CN111795619A - 具有反向缓冲的炮射测试弹及其测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于高过载发射测试领域，具体涉及一种具有反向缓冲的炮射测试弹及其测试装置。测试弹包括测试弹壳体，设置在测试弹壳体内部从上到下依次设置的反向缓冲器，配重块，弹载测试仪和待测包覆药柱；反向缓冲器为小型可拆卸火箭发动机，小型可拆卸火箭发动机为测试弹提供与发射方向相反的力；待测包覆药柱上设有传感器；弹载测试仪四周设有缓冲器。本发明通过设置缓冲器使弹载记录仪的过载降低到安全范围，保持弹载记录仪的完整性以及实验数据的有效性；本发明通过将测试弹头部更换为小型火箭发动机对测试弹施加反向推力来达到使测试弹速度快速下降的作用，防止弹体在炮射实验管末端因速度过高而受到破坏。

Description

具有反向缓冲的炮射测试弹及其测试装置

技术领域

本发明属于高过载发射测试领域，具体涉及一种具有反向缓冲的炮射测试弹及其测试装置。

背景技术

炮射导弹是一种由火炮发射，出膛后以火箭发动机助推增速的导弹。炮射导弹以其高初速，高效益，远射程等优点满足了现代战争的对弹药发展的新要求，并在近些年得以迅速发展。

在固体火箭弹发射时，往往存在高过载情况的发生，这些过载作用在药柱上会导致药柱的失效甚至破坏。为了得到发射时药柱的动态响应，需要开展炮射实验。炮射实验是研究高过载下药柱响应的一种实验，它能够很好的模拟炮射火箭弹发射初期的高过载情况。

但是在发射时的高过载可能会导致弹上测试设备的破坏，而且在回收时可能由于炮弹落地时速度过大导致弹体破坏导致设备出现故障。在实验中，为了保证弹上测试系统在测试结束后可以完整有效的得到测试数据，需要对弹上测试系统处的缓冲装置进行设计，并且改进弹体使弹体的速度尽快的下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有反向缓冲的炮射测试弹及其测试装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种具有反向缓冲的炮射测试弹，包括测试弹壳体，设置在测试弹壳体内部从上到下依次设置的反向缓冲器，配重块，弹载测试仪和待测包覆药柱；

所述反向缓冲器为小型可拆卸火箭发动机，小型可拆卸火箭发动机的喷管位于测试弹的前方，小型可拆卸火箭发动机为测试弹提供与发射方向相反的力；

所述待测包覆药柱上设有传感器，且所述待测包覆药柱在测试过程中不点燃；

所述配重块的重量可调，从而调节发射过载；

所述弹载测试仪四周设有缓冲器，所述弹载测试仪用于测试测试弹在发射过程中待测药柱的受力情况以及测试弹的过载大小。

进一步的，所述测试弹壳体由多段壳体螺纹连接组成，多段壳体依次为配重段壳体，测试舱段壳体和发动机段壳体。

进一步的，所述发动机段壳体下端螺纹连接有堵盖，堵盖为喷管形状的实心壳体；

所述小型可拆卸火箭发动机的喷管可更换，根据不同的推力大小和过载速度的要求调整喷管的类型。

进一步的，所述弹载测试仪四周的缓冲器包括轴向缓冲器，弹性叠片，径向缓冲器，反向缓冲器，缓冲垫，硬毛毡，金属支撑桶；

所述弹载测试仪设置在弹性叠片的上方，弹载测试仪上方设置硬毛毡，所述弹载测试仪、弹性叠片和硬毛毡设置在金属支撑桶内，弹载测试仪与金属支撑桶之间设有径向缓冲器；

所述金属支撑桶的下方设置轴向缓冲器，金属支撑桶的上方设置反向缓冲器，反向缓冲器上部设置缓冲垫。

进一步的，所述轴向缓冲器和反向缓冲器的材质为带孔的橡胶材料，孔内加入弹塑性填充材料；所述缓冲垫和径向缓冲器的材质为橡胶材料。

进一步的，所述弹性叠片和硬毛毡的直径等于金属支撑桶的内径。

进一步的，还包括弹头，弹头与配重段壳体螺纹连接，所述小型可拆卸火箭发动机设置在弹头内部，所述小型可拆卸火箭发动机与弹头螺纹连接。

进一步的，所述小型可拆卸火箭发动机内部设有药柱，小型可拆卸火箭发动机喷管处用橡胶密封塞封堵。

进一步的，所述待测包覆药柱，待测包覆药柱与堵盖之间设有缓冲垫，待测包覆药柱上端与发动机段壳体之间设有缓冲垫。

一种用于上述的炮射测试弹的测试装置，包括炮射试验管，所述炮射试验管内部一端放置炸药，所述炮射试验管的另一端设置有缓冲材料，炮射试验管靠近两端的侧壁上均设有开孔，靠近发射端的开孔的位置使得位于炮射试验管中的测试弹发射前测试弹到开孔的距离等于测试弹所用火炮的炮管长度，另一端的开孔设置在靠近缓冲材料的区域。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明通过轴向缓冲器、径向缓冲器以及反向缓冲器的组合使弹载记录仪的过载降低到安全范围，保持弹载记录仪的完整性以及实验数据的有效性。

