CN111006939B - 一种满足低应力波数据测量的霍普金森杆发射机构 - Google Patents

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Abstract

一种满足低应力波数据测量的霍普金森杆发射机构，气缸设有前后腔室，活塞杆贯穿两个腔室，前腔室内活塞杆端部安装炮管密封堵头，后腔室内活塞杆端部安装活塞盘，活塞盘直径大于堵头，活塞盘将后腔室隔成有杆腔和无杆腔；空压机三路输出，第一路通过两个串联按钮开关后接入两个气控阀气控口，气控阀一开一关；第二路通过两个串联气控阀接入大气，气控阀串联点接入气缸后腔室有杆腔；第三路通过气瓶接入气缸前腔室；前侧按钮开关与气缸后腔室无杆腔相通；启动空压机，压缩空气进入气缸后腔室无杆腔和气瓶，活塞杆移向炮管且气缸后腔室有杆腔排气，堵头封闭炮管；同时触发两个按钮开关，两个气控阀开闭转换，活塞杆退开，气瓶气体进入炮管发射子弹。

Description

一种满足低应力波数据测量的霍普金森杆发射机构
技术领域
本发明属于霍普金森杆试验技术领域，特别是涉及一种满足低应力波数据测量的霍普金森杆发射机构。
背景技术
在进行霍普金森杆试验时，由炮管发射的子弹高速撞击入射杆，使入射杆产生应力波，而应力波则通过入射杆直接传递至试样上，最终实现试样的应力波加载。
但是，为了模拟爆破应力波，则需要加载到试样上的应力波具有较低的幅值，而现有的霍普金森杆试验设备在数据测量时却出现了问题，由于霍普金森杆发射控制方式采用了电磁阀作为核心控制部件，但在低幅值应力波条件下，应力波数据的测量会受到电磁波(由电磁阀动作时产生)干扰，并导致真实的应力波数据淹没在电磁噪声中，从而造成应力波数据的失真。
另外，目前的霍普金森杆试验设备中采用的都是单电磁阀控制方式，一旦电磁阀出现故障或出现人为误操作，就有可能导致子弹误发射事故的发生，从而给人员和设备的安全造成严重威胁。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种满足低应力波数据测量的霍普金森杆发射机构，能够避免电磁噪声的出现，使获取的应力波数据更加真实可靠，并且能够有效降低子弹误发射的发生几率，从而提高试验的安全性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种满足低应力波数据测量的霍普金森杆发射机构，包括发射台、炮管、气缸、气瓶、空压机、第一气控阀、第二气控阀、第一按钮开关及第二按钮开关；所述炮管水平架设在发射台上方，气瓶安装在发射台下方，空压机安装在发射台侧方，气缸安装在炮管后部；所述气缸水平设置，在气缸内部设有前腔室和后腔室，活塞杆密封穿过前腔室与后腔室的隔板，位于前腔室的活塞杆端部安装有炮管密封堵头，在前腔室的轴向缸壁上开设有发射出气口，所述炮管后部的进气端管口与发射出气口密封连通，在前腔室的径向缸壁上开设有发射进气口，发射进气口通过发射进气管与气瓶的出气口密封连通；位于所述后腔室的活塞杆端部安装有活塞盘，活塞盘将后腔室分隔成有杆腔和无杆腔，活塞盘的直径大于炮管密封堵头的直径；所述第一按钮开关和第二按钮开关结构相同，其上均包括进气口、常开出气口、常闭出气口及泄压口，泄压口直接与大气连通；所述空压机的供气口以三路输出，第一路与第一按钮开关的进气口相连通，第二路与第一气控阀的进气口相连通，第三路与气瓶的进气口相连通；所述第一按钮开关的常开出气口与气缸后腔室的无杆腔相连通，第一按钮开关的常闭出气口与第二按钮开关的进气口相连通，第二按钮开关的常开出气口以两路输出，第一路与第一气控阀的闭阀气控口相连通，第二路与第二气控阀的开阀气控口相连通；所述第二按钮开关的常闭出气口以两路输出，第一路与第一气控阀的开阀气控口相连通，第二路与第二气控阀的闭阀气控口相连通；所述第一气控阀的出气口以两路输出，第一路与第二气控阀的进气口相连通，第二路与气缸后腔室的有杆腔相连通；所述第二气控阀的出气口与大气相连通。
