CN109580157B - 模拟过载试验的运动体加速通道及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了模拟过载试验的运动体加速通道，包括发射筒，发射筒内同轴心设置有运动体加速通道；运动体加速通道的尾端内壁处一体化设置有第一凸起环壁；运动体加速通道内的第一凸起环壁位置处填装有运动体；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，柱状中段的外径大于柱状尾段的外径；本发明的结构简单，本装置使运动体在第一段加速已经衰减后迅速启动第二段加速，有效提高运动体的发射速度；盘状弹射盘与运动体实现分离后，盘状弹射盘与运动体之间形成第二段加速腔，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；进而完成运动体的两段加速过程。

Description

模拟过载试验的运动体加速通道及其方法

技术领域

本发明属于过载试验领域。

背景技术

现阶段国内外普遍采用高速运动体实验来模拟高速设备的发射、运动、碰撞等过载试验过程；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，但是其高压空气动力源产生的爆发力也不如火药大，因此需要采用多级加速。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供提高运动体的发射速度的模拟过载试验的运动体加速通道及其方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的模拟过载试验的运动体加速通道，包括发射筒，所述发射筒内同轴心设置有运动体加速通道；所述运动体加速通道的尾端内壁处一体化设置有第一凸起环壁；所述运动体加速通道内的第一凸起环壁位置处填装有运动体；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起环壁的内壁紧密滑动配合；

所述运动体在加速射出状态时，所述柱状中段的外壁与所述运动体加速通道内壁间隙配合；

所述第一凸起环壁远离所述运动体加速通道的一侧同轴心设置有柱状的弹射柱腔，所述弹射柱腔远离所述第一凸起环壁的一端内壁处一体化设置有第二凸起环壁；所述第二凸起环壁远离所述弹射柱腔的一侧同轴心设置有柱状的第一气室腔；所述弹射柱腔内靠近所述第二凸起环壁的一端同轴心滑动设置有盘状弹射盘，所述弹射盘能沿所述弹射柱腔轴线方向滑动；所述弹射柱腔内靠近所述第一凸起环壁的一端同轴心设置有弹射盘缓冲弹簧；

所述盘状弹射盘靠近所述第一凸起环壁的一侧面设置有圆形凹槽，所述运动体处于待发射的填装状态时，所述运动体的柱状尾段尾端置于所述圆形凹槽内。

进一步的，所述发射筒位于所述第一凸起环壁处的外侧还一体化设置有环状箱体，所述环状箱体的内部为环状的第二气室腔；所述第一凸起环壁的内壁上呈圆周阵列均布有若干导气孔，各所述导气孔均延伸至连通所述第二气室腔；

在所述运动体处于待发射的填装状态时，所述柱状中段的光面外壁面封堵各所述导气孔；

还包括高压气罐、第一导气管和第二导气管；所述高压气罐的高压出气端分别连通所述第一导气管和第二导气管的进气端；所述第一导气管和第二导气管的出气端分别连通所述第一气室腔和第二气室腔；所述第一导气管和第二导气管上分别安装有第一气阀和第二气阀。

进一步的，所述柱状中段的外壁面为光面，所述柱状中段的外径为D，所述柱状尾段的外径为d，满足d+0.1mm＜D＜d+0.2mm。

进一步的，模拟过载试验的运动体加速通道的弹丸发射方法：

弹丸填装过程：先在运动体加速通道内的第一凸起环壁位置处填装运动体，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盘状弹射盘，直至盘状弹射盘紧靠第二凸起环壁，此时柱状中段外壁刚好与第一凸起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导气孔；进而未完成运动体的填装过程；

第二气室腔高压充气准备：关闭第一气阀和第二气阀，同时控制高压气罐内恒定的压缩空气，然后先打开第二气阀，使高压气罐的压缩气体通过第二导气管导入至第二气室腔，进而使第二气室腔形成高压的蓄压空气，待第二气室腔内的气压与高压气罐内的气压相同时关闭第二气阀；