(2)本发明通过将测试弹头部更换为小型火箭发动机对测试弹施加反向推力来达到使测试弹速度快速下降的作用，对于回收工作的进行有帮助，而且也能防止弹体在炮射实验管末端因速度过高而受到破坏。

(3)本发明弹上装载可调节配重块，可以模拟不同战斗部重量情况的实验。

(4)本发明设置了一种与测试弹配套的炮射实验管，此测试弹与炮射实验管配套使用，可以在实验场地较小的情况下达到完整回收测试弹的目的。

附图说明

图1为本发明的炮射测试弹示意图。

图2为本发明的图1中的弹载测试仪位置的剖面图。

图3为本发明的炮射试验管示意图。

附图标记说明：

1-堵盖，2-发动机段壳体，3-测试包覆药柱，4-缓冲垫，5-轴向缓冲器，6-弹性叠片，7-测试舱段壳体，8-配重段壳体，9-配重块，10-弹头，11-小型可拆卸火箭发动机，12-橡胶密封塞，13-药柱，14-缓冲垫，15-反向缓冲器，16-硬毛毡，17-径向缓冲器，18-弹载测试仪，19-金属支撑桶，20-缓冲垫，21-缓冲材料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明的一种带有缓冲的测试弹以及回收方法，如图1所示，包括喷管堵盖1、发动机段壳体2、测试包覆药柱3、缓冲垫4、轴向缓冲器5、弹性叠片6、测试舱段壳体7、配重段壳体8、配重块9、弹头10、小型可拆卸火箭发动机11、橡胶密封塞12、药柱13、缓冲垫14、反向缓冲器15、硬毛毡16、径向缓冲器17、弹载记录仪18、金属支撑桶19、缓冲垫20。

如图1所示，喷管堵盖1为金属材料制成，模拟喷管形状但为实心壳体，发射时可用堵塞将喷管孔封堵。发动机段壳体2由金属材料制成，喷管堵盖1与发动机段壳体2使用螺纹进行连接。

药柱3为待测包覆药柱，药柱3上贴有应变片，应变片可以使用线接式，通过在发动机段壳体2上开一个小孔接到弹载记录仪18处，应变片也可贴包覆层上，药柱上下方有缓冲垫4以及缓冲垫20。

测试舱段壳体7与发动机段壳体2间使用螺纹连接，测试舱段壳体7内放置弹载记录仪18，轴向缓冲器5、径向缓冲器17、反向缓冲器15、弹性叠片6、金属支撑桶19、缓冲垫14以及硬毛毡16。

轴向缓冲器5使用带内孔的橡胶材料制成，内孔可加入弹塑性填充材料，弹性叠片6可以使用橡胶、毛毡等常用缓冲材料组合而成。

弹载测试仪18安装在径向缓冲器17内，径向缓冲器17使用橡胶材料。

径向缓冲器17上方安装硬毛毡16。

径向缓冲器17、弹性叠片6以及硬毛毡16均放置在金属支撑桶19内。

反向缓冲器15在金属支撑桶上方，使用带孔的橡胶材料制作，与壳体间安装缓冲垫14进行缓冲，缓冲垫14使用橡胶材料制成。

测试舱段壳体7与配重段壳体8间使用螺纹连接。

配重段壳体8内为一配重块，可以模拟不同战斗部重量。进行多种情况的实验。

弹头10与配重段壳体8间使用螺纹连接。

弹头10内开螺纹孔，与小型可拆卸火箭发动机11螺纹连接。小型可拆卸火箭发动机11喷管处用橡胶密封塞12封堵。小型可拆卸火箭发动机11内部装药柱13以及延时点火装置，实验时，炮射瞬间延时点火装置开始计时，预设时间到达时延时点火装置开始工作，点燃药柱，发动机产生推力进行减速。

弹载记录仪18安装层截面如图2所示，从内到外依次为弹载测试仪18、径向缓冲器17、金属支撑桶19。

炮射实验管结构如图3所示，实验管开孔位置为原火炮炮管长度位置以及实验管末端缓冲材料21区域前，在实验管前端原炮管长度开孔保证在炮射实验时模拟正常炮射情况的压力状态，实验管末端开孔防止发射过程中炮射实验管中压力过大造成事故发生。

本发明的炮射测试弹的测试过程和原理如下：

炮射导弹在发射的过程中会存在极高的过载(10000g)，研究药柱在高过载情况下的结构响应需要在弹上安装测量元件，但弹载记录仪18在高过载情况下十分容易失效，故在弹载记录仪18安装的位置增加了轴向缓冲器5、径向缓冲器17以及反向缓冲器15。

炮射测试弹在发射测试时，炮射实验管内炸药爆炸产生燃气，炮膛压力迅速升高，炮膛压力作用在喷管堵盖1上，测试弹在压力作用下开始运动，由于弹体高速运动，弹体产生大于10000g以上的过载，过载弹体过载自下而上传递，过载传递到电子元件处先经轴向缓冲器5缓冲，带有内孔的橡胶通过压缩与变形，降低传递到上方的冲击力，高过载造成的应力波也能通过轴向缓冲器5、弹性叠片6的吸收降低至不会损伤电子仪器的程度。

