CN110671968A - 一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置，其特征在于：弹管的前端卡装卡具，卡具由两片竖直卡板组成，两片竖直卡板之间通过紧固螺栓固定安装手柄，弹管的后端设置有弹性带安装通道，弹性带安装通道内设置弹性带，卡具的竖直卡板与手柄之间设置有紧固块，弹性带的前端固定设置于紧固块与手柄之间。本发明还涉及一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射方法，其特征在于：所述方法的步骤为：1)装置组装；2)弹丸安装；3)弹丸发射；4)重复试验。本发明设置科学合理，操作安全便捷，可真实模拟碰撞过程产生的信号，具有真实性；且通过改变弹性带的拉伸长度和弹丸材质模拟不同速度、不同材质的撞击现象，实验重复性好。

Description

一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置及方法

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，涉及航天器碎片碰撞模拟发射装置，特别涉及一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置及方法。

背景技术

随着各国航天事业的发展，空间碎片数量日益增多，在轨航天器的安全运行受到严重威胁。为了实现撞击源定位、撞击损伤模式识别及损伤程度评估技术，需要首先获取超高速撞击声发射信号。对空间碎片撞击航天器进行地面模拟实验，根据航天器密封舱蒙皮结构特点及航天器是否加装防护结构，需要设计不同形式的靶板结构。常用的模拟空间碎片撞击主要有以下几种方法：

1)二级轻气炮。二级轻气炮发射时，高压氮气释放，巨大的驱动力迫使活塞沿着泵管作加速运动，进而压缩活塞前面的氢气。氢气在不断的受压下处于高压、高温状态，随后，高温高压气体爆裂膜片，驱动发射管内的弹托和弹丸沿发射管加速运动，由气动分离装置将弹托分离，弹丸经过磁测速装置后，最终在靶舱内与安放其内的试件相撞。二级轻气炮的地面模拟实验可以有效的提取超高速撞击声发射信号波形，并且可信度较高。但是，进行二级轻气炮撞击对试件具有极强的破坏性；难以做到精确控制声发射撞击源；设备发射能力受到弹丸质量尺寸、靶件大小等条件的限制。

2)断铅实验。断铅实验在声发射研究中有着非常广泛的应用，作为一种最为简单可靠的无损模拟方法为本文所优先考虑和分析。断铅实验是通过在试件表面压断铅芯加载垂直方向的冲击载荷来模拟撞击效应，该方法能够在试件表面激励具有相似模态的声发射信号。断铅实验在铝合金平板上主要激发的是反对称的A0模态，包含少量S0模态。考虑到正样舱舱体上布置的传感器之间的距离要求，虽然信号包含有少量S0模态，但是其幅值极其微弱，在材料表面传播过程中因为波的衰减特性，最后将使其被噪声淹没，而无法识别。所以，无法依靠简单的断铅实验激励信号作为无损模拟信号用于航天器碎片碰撞定位系统的功能验证。

3)压电式传感器激励。压电晶片通过胶层耦合粘贴于材料表面，激励时，对压电材料之间作用合适的激励信号后，外加的激励信号变成了作用于y方向的电场，电场驱动下将导致压电晶片发生形变，带动试件薄板振动，从而产生信号。压电晶片作为电声能转换元件实现超声波的发射和接收，晶片与外界接触面有相当薄的保护膜防止压电晶片的磨损和损坏，阻尼块则对晶片的振动起阻尼作用，吸收晶片背面反射的超声波并且起支撑作用。虽然，这种方式简单易行，也十分安全，但是无法体现出真实撞击的信号特征。

基于以上问题，本发明提出一种手持式航天器碎片碰撞模拟装置，可以满足：碰撞源能量稳定，重复性好；碰撞点位置精确可控；保证人员安全等要求。

通过对公开专利文献的检索，并未发现与本专利申请相同的公开专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置及方法，操作安全便捷，可真实模拟碰撞过程产生的信号，具有真实性；且通过改变弹性带的拉伸长度和弹丸材质模拟不同速度、不同材质的撞击现象，实验重复性好。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置，其特征在于：包括手柄、卡具及弹管，所述弹管的前端卡装所述卡具，所述卡具由两片竖直卡板组成，所述两片竖直卡板之间通过紧固螺栓固定安装所述手柄，所述弹管的后端设置有弹性带安装通道，所述弹性带安装通道内设置弹性带，所述卡具的竖直卡板与所述手柄之间设置有紧固块，所述弹性带的前端固定设置于所述紧固块与所述手柄之间。