第一段加速过程：迅速打开第一气阀，进而高压气罐内的压缩空气迅速涌入第一气室腔内，进而使第一气室腔内迅速形成高压的压缩空气，此时第一气室腔内的高压空气迅速推动盘状弹射盘向发射筒的发射方向做加速运动，与此同时盘状弹射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起环壁，待柱状中段刚好脱离第一凸起环壁时，该柱状尾段仍然处于第一凸起环壁内，此时第一凸起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，在该间隙下各导气孔9的漏气速度可以忽略不计，相当于各导气孔仍然处于被封堵状态；

盘状弹射盘与运动体的分离过程：随着盘状弹射盘的继续沿发射方向运动，第一气室腔内的气压瞬间衰减，待盘状弹射盘在弹射柱腔内继续沿发射方向运动至接触弹射盘缓冲弹簧时，盘状弹射盘迅速受到弹射盘缓冲弹簧的弹簧反向弹力，使盘状弹射盘开始做减速运动，此时运动体在惯性作用下还在保持原来的速度前进，此时实现盘状弹射盘与运动体实现分离；

第二段加速过程：待盘状弹射盘与运动体实现分离后，盘状弹射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起环壁时，各导气孔同时连通第二段加速腔；进而第二气室腔内的高压气体迅速通过各导气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；进而完成运动体的两段加速过程。

有益效果：本发明的结构简单，本装置使运动体在第一段加速已经衰减后迅速启动第二段加速，有效提高运动体的发射速度；盘状弹射盘与运动体实现分离后，盘状弹射盘与运动体之间形成第二段加速腔，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；进而完成运动体的两段加速过程。

附图说明

附图1为本发明的整体方案正视图；

附图2为本发明的整体方案立体剖视图；

附图3为该装置未填装运动体的正剖示意图；

附图4为该装置填装运动体待发射时的正剖示意图；

附图5为该装置运动体做第一段加速过程的正剖示意图；

附图6为该装置运动体开始做第二段加速过程的正剖示意图；

附图7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，本实施例所表述的“高压”的压力区间为30MPa以上的气压。

本方案的结构介绍：如附图1至7所示的模拟过载试验的运动体加速通道，包括发射筒1，所述发射筒1内同轴心设置有运动体加速通道12；所述运动体加速通道12的尾端内壁处一体化设置有第一凸起环壁22；所述运动体加速通道12内的第一凸起环壁22位置处填装有运动体8；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外壁与所述第一凸起环壁22的内壁紧密滑动配合；

所述运动体8在加速射出状态时，所述柱状中段18的外壁与所述运动体加速通道12内壁间隙配合；

所述第一凸起环壁22远离所述运动体加速通道12的一侧同轴心设置有柱状的弹射柱腔10，所述弹射柱腔10远离所述第一凸起环壁22的一端内壁处一体化设置有第二凸起环壁15；所述第二凸起环壁15远离所述弹射柱腔10的一侧同轴心设置有柱状的第一气室腔14；所述弹射柱腔10内靠近所述第二凸起环壁15的一端同轴心滑动设置有盘状弹射盘11，所述弹射盘11能沿所述弹射柱腔10轴线方向滑动；所述弹射柱腔10内靠近所述第一凸起环壁22的一端同轴心设置有弹射盘缓冲弹簧16；

所述盘状弹射盘11靠近所述第一凸起环壁22的一侧面设置有圆形凹槽21，所述运动体8处于待发射的填装状态时，所述运动体8的柱状尾段20尾端置于所述圆形凹槽21内。

所述发射筒1位于所述第一凸起环壁22处的外侧还一体化设置有环状箱体2，所述环状箱体2的内部为环状的第二气室腔13；所述第一凸起环壁22的内壁上呈圆周阵列均布有若干导气孔9，各所述导气孔9均延伸至连通所述第二气室腔13；

在所述运动体8处于待发射的填装状态时，所述柱状中段18的光面外壁面封堵各所述导气孔9；

还包括高压气罐5、第一导气管6和第二导气管3；所述高压气罐5的高压出气端分别连通所述第一导气管6和第二导气管3的进气端；所述第一导气管6和第二导气管3的出气端分别连通所述第一气室腔14和第二气室腔13；所述第一导气管6和第二导气管3上分别安装有第一气阀7和第二气阀4。

