CN112179223B - 弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，涉及硬目标侵彻引信起爆策略研究技术领域。弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，包括撞击柱和设有空腔的筒体，筒体的一端为锥形，筒体的另一端设有与空腔连通的开口；撞击柱一端设于空腔，撞击柱与筒体之间设有应力测量组件；应力测量组件设于空腔，应力测量组件的一端与筒体相抵，应力测量组件的另一端与撞击柱相抵。采用本发明，实现了弹体侵彻多层硬目标的实验模拟并获得了弹体侵彻多层靶板的侵彻过程应力信号，为多层硬目标的引信起爆策略技术发展提供了新的研究手段。

Description

弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置

技术领域

本发明涉及硬目标侵彻引信起爆策略研究技术领域，具体而言，涉及弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置。

背景技术

随着军事科技的发展，现代武器的威力和打击精度日益提升。为有效打击高价值目标如指挥控制中心、弹药库、机库、航母等，硬目标侵彻武器应运而生。在硬目标侵彻武器的发展中，引信的起爆控制技术至关重要。对于多层复杂硬目标的情况，选择合适的起爆策略是战斗部发挥最大毁伤效能的关键。

目前，对于多层硬目标的引信起爆策略研究主要采用靶场实验和仿真模拟实验手段。靶场实验能够准确、真实地获取侵彻过程引信的状态参数，是引信起爆技术研究的有效手段。然而，靶场试验成本高、试验周期长、弹药的回收存在危险性；相比之下，利用实验室仿真数据模拟弹体侵彻过程中引信的状态参数具有简单、高效的优势，但仿真模拟结果与实际情况存在一定的差距，并且无法获得侵彻过程的全部完整信息，因此限制了该方法在硬目标侵彻引信控制技术研究的应用。

鉴于现有存在的弊端，有必要设计一种能够真实模拟弹体侵彻多层硬目标层数感知模拟实验装置，为多层硬目标的引信起爆策略提供更为简单、有效的研究手段。

发明内容

本发明的目的在于提供弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，其实现了弹体侵彻多层硬目标的实验模拟并获得了弹体侵彻多层靶板的侵彻过程应力信号，为多层硬目标的引信起爆策略技术发展提供了新的研究手段。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，包括撞击柱和设有空腔的筒体，筒体的一端为锥形，筒体的另一端设有与空腔连通的开口；撞击柱一端设于空腔，撞击柱与筒体之间设有应力测量组件；应力测量组件设于空腔，应力测量组件的一端与筒体相抵，应力测量组件的另一端与撞击柱相抵。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述应力测量组件包括压电陶瓷，压电陶瓷设有正极和负极；正极贴附有第一铜电极，负极贴附有第二铜电极，第一铜电极和第二铜电极均连接有导线。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述筒体内侧壁设有用于容纳导线的容纳槽，导线远离压电陶瓷的一端设于筒体外。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述应力测量组件与筒体之间、应力测量组件与撞击柱之间均设有绝缘层。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述绝缘层采用环氧树脂。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述还包括用于固定撞击柱的固定套筒，固定套筒套设于撞击柱侧壁，固定套筒与筒体可拆卸连接。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述固定套筒内侧壁设有内螺纹，筒体远离锥形的一端外侧壁设有与内螺纹配合的外螺纹。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述固定套筒与撞击柱之间设有弹性垫，弹性垫一侧壁与固定套筒内侧壁相抵，弹性垫另一侧壁与撞击柱外侧壁相抵。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述筒体锥形一端的锥度为60°。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述撞击柱和筒体均采用不锈钢制成。

相对于现有技术，本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明实施例提供弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，包括撞击柱和设有空腔的筒体，筒体的一端为锥形，筒体的另一端设有与空腔连通的开口；撞击柱一端设于空腔，撞击柱与筒体之间设有应力测量组件；应力测量组件设于空腔，应力测量组件的一端与筒体相抵，应力测量组件的另一端与撞击柱相抵。

