能通过所述推杆83带动所述平动座80沿所述导轨82方向平动；所述平动座80上通过前支撑架75和后支撑架76支撑设置有水平的运动体发射装置；所述运动体发射装置的发射方向与所述导轨82的长度方向垂直。
所述运动体发射装置包括水平的发射筒1，所述发射筒1内的前端同轴心设置有发射通道12；所述发射通道12的尾端内壁处一体化设置有第一凸环壁22；位于所述第一凸环壁22处的发射筒1外侧还一体化同轴心设置有环状高压罐2，所述环状高压罐2的内部为环状的高压气室13；所述第一凸环壁22的内壁上均布有若干高压气溢出孔9，各所述高压气溢出孔9均延伸至连通所述高压气室13；所述第一凸环壁22远离所述发射通道12的一侧同轴心设置有弹射柱腔10，所述弹射柱腔10远离所述第一凸环壁22的一端内壁处一体化设置有第二凸环壁15，所述第二凸环壁15内为联动杆穿过通道86；所述第二凸环壁15远离所述弹射柱腔10的一侧同轴心设置有活塞腔14；所述活塞腔14内活动设置有活塞84，所述弹射柱腔10内同轴心活动设置有运动体加速盘11；所述联动杆穿过通道86内同轴心穿过有联动杆85，所述联动杆85的两端分别固定连接所述活塞84和运动体加速盘11；所述发射筒1内还填装有运动体8，所述运动体8的尾端接触所述运动体加速盘11，所述运动体8的侧部封堵所述第一凸环壁22上的各所述高压气溢出孔9。
还包括高压气供给器71、所述高压气供给器71的高压出气端通过导气管72同轴心连通所述活塞腔14的尾端，所述导气管72上安装有电磁气阀73，还包括若干旁通导气管74，各所述旁通导气管74的进气端旁通连接所述导气管72，且各旁通导气管74与所述导气管72的旁通处位于所述电磁气阀73与所述高压气供给器71之间；各所述旁通导气管74的出气端均连通所述高压气室13；各所述旁通导气管74内均设置有防止气体方流的单向阀；各所述旁通导气管74沿所述导气管72呈圆周阵列分布。
所述运动体8延长度方向同轴心一体包括锥状前段17、柱状中段18和柱状尾段20，所述柱状中段18的外径大于所述柱状尾段20的外径；所述运动体8处于待发射的填装状态时，所述运动体8的柱状中段18外壁与所述第一凸环壁22的内壁紧密滑动配合，柱状中段18光面外壁封堵各所述高压气溢出孔9；所述运动体8在发射通道12内射出时，所述柱状中段18的外壁与所述发射通道12内壁间隙配合。
本方案的运动体发射步骤，过程以及技术进步整理如下：
步骤一、控制转台79旋转一定角度，进而调整运动体发射装置的运动体发射方向，待发射方向调整完毕后启动直线推杆电机81，进而直线推杆电机81通过推杆83带动平动座80沿导轨82方向平动，进而实现调整运动体发射装置的水平位置，进一步校准运动体的发射方向；
步骤二、在填装运动体8时，向发射的反方向推动运动体8，使运动体8的柱状尾段20同步推动运动体加速盘11，直至盘状运动体加速盘11紧靠第二凸环壁15，此时柱状中段18外壁刚好与第一凸环壁22的内壁紧密滑动配合，进而使柱状中段18的光面外壁面封堵各高压气溢出孔9；进而完成运动体8的填装过程；
步骤三、关闭电磁气阀73，同时启动高压气供给器71，进而高压气供给器71产生的高压气体通过各旁通导气管74导入高压气室13内，进而使高压气室13内形成高压；
步骤四、迅速打开电磁气阀73，进而导气管72内的高压空气迅速涌入活塞腔14内的尾端，进而活塞腔14尾端产生高压气体，进而活塞腔14尾端的高压气体迅速驱动活塞84做向前的加速运动，此时活塞84向前的加速运动通过联动杆85传递给运动体加速盘11，此时运动体加速盘11与活塞84做同步的向前加速运动，进而运动体加速盘11同步带动运动体8沿发射筒1的发射方向做加速运动，此时由于运动体8的加速运动使柱状中段18开始脱离第一凸环壁22，待柱状中段18刚好脱离第一凸环壁22时，该柱状尾段20仍然处于第一凸环壁22内，此时第一凸环壁22与柱状尾段20之间形成0.1mm至0.2mm的间隙，由于第一段加速过程时间小于1s，在该间隙下各高压气溢出孔9的漏气速度可以忽略不计，相当于各高压气溢出孔9仍然处于被封堵状态；