而且，所述手柄上设置有若干手持凹弧。

而且，所述弹性带的后端设置有弹丸卡垫。

一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

1)装置组装：将卡具、弹管及手柄进行固定，通过紧固块将弹性带固定在手柄上，完成模拟装置的组装；

2)弹丸安装：根据不同发射能量要求，选择适当材质及质量的弹丸，并将弹丸放置在弹性带端部的弹丸卡垫上；

3)弹丸发射：根据发射能量要求，将带有弹丸的弹性水平带向后拉伸至弹管的指定位置，松开弹性带，弹性带水平向前弹出，弹丸沿着弹管水平向前发射；

4)重复试验：重复步骤3)，进行多次重复试验，模拟结果取多次重复试验的平均值。

而且，所述步骤4)中重复试验弹丸发射的初始位置均相同。

而且，所述步骤2)中弹丸位于所述弹丸卡垫的中心位置处。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明的手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置，碰撞源能量稳定，能够保证多次重复试验结果的精确度，重复性好；且碰撞点位置精确可控，提高模拟真实性；操作安全，保证人员安全。

2、本发明的手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置，手柄上设置有若干手持凹弧，弹性带的后端设置有弹丸卡垫，保证弹丸发射的平稳性，保证碰撞精确度，提高模拟结果的真实性。

3、本发明设置科学合理，操作安全便捷，可真实模拟碰撞过程产生的信号，具有真实性；且通过改变弹性带的拉伸长度和弹丸材质模拟不同速度、不同材质的撞击现象，实验重复性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明

1-弹管、2-卡具、3-卡板、4-紧固螺栓、5-弹性带、6-弹性带安装通道、7-弹丸卡垫、8-弹丸、9-手柄、10-手持凹弧、11-紧固块。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置，其创新之处在于：包括手柄9、卡具2及弹管1，弹管的前端卡装卡具，卡具由两片竖直卡板3组成，两片竖直卡板之间通过紧固螺栓4固定安装手柄，弹管的后端设置有弹性带安装通道6，弹性带安装通道内设置弹性带5，卡具的竖直卡板与手柄之间设置有紧固块11，弹性带的前端固定设置于紧固块与手柄之间。

手柄上设置有若干手持凹弧10，弹性带的后端设置有弹丸卡垫7，弹丸卡垫的中心位置处放置弹丸8，保证弹丸发射的平稳性，保证碰撞精确度，提高模拟结果的真实性。

一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射方法，其创新之处在于：该方法的步骤为：

1)装置组装：将卡具、弹管及手柄进行固定，通过紧固块将弹性带固定在手柄上，完成模拟装置的组装；

2)弹丸安装：根据不同发射能量要求，选择适当材质及质量的弹丸，并将弹丸放置在弹性带端部的弹丸卡垫上，弹丸位于所述弹丸卡垫的中心位置处；

3)弹丸发射：根据发射能量要求，将带有弹丸的弹性水平带向后拉伸至弹管的指定位置，松开弹性带，弹性带水平向前弹出，弹丸沿着弹管水平向前发射；

弹性带的发射能量满足胡克定律：

F＝k·△x

其中：

F为发射能量；

k为弹性带的弹性系数；

△x为弹性带向后拉伸的长度；

改变△x的大小，从而改变发射能量的数值；

4)重复试验：重复步骤3)，进行多次重复试验，重复试验弹丸发射的初始位置均相同，模拟结果取多次重复试验的平均值。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (6)

1.一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置，其特征在于：包括手柄、卡具及弹管，所述弹管的前端卡装所述卡具，所述卡具由两片竖直卡板组成，所述两片竖直卡板之间通过紧固螺栓固定安装所述手柄，所述弹管的后端设置有弹性带安装通道，所述弹性带安装通道内设置弹性带，所述卡具的竖直卡板与所述手柄之间设置有紧固块，所述弹性带的前端固定设置于所述紧固块与所述手柄之间。

2.根据权利要求1所述的手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置，其特征在于：所述手柄上设置有若干手持凹弧。

3.根据权利要求1所述的手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置，其特征在于：所述弹性带的后端设置有弹丸卡垫。

4.一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

1)装置组装：将卡具、弹管及手柄进行固定，通过紧固块将弹性带固定在手柄上，完成模拟装置的组装；

2)弹丸安装：根据不同发射能量要求，选择适当材质及质量的弹丸，并将弹丸放置在弹性带端部的弹丸卡垫上；

3)弹丸发射：根据发射能量要求，将带有弹丸的弹性水平带向后拉伸至弹管的指定位置，松开弹性带，弹性带水平向前弹出，弹丸沿着弹管水平向前发射；

4)重复试验：重复步骤3)，进行多次重复试验，模拟结果取多次重复试验的平均值。

5.根据权利要求4所述的手持式航天器碎片碰撞模拟发射方法，其特征在于：所述步骤4)中重复试验弹丸发射的初始位置均相同。

6.根据权利要求4所述的手持式航天器碎片碰撞模拟发射方法，其特征在于：所述步骤2)中弹丸位于所述弹丸卡垫的中心位置处。

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