实际使用时，将筒体和撞击柱水平放置，用撞击杆推动撞击柱移动，进而推动筒体锥形的一端移动撞向多层靶板，模拟弹丸撞击的过程；在筒体锥形的一端撞在多层靶板的时刻起，由于整个实验装置前面是靶板的阻力，后面是撞击杆的推力，此时位于空腔内的应力测量组件受到撞击柱的推力和筒体的阻力，因此应力测量组件将测量到的应力传输出来并通过计算机分析即可。

如此实现了弹体侵彻多层硬目标的实验模拟并获得了弹体侵彻多层靶板的侵彻过程应力信号，为多层硬目标的引信起爆策略技术发展提供了新的研究手段。

而且本发明的模拟实验装置结构简单，容易实现，实验成本低、实验周期短；日常维护简单且容易更换、具有较好的灵活性，实验结果稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的模拟实验装置的剖视图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本发明实施例提供的筒体的剖视图；

图4为本发明实施例提供的应力测量组件的剖视图；

图5为本发明实施例提供的固定套筒的剖视图。

图标：1-筒体；2-开口；3-空腔；4-撞击柱；5-压电陶瓷；6-第一铜电极；7-第二铜电极；8-导线；9-绝缘层；10-固定套筒；11-内螺纹；12-外螺纹；13-弹性垫；14-容纳槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对的水平或竖直，而是可以稍微的倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微的倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1-图4，图1所示为本发明实施例提供的模拟实验装置的剖视图；图2所示为图1中A处的放大图；图3所示为本发明实施例提供的筒体1的剖视图；图4所示为本发明实施例提供的应力测量组件的剖视图。

本实施例提供弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，包括撞击柱4和设有空腔3的筒体1，筒体1的一端为锥形，筒体1的另一端设有与空腔3连通的开口2；撞击柱4一端设于空腔3，撞击柱4与筒体1之间设有应力测量组件；应力测量组件设于空腔3，应力测量组件的一端与筒体1相抵，应力测量组件的另一端与撞击柱4相抵。

实际使用时，将筒体1和撞击柱4水平放置，用撞击杆推动撞击柱4移动，进而推动筒体1锥形的一端移动撞向多层靶板，模拟弹丸撞击的过程；在筒体1锥形的一端撞在多层靶板的时刻起，由于整个实验装置前面是靶板的阻力，后面是撞击杆的推力，此时位于空腔3内的应力测量组件受到撞击柱4的推力和筒体1的阻力，因此应力测量组件将测量到的应力传输出来并通过计算机分析即可。

如此实现了弹体侵彻多层硬目标的实验模拟并获得了弹体侵彻多层靶板的侵彻过程应力信号，为多层硬目标的引信起爆策略技术发展提供了新的研究手段。

而且本发明的模拟实验装置结构简单，容易实现，实验成本低、实验周期短；日常维护简单且容易更换、具有较好的灵活性，实验结果稳定可靠。

可选地，本实施例是基于霍普金森压杆加载系统实施的，通过霍普金森压杆加载系统中的霍普金森撞击杆推动撞击柱4移动，进而推动筒体1锥形的一端移动撞向多层靶板，模拟弹丸撞击的过程。本实施例的靶板竖直设置。可选地，本实施例的筒体1横截面为圆形，如此能更好的模拟尖头弹丸。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述应力测量组件包括压电陶瓷5，压电陶瓷5设有正极和负极；正极贴附有第一铜电极6，负极贴附有第二铜电极7，第一铜电极6和第二铜电极7均连接有导线8。

压电陶瓷5是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料，压电陶瓷5利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性。

如此在试验时，位于空腔3内的压电陶瓷5受到撞击柱4的推力和筒体1的阻力，压电陶瓷5内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应，如此变化的电荷通过第一铜电极6和第二铜电极7传输，并由导线8传输到外部的计算机等处理设备，计算机等处理设备采集压电陶瓷5的电压输出信号的峰值数，实现对模拟实验装置撞击多层靶板的层数判断。可选地，本实施例的压电陶瓷5采用PZT系列的陶瓷。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述筒体1内侧壁设有用于容纳导线8的容纳槽14，导线8远离压电陶瓷5的一端设于筒体1外。