步骤五、随着盘状运动体加速盘11的继续沿发射方向运动，活塞腔14内的气压快速衰减，待活塞84达到先前的行程极限后不再做先前的推动，进而运动体加速盘11也随即同步停止运动；此时运动体8在惯性作用下还在保持原来的速度前进，此时实现盘状运动体加速盘11与运动体8实现分离；
步骤六、待盘状运动体加速盘11与运动体8实现分离后，盘状运动体加速盘11与运动体8之间形成第二段加速腔；随着运动体8的继续前进，当运动体8的柱状尾段20也刚好脱离第一凸环壁22时，各高压气溢出孔9同时连通第二段加速腔；进而高压气室13内的高压气体迅速通过各高压气溢出孔9涌入第二段加速腔内，进而使第二段加速腔内迅速形成高压，进而第二段加速腔内的高压气体迅速推动运动体8做第二段加速；最终运动体8从发射筒1前端射出。
需要指出的是：上文中的“高压”的压力区间均为35MPa以上的气压；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 (2)

1.用于强冲击试验的高速运动体加速装置，其特征在于：包括设备底座(78)，所述设备底座(78)上设置有转台(79)；还包括平动平台(77)，所述平动平台(77)安装在所述转台(79)上，所述平动平台(77)随所述转台(79)同步旋转；所述平动平台(77)的上表面上并列设置有两平行导轨(82)；
所述平动平台(77)的上侧设置有水平的平动座(80)，所述平动座(80)底部的两滑槽分别对应配合两所述导轨(82)，所述平动座(80)能沿所述导轨(82)方向滑动；
所述平动平台(77)的一侧还固定安装有直线推杆电机(81)，所述直线推杆电机(81)的推杆(83)的轴线方向与所述导轨(82)相平行，且所述直线推杆电机(81)的推杆(83)末端固定连接所述平动座(80)的侧部；所述直线推杆电机(81)能通过所述推杆(83)带动所述平动座(80)沿所述导轨(82)方向平动；所述平动座(80)上通过前支撑架(75)和后支撑架(76)支撑设置有水平的运动体发射装置；所述运动体发射装置的发射方向与所述导轨(82)的长度方向垂直；
所述运动体发射装置包括水平的发射筒(1)，所述发射筒(1)内的前端同轴心设置有发射通道(12)；所述发射通道(12)的尾端内壁处一体化设置有第一凸环壁(22)；位于所述第一凸环壁(22)处的发射筒(1)外侧还一体化同轴心设置有环状高压罐(2)，所述环状高压罐(2)的内部为环状的高压气室(13)；所述第一凸环壁(22)的内壁上均布有若干高压气溢出孔(9)，各所述高压气溢出孔(9)均延伸至连通所述高压气室(13)；所述第一凸环壁(22)远离所述发射通道(12)的一侧同轴心设置有弹射柱腔(10)，所述弹射柱腔(10)远离所述第一凸环壁(22)的一端内壁处一体化设置有第二凸环壁(15)，所述第二凸环壁(15)内为联动杆穿过通道(86)；所述第二凸环壁(15)远离所述弹射柱腔(10)的一侧同轴心设置有活塞腔(14)；所述活塞腔(14)内活动设置有活塞(84)，所述弹射柱腔(10)内同轴心活动设置有运动体加速盘(11)；所述联动杆穿过通道(86)内同轴心穿过有联动杆(85)，所述联动杆(85)的两端分别固定连接所述活塞(84)和运动体加速盘(11)；所述发射筒(1)内还填装有运动体(8)，所述运动体(8)的尾端接触所述运动体加速盘(11)，所述运动体(8)的侧部封堵所述第一凸环壁(22)上的各所述高压气溢出孔(9)；