本发明的有益效果：
本发明的满足低应力波数据测量的霍普金森杆发射机构，能够避免电磁噪声的出现，使获取的应力波数据更加真实可靠，并且能够有效降低子弹误发射的发生几率，从而提高试验的安全性。
附图说明
图1为本发明的一种满足低应力波数据测量的霍普金森杆发射机构的结构示意图；
图2为本发明的气缸内部剖视图；
图中，1—发射台，2—炮管，3—气缸，4—气瓶，5—空压机，6—第一气控阀，7—第二气控阀，8—第一按钮开关，9—第二按钮开关，10—前腔室，11—后腔室，12—活塞杆，13—炮管密封堵头，14—发射出气口，15—发射进气口，16—发射进气管，17—活塞盘。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1、2所示，一种满足低应力波数据测量的霍普金森杆发射机构，包括发射台1、炮管2、气缸3、气瓶4、空压机5、第一气控阀6、第二气控阀7、第一按钮开关8及第二按钮开关9；所述炮管2水平架设在发射台1上方，气瓶4安装在发射台1下方，空压机5安装在发射台1侧方，气缸3安装在炮管2后部；所述气缸3水平设置，在气缸3内部设有前腔室10和后腔室11，活塞杆12密封穿过前腔室10与后腔室11的隔板，位于前腔室10的活塞杆12端部安装有炮管密封堵头13，在前腔室10的轴向缸壁上开设有发射出气口14，所述炮管2后部的进气端管口与发射出气口14密封连通，在前腔室10的径向缸壁上开设有发射进气口15，发射进气口15通过发射进气管16与气瓶4的出气口密封连通；位于所述后腔室11的活塞杆12端部安装有活塞盘17，活塞盘17将后腔室11分隔成有杆腔和无杆腔，活塞盘17的直径大于炮管密封堵头13的直径；所述第一按钮开关8和第二按钮开关9结构相同，其上均包括进气口、常开出气口、常闭出气口及泄压口，泄压口直接与大气连通；所述空压机5的供气口以三路输出，第一路与第一按钮开关8的进气口相连通，第二路与第一气控阀6的进气口相连通，第三路与气瓶4的进气口相连通；所述第一按钮开关8的常开出气口与气缸3后腔室11的无杆腔相连通，第一按钮开关8的常闭出气口与第二按钮开关9的进气口相连通，第二按钮开关9的常开出气口以两路输出，第一路与第一气控阀6的闭阀气控口相连通，第二路与第二气控阀7的开阀气控口相连通；所述第二按钮开关9的常闭出气口以两路输出，第一路与第一气控阀6的开阀气控口相连通，第二路与第二气控阀7的闭阀气控口相连通；所述第一气控阀6的出气口以两路输出，第一路与第二气控阀7的进气口相连通，第二路与气缸3后腔室11的有杆腔相连通；所述第二气控阀7的出气口与大气相连通。
下面结合附图说明本发明的一次动作过程：
本实施例中，第一气控阀6和第二气控阀7的型号为RAT052DA F02/F05-N11，工作压力范围为0.3MPa～0.8MPa；第一按钮开关8的型号为M5PL210-08，工作压力范围为0～1.0MPa；第二按钮开关9的型号为4H210-08，工作压力范围为0.15MPa～0.8MPa。
在初始状态时，第一气控阀6处于关闭状态，第二气控阀7处于开启状态，当空压机5启动后，压缩空气一路直接进入气瓶4，压缩空气另一路直接进入气缸3后腔室11的无杆腔，随着无杆腔内压力的升高，将推动活塞盘17、活塞杆12及炮管密封堵头13向着炮管2方向移动，同时气缸3后腔室11的有杆腔被压缩，而有杆腔中的空气将通过开启的第二气控阀7排入大气，直到炮管密封堵头13完全顶靠在发射出气口14上，并将发射出气口14堵死，此时炮管2与气缸3前腔室10实现密封隔离。