本发明通过筒体1内侧壁设有用于容纳导线8的容纳槽14，导线8远离压电陶瓷5的一端设于筒体1外，如此便于将导线8放置于容纳槽14中，防止在试验过程中导线8影响撞击柱4相对于筒体1的移动，增加试验数据的准确性。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述应力测量组件与筒体1之间、应力测量组件与撞击柱4之间均设有绝缘层9。

本发明通过应力测量组件与筒体1之间、应力测量组件与撞击柱4之间均设有绝缘层9，如此将应力测量组件与周围的器件绝缘，防止应力测量组件周围的器件对应力测量组件测量的数据造成影响，进一步增加试验数据的准确性。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述绝缘层9采用环氧树脂。环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称，环氧树脂是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。环氧树脂具有优良的物理机械和电绝缘性能，能起到良好的绝缘效果，而且环氧树脂与各种材料的粘接性能良好，便于环氧树脂附着在应力测量组件上不掉落。可选地，本实施例的筒体1与应力测量组件和撞击柱4之间的缝隙也填充有环氧树脂，如此便于对应力测量组件和撞击柱4进行固定。

请参照图5，图5所示为本发明实施例提供的固定套筒10的剖视图。如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述还包括用于固定撞击柱4的固定套筒10，固定套筒10套设于撞击柱4侧壁，固定套筒10与筒体1可拆卸连接。

本发明通过设置固定套筒10，固定套筒10套设于撞击柱4侧壁，固定套筒10与筒体1可拆卸连接，如此将撞击柱4一端安装在空腔3内部后，通过固定套筒10套设于撞击柱4侧壁，然后将固定套筒10安装在筒体1上，进一步增加了试验过程中撞击柱4的稳定性，防止撞击柱4偏移。当试验完毕后，将固定套筒10从筒体1上拆分下来即可，便于操作。

可选地，本实施例的固定套筒10内侧壁设有容纳导线8的凹槽，导线8嵌入凹槽内，导线8远离应力测量组件的一端设于固定套筒10外部，如此防止在试验过程中导线8影响撞击柱4相对于筒体1的移动，增加试验数据的准确性。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述固定套筒10内侧壁设有内螺纹11，筒体1远离锥形的一端外侧壁设有与内螺纹11配合的外螺纹12。

本发明通过固定套筒10内侧壁设有内螺纹11，筒体1远离锥形的一端外侧壁设有与内螺纹11配合的外螺纹12，如此在筒体1上安装固定套筒10时，便于通过固定套筒10的内螺纹11旋紧在筒体1的外螺纹12上，实现固定套筒10与筒体1连接固定；当试验完毕后，也便于从筒体1上旋出固定套筒10。

需要说明的是，固定套筒10与筒体1通过螺纹连接只是本实施例的一种优选的实施方式，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，固定套筒10与筒体1也可通过卡接、粘接等方式连接，并不局限于此。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述固定套筒10与撞击柱4之间设有弹性垫13，弹性垫13一侧壁与固定套筒10内侧壁相抵，弹性垫13另一侧壁与撞击柱4外侧壁相抵。

由于在试验时，是通过撞击杆推动撞击柱4移动，进而推动筒体1锥形的一端移动撞向多层靶板，模拟弹丸撞击的过程，因此在筒体1锥形的一端撞击靶板前，由于撞击杆的推动，撞击柱4容易相对于筒体1产生位移，进而影响试验数据的准确性。

本发明通过设置固定套筒10与撞击柱4之间设有弹性垫13，弹性垫13一侧壁与固定套筒10内侧壁相抵，弹性垫13另一侧壁与撞击柱4外侧壁相抵，如此，由于弹性垫13具有弹性，能使撞击柱4相对于筒体1固定更加稳定，防止在撞击杆推动撞击柱4的过程中撞击柱4相对于筒体1产生位移，提高试验数据的准确性。