当炮弹到达实验管前端开口处时，实验管内燃气压力通过管壁上的通孔释放，实验管内压力状态迅速下降，此时管内压力状态接近外部压力状态，模拟正常发射时炮弹出炮管时的压力状态。当炮弹失去炮膛压力以后，由于轴向缓冲器5的反弹以及过载的快速下降，弹载记录仪18会受到一个反向的冲击力，此时反向缓冲器15会产生形变降低弹载记录仪18受到的冲击力。同时硬毛毡16可以吸收由于高过载产生的部分应力波。

在炮弹通过实验管前端开孔位置时以后，高过载状态已经结束，需要使弹体的速度尽快的降低，便于回收。此时延时点火装置到达预设时间开始工作，点燃药柱14，小型火箭发动机11工作，产生反向推力进行减速，炮弹在反向发动机的推力作用下，迅速减速，最终到达缓冲材料区时撞击缓冲材料21，测试弹回收完毕。

Claims (10)

1.一种具有反向缓冲的炮射测试弹，其特征在于，包括测试弹壳体，设置在测试弹壳体内部从上到下依次设置的反向缓冲器，配重块，弹载测试仪和待测包覆药柱；

所述反向缓冲器为小型可拆卸火箭发动机(11)，小型可拆卸火箭发动机(11)的喷管位于测试弹的前方，小型可拆卸火箭发动机(11)为测试弹提供与发射方向相反的力；

所述待测包覆药柱上设有传感器，且所述待测包覆药柱在测试过程中不点燃；

所述配重块的重量可调，从而调节发射过载；

所述弹载测试仪四周设有缓冲器，所述弹载测试仪用于测试测试弹在发射过程中待测药柱的受力情况以及测试弹的过载大小。

2.根据权利要求1所述的炮射测试弹，其特征在于，所述测试弹壳体由多段壳体螺纹连接组成，多段壳体依次为配重段壳体(8)，测试舱段壳体(7)和发动机段壳体(2)。

3.根据权利要求2所述的炮射测试弹，其特征在于，所述发动机段壳体(2)下端螺纹连接有堵盖(1)，堵盖(1)为喷管形状的实心壳体；

所述小型可拆卸火箭发动机(11)的喷管可更换，根据不同的推力大小和过载速度的要求调整喷管的类型。

4.根据权利要求2所述的炮射测试弹，其特征在于，所述弹载测试仪四周的缓冲器包括轴向缓冲器(5)，弹性叠片(6)，径向缓冲器(17)，反向缓冲器(15)，缓冲垫(14)，硬毛毡(16)，金属支撑桶(19)；

所述弹载测试仪(18)设置在弹性叠片(6)的上方，弹载测试仪(18)上方设置硬毛毡(16)，所述弹载测试仪(18)、弹性叠片(6)和硬毛毡(16)设置在金属支撑桶(19)内，弹载测试仪(18)与金属支撑桶(19)之间设有径向缓冲器(17)；

所述金属支撑桶(19)的下方设置轴向缓冲器(5)，金属支撑桶(19)的上方设置反向缓冲器(15)，反向缓冲器(15)上部设置缓冲垫(14)。

5.根据权利要求4所述的炮射测试弹，其特征在于，所述轴向缓冲器(5)和反向缓冲器(15)的材质为带孔的橡胶材料，孔内加入弹塑性填充材料；所述缓冲垫(14)和径向缓冲器(17)的材质为橡胶材料。

6.根据权利要求5所述的炮射测试弹，其特征在于，所述弹性叠片(6)和硬毛毡(16)的直径等于金属支撑桶(19)的内径。

7.根据权利要求4所述的炮射测试弹，其特征在于，还包括弹头(10)，弹头(10)与配重段壳体(8)螺纹连接，所述小型可拆卸火箭发动机(11)设置在弹头(10)内部，所述小型可拆卸火箭发动机(11)与弹头(10)螺纹连接。

8.根据权利要求5所述的炮射测试弹，其特征在于，所述小型可拆卸火箭发动机(11)内部设有药柱(13)，小型可拆卸火箭发动机(11)喷管处用橡胶密封塞(12)封堵。

9.根据权利要求1所述的炮射测试弹，其特征在于，所述待测包覆药柱(3)，待测包覆药柱(3)与堵盖(1)之间设有缓冲垫(20)，待测包覆药柱(3)上端与发动机段壳体(2)之间设有缓冲垫(4)。

10.一种用于权利要求1-9任一项所述的炮射测试弹的测试装置，其特征在于，包括炮射试验管，所述炮射试验管内部一端放置炸药，所述炮射试验管的另一端设置有缓冲材料(21)，炮射试验管靠近两端的侧壁上均设有开孔，靠近发射端的开孔的位置使得位于炮射试验管中的测试弹发射前测试弹到开孔的距离等于测试弹所用火炮的炮管长度，另一端的开孔设置在靠近缓冲材料的区域。

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