所述柱状中段18的外壁面为光面，所述柱状中段18的外径为D，所述柱状尾段20的外径为d，满足d+0.1mm＜D＜d+0.2mm。

本方案的运动体多级加速方法以及技术进步的整理如下：

弹丸填装过程：先在运动体加速通道12内的第一凸起环壁22位置处填装运动体8，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同步推动盘状弹射盘11，直至盘状弹射盘11紧靠第二凸起环壁15，此时柱状中段18外壁刚好与第一凸起环壁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导气孔9；进而未完成运动体8的填装过程；

第二气室腔13高压充气准备：关闭第一气阀7和第二气阀4，同时控制高压气罐5内恒定的压缩空气，然后先打开第二气阀4，使高压气罐5的压缩气体通过第二导气管3导入至第二气室腔13，进而使第二气室腔13形成高压的蓄压空气，待第二气室腔13内的气压与高压气罐5内的气压相同时关闭第二气阀4；

第一段加速过程：迅速打开第一气阀7，进而高压气罐5内的压缩空气迅速涌入第一气室腔14内，进而使第一气室腔14内迅速形成高压的压缩空气，此时第一气室腔14内的高压空气迅速推动盘状弹射盘11向发射筒1的发射方向做加速运动，与此同时盘状弹射盘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开始脱离第一凸起环壁22，待柱状中段18刚好脱离第一凸起环壁22时，该柱状尾段20仍然处于第一凸起环壁22内，此时第一凸起环壁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，在该间隙下各导气孔9的漏气速度可以忽略不计，相当于各导气孔9仍然处于被封堵状态；

盘状弹射盘11与运动体8的分离过程：随着盘状弹射盘11的继续沿发射方向运动，第一气室腔14内的气压瞬间衰减，待盘状弹射盘11在弹射柱腔10内继续沿发射方向运动至接触弹射盘缓冲弹簧16时，盘状弹射盘11迅速受到弹射盘缓冲弹簧16的弹簧反向弹力，使盘状弹射盘11开始做减速运动，此时运动体8在惯性作用下还在保持原来的速度前进，此时实现盘状弹射盘11与运动体8实现分离；

第二段加速过程：待盘状弹射盘11与运动体8实现分离后，盘状弹射盘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也刚好脱离第一凸起环壁22时，各导气孔9同时连通第二段加速腔；进而第二气室腔13内的高压气体迅速通过各导气孔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；进而完成运动体8的两段加速过程。

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 (4)

1.模拟过载试验的运动体加速通道，其特征在于：包括发射筒（1），所述发射筒（1）内同轴心设置有运动体加速通道（12）；所述运动体加速通道（12）的尾端内壁处一体化设置有第一凸起环壁（22）；所述运动体加速通道（12）内的第一凸起环壁（22）位置处填装有运动体（8）；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）外壁与所述第一凸起环壁（22）的内壁紧密滑动配合；

所述运动体（8）在加速射出状态时，所述柱状中段（18）的外壁与所述运动体加速通道（12）内壁间隙配合；

所述第一凸起环壁（22）远离所述运动体加速通道（12）的一侧同轴心设置有柱状的弹射柱腔（10），所述弹射柱腔（10）远离所述第一凸起环壁（22）的一端内壁处一体化设置有第二凸起环壁（15）；所述第二凸起环壁（15）远离所述弹射柱腔（10）的一侧同轴心设置有柱状的第一气室腔（14）；所述弹射柱腔（10）内靠近所述第二凸起环壁（15）的一端同轴心滑动设置有盘状弹射盘（11），所述盘状弹射盘（11）能沿所述弹射柱腔（10）轴线方向滑动；所述弹射柱腔（10）内靠近所述第一凸起环壁（22）的一端同轴心设置有弹射盘缓冲弹簧（16）；