当炮管2与气缸3前腔室10完成密封隔离后，同时按下第一按钮开关8和第二按钮开关9的控制按钮，此时第一按钮开关8和第二按钮开关9的常开出气口变为闭合状态，同时第一按钮开关8和第二按钮开关9的常闭出气口变为开启状态，而空压机5输出的压缩空气依次流过第一按钮开关8和第二按钮开关9，然后从第二按钮开关9的开启状态的常闭出气口中流出，而流出的压缩空气分两路同时进入第一气控阀6的开阀气控口和第二气控阀7的闭阀气控口中，进而控制第一气控阀6的由关闭状态变为开启状态，同时控制第二气控阀7的由开启状态变为关闭状态。
当第一气控阀6和第二气控阀7的开闭状态完成转换后，空压机5输出的压缩空气将通过开启的第一气控阀6进入气缸3后腔室11的有杆腔中，由于活塞盘17的直径大于炮管密封堵头13的直径，在压强相同的条件下，活塞盘17所受到的轴向推力更大，因此活塞盘17在轴向推力作用下会向着炮管2的反方向移动，而气缸3后腔室11无杆腔内的空气将通过第一按钮开关8的泄压口排入大气，同时随着活塞盘17的移动，将带动活塞杆12及炮管密封堵头13同步向着炮管2的反方向移动，直到炮管密封堵头13脱离对发射出气口14封堵，并使炮管2与气缸3前腔室10恢复连通，此时气瓶4中的气体将快速经过气缸3前腔室10进入炮管2内，并推动炮管2内的子弹实现发射。
通过上述动作过程可知，只有同时按下第一按钮开关8和第二按钮开关9的控制按钮，才能完成子弹的发射，如果只是因误操作而单独按下了第一按钮开关8的控制按钮，由于初始状态是第一气控阀6处于关闭状态且第二气控阀7处于开启状态，即使第一按钮开关8单独触发而导通，但第二按钮开关9仍然处于不导通状态，因此并不会触发第一气控阀6和第二气控阀7发生开闭状态的转换。同理，如果只是因误操作而单独按下了第二按钮开关9的控制按钮，由于初始状态是第一气控阀6处于关闭状态且第二气控阀7处于开启状态，即使第二按钮开关9单独触发而导通，但第一按钮开关8仍然处于不导通状态，因此也不会触发第一气控阀6和第二气控阀7发生开闭状态的转换。因此，无论因误操作而单独按下了第一按钮开关8或第二按钮开关9的控制按钮，都不会发生子弹误发射的情况，最终提高了试验的安全性。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种满足低应力波数据测量的霍普金森杆发射机构，其特征在于：包括发射台、炮管、气缸、气瓶、空压机、第一气控阀、第二气控阀、第一按钮开关及第二按钮开关；所述炮管水平架设在发射台上方，气瓶安装在发射台下方，空压机安装在发射台侧方，气缸安装在炮管后部；所述气缸水平设置，在气缸内部设有前腔室和后腔室，活塞杆密封穿过前腔室与后腔室的隔板，位于前腔室的活塞杆端部安装有炮管密封堵头，在前腔室的轴向缸壁上开设有发射出气口，所述炮管后部的进气端管口与发射出气口密封连通，在前腔室的径向缸壁上开设有发射进气口，发射进气口通过发射进气管与气瓶的出气口密封连通；位于所述后腔室的活塞杆端部安装有活塞盘，活塞盘将后腔室分隔成有杆腔和无杆腔，活塞盘的直径大于炮管密封堵头的直径；所述第一按钮开关和第二按钮开关结构相同，其上均包括进气口、常开出气口、常闭出气口及泄压口，泄压口直接与大气连通；所述空压机的供气口以三路输出，第一路与第一按钮开关的进气口相连通，第二路与第一气控阀的进气口相连通，第三路与气瓶的进气口相连通；所述第一按钮开关的常开出气口与气缸后腔室的无杆腔相连通，第一按钮开关的常闭出气口与第二按钮开关的进气口相连通，第二按钮开关的常开出气口以两路输出，第一路与第一气控阀的闭阀气控口相连通，第二路与第二气控阀的开阀气控口相连通；所述第二按钮开关的常闭出气口以两路输出，第一路与第一气控阀的开阀气控口相连通，第二路与第二气控阀的闭阀气控口相连通；所述第一气控阀的出气口以两路输出，第一路与第二气控阀的进气口相连通，第二路与气缸后腔室的有杆腔相连通；所述第二气控阀的出气口与大气相连通。
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