还包括高压气供给器(71)、所述高压气供给器(71)的高压出气端通过导气管(72)同轴心连通所述活塞腔(14)的尾端，所述导气管(72)上安装有电磁气阀(73)，还包括若干旁通导气管(74)，各所述旁通导气管(74)的进气端旁通连接所述导气管(72)，且各旁通导气管(74)与所述导气管(72)的旁通处位于所述电磁气阀(73)与所述高压气供给器(71)之间；各所述旁通导气管(74)的出气端均连通所述高压气室(13)；各所述旁通导气管(74)内均设置有防止气体方流的单向阀；各所述旁通导气管(74)沿所述导气管(72)呈圆周阵列分布；
所述运动体(8)延长度方向同轴心一体包括锥状前段(17)、柱状中段(18)和柱状尾段(20)，所述柱状中段(18)的外径大于所述柱状尾段(20)的外径；所述运动体(8)处于待发射的填装状态时，所述运动体(8)的柱状中段(18)外壁与所述第一凸环壁(22)的内壁紧密滑动配合，柱状中段(18)光面外壁封堵各所述高压气溢出孔(9)；所述运动体(8)在发射通道(12)内射出时，所述柱状中段(18)的外壁与所述发射通道(12)内壁间隙配合。
2.根据权利要求1所述的用于强冲击试验的高速运动体加速装置的运动体发射方法，其特征在于：
步骤一、控制转台(79)旋转一定角度，进而调整运动体发射装置的运动体发射方向，待发射方向调整完毕后启动直线推杆电机(81)，进而直线推杆电机(81)通过推杆(83)带动平动座(80)沿导轨(82)方向平动，进而实现调整运动体发射装置的水平位置，进一步校准运动体的发射方向；
步骤二、在填装运动体(8)时，向发射的反方向推动运动体(8)，使运动体(8)的柱状尾段(20)同步推动运动体加速盘(11)，直至盘状运动体加速盘(11)紧靠第二凸环壁(15)，此时柱状中段(18)外壁刚好与第一凸环壁(22)的内壁紧密滑动配合，进而使柱状中段(18)的光面外壁面封堵各高压气溢出孔(9)；进而完成运动体(8)的填装过程；
步骤三、关闭电磁气阀(73)，同时启动高压气供给器(71)，进而高压气供给器(71)产生的高压气体通过各旁通导气管(74)导入高压气室(13)内，进而使高压气室(13)内形成高压；
步骤四、迅速打开电磁气阀(73)，进而导气管(72)内的高压空气迅速涌入活塞腔(14)内的尾端，进而活塞腔(14)尾端产生高压气体，进而活塞腔(14)尾端的高压气体迅速驱动活塞(84)做向前的加速运动，此时活塞(84)向前的加速运动通过联动杆(85)传递给运动体加速盘(11)，此时运动体加速盘(11)与活塞(84)做同步的向前加速运动，进而运动体加速盘(11)同步带动运动体(8)沿发射筒(1)的发射方向做加速运动，此时由于运动体(8)的加速运动使柱状中段(18)开始脱离第一凸环壁(22)，待柱状中段(18)刚好脱离第一凸环壁(22)时，该柱状尾段(20)仍然处于第一凸环壁(22)内，此时第一凸环壁(22)与柱状尾段(20)之间形成0.1mm至0.2mm的间隙，由于第一段加速过程时间小于1s，在该间隙下各高压气溢出孔(9)的漏气速度可以忽略不计，相当于各高压气溢出孔(9)仍然处于被封堵状态；
步骤五、随着盘状运动体加速盘(11)的继续沿发射方向运动，活塞腔(14)内的气压快速衰减，待活塞(84)达到先前的行程极限后不再做先前的推动，进而运动体加速盘(11)也随即同步停止运动；此时运动体(8)在惯性作用下还在保持原来的速度前进，此时实现盘状运动体加速盘(11)与运动体(8)实现分离；
步骤六、待盘状运动体加速盘(11)与运动体(8)实现分离后，盘状运动体加速盘(11)与运动体(8)之间形成第二段加速腔；随着运动体(8)的继续前进，当运动体(8)的柱状尾段(20)也刚好脱离第一凸环壁(22)时，各高压气溢出孔(9)同时连通第二段加速腔；进而高压气室(13)内的高压气体迅速通过各高压气溢出孔(9)涌入第二段加速腔内，进而使第二段加速腔内迅速形成高压，进而第二段加速腔内的高压气体迅速推动运动体(8)做第二段加速；最终运动体(8)从发射筒(1)前端射出。
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