所述盘状弹射盘（11）靠近所述第一凸起环壁（22）的一侧面设置有圆形凹槽（21），所述运动体（8）处于待发射的填装状态时，所述运动体（8）的柱状尾段（20）尾端置于所述圆形凹槽（21）内；

所述发射筒（1）位于所述第一凸起环壁（22）处的外侧还一体化设置有环状箱体（2），所述环状箱体（2）的内部为环状的第二气室腔（13）；所述第一凸起环壁（22）的内壁上呈圆周阵列均布有若干导气孔（9），各所述导气孔（9）均延伸至连通所述第二气室腔（13）；

在所述运动体（8）处于待发射的填装状态时，所述柱状中段（18）的光面外壁面封堵各所述导气孔（9）。

2.根据权利要求1所述的模拟过载试验的运动体加速通道，其特征在于：还包括高压气罐（5）、第一导气管（6）和第二导气管（3）；所述高压气罐（5）的高压出气端分别连通所述第一导气管（6）和第二导气管（3）的进气端；所述第一导气管（6）和第二导气管（3）的出气端分别连通所述第一气室腔（14）和第二气室腔（13）；所述第一导气管（6）和第二导气管（3）上分别安装有第一气阀（7）和第二气阀（4）。

3.根据权利要求2所述的模拟过载试验的运动体加速通道，其特征在于：所述柱状中段（18）的外壁面为光面，所述柱状中段（18）的外径为D，所述柱状尾段（20）的外径为d，满足d+0.1mm＜D＜d+0.2mm。

4.根据权利要求2所述的模拟过载试验的运动体加速通道的弹丸发射方法，其特征在于：

弹丸填装过程：先在运动体加速通道（12）内的第一凸起环壁（22）位置处填装运动体（8），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）同步推动盘状弹射盘（11），直至盘状弹射盘（11）紧靠第二凸起环壁（15），此时柱状中段（18）外壁刚好与第一凸起环壁（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导气孔（9）；进而完成运动体（8）的填装过程；

第二气室腔（13）高压充气准备：关闭第一气阀（7）和第二气阀（4），同时控制高压气罐（5）内恒定的压缩空气，然后先打开第二气阀（4），使高压气罐（5）的压缩气体通过第二导气管（3）导入至第二气室腔（13），进而使第二气室腔（13）形成高压的蓄压空气，待第二气室腔（13）内的气压与高压气罐（5）内的气压相同时关闭第二气阀（4）；

第一段加速过程：迅速打开第一气阀（7），进而高压气罐（5）内的压缩空气迅速涌入第一气室腔（14）内，进而使第一气室腔（14）内迅速形成高压的压缩空气，此时第一气室腔（14）内的压缩空气迅速推动盘状弹射盘（11）向发射筒（1）的发射方向做加速运动，与此同时盘状弹射盘（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）开始脱离第一凸起环壁（22），待柱状中段（18）刚好脱离第一凸起环壁（22）时，柱状尾段（20）仍然处于第一凸起环壁（22）内，此时第一凸起环壁（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，在该间隙下各导气孔（9）的漏气速度可以忽略不计，相当于各导气孔（9）仍然处于被封堵状态；

盘状弹射盘（11）与运动体（8）的分离过程：随着盘状弹射盘（11）的继续沿发射方向运动，第一气室腔（14）内的气压瞬间衰减，待盘状弹射盘（11）在弹射柱腔（10）内继续沿发射方向运动至接触弹射盘缓冲弹簧（16）时，盘状弹射盘（11）迅速受到弹射盘缓冲弹簧（16）的弹簧反向弹力，使盘状弹射盘（11）开始做减速运动，此时运动体（8）在惯性作用下还在保持原来的速度前进，此时盘状弹射盘（11）与运动体（8）实现分离；

第二段加速过程：待盘状弹射盘（11）与运动体（8）实现分离后，盘状弹射盘（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）也刚好脱离第一凸起环壁（22）时，各导气孔（9）同时连通第二段加速腔；进而第二气室腔（13）内的蓄压空气迅速通过各导气孔（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；进而完成运动体（8）的两段加速过程。