当筒体1锥形的一端移动撞向多层靶板时，由于速度快，再加上撞击杆的推动，此时撞击柱4会相对于筒体1产生位移，此时弹性垫13对撞击柱4的摩擦力可忽略不计。可选地，本实施例的弹性垫13采用橡胶垫，橡胶垫的厚度大于固定套筒10内侧壁与撞击柱4外侧壁之间的距离。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述筒体1锥形一端的锥度为60°。本发明通过设置筒体1锥形一端的锥度为60°，如此便于更好的模拟尖头弹丸，增加模拟实验装置测量数据的精准性。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述撞击柱4和筒体1均采用不锈钢制成。不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢。不锈钢硬度大，便于模拟弹头，而且不锈钢耐腐蚀，本发明通过设置撞击柱4和筒体1均采用不锈钢制成，如此可使本模拟实验装置不易腐蚀，实用寿命更长。

需要说明的是，撞击柱4和筒体1均采用不锈钢制成只是本实施例的一种优选的实施方式，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，撞击柱4和筒体1也可采用其他材料制成，比如钨钢等。

综上，本发明的实施例提供弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，包括撞击柱4和设有空腔3的筒体1，筒体1的一端为锥形，筒体1的另一端设有与空腔3连通的开口2；撞击柱4一端设于空腔3，撞击柱4与筒体1之间设有应力测量组件；应力测量组件设于空腔3，应力测量组件的一端与筒体1相抵，应力测量组件的另一端与撞击柱4相抵。

实际使用时，将筒体1和撞击柱4水平放置，用撞击杆推动撞击柱4移动，进而推动筒体1锥形的一端移动撞向多层靶板，模拟弹丸撞击的过程；在筒体1锥形的一端撞在多层靶板的时刻起，由于整个实验装置前面是靶板的阻力，后面是撞击杆的推力，此时位于空腔3内的应力测量组件受到撞击柱4的推力和筒体1的阻力，因此应力测量组件将测量到的应力传输出来并通过计算机分析即可。

如此实现了弹体侵彻多层硬目标的实验模拟并获得了弹体侵彻多层靶板的侵彻过程应力信号，为多层硬目标的引信起爆策略技术发展提供了新的研究手段。

而且本发明的模拟实验装置结构简单，容易实现，实验成本低、实验周期短；日常维护简单且容易更换、具有较好的灵活性，实验结果稳定可靠。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，其特征在于：包括撞击柱和设有空腔的筒体，所述筒体的一端为锥形，所述筒体的另一端设有与所述空腔连通的开口；所述撞击柱一端设于所述空腔，所述撞击柱与所述筒体之间设有应力测量组件；所述应力测量组件设于所述空腔，所述应力测量组件的一端与所述筒体相抵，所述应力测量组件的另一端与所述撞击柱相抵；

所述应力测量组件包括压电陶瓷，所述压电陶瓷设有正极和负极；所述正极贴附有第一铜电极，所述负极贴附有第二铜电极，所述第一铜电极和所述第二铜电极均连接有导线。

2.根据权利要求1所述的弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，其特征在于：所述筒体内侧壁设有用于容纳所述导线的容纳槽，所述导线远离所述压电陶瓷的一端设于所述筒体外。

3.根据权利要求1所述的弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，其特征在于：所述应力测量组件与所述筒体之间、所述应力测量组件与所述撞击柱之间均设有绝缘层。

4.根据权利要求3所述的弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，其特征在于：所述绝缘层采用环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，其特征在于：还包括用于固定所述撞击柱的固定套筒，所述固定套筒套设于所述撞击柱侧壁，所述固定套筒与所述筒体可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，其特征在于：所述固定套筒内侧壁设有内螺纹，所述筒体远离锥形的一端外侧壁设有与所述内螺纹配合的外螺纹。

7.根据权利要求5所述的弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，其特征在于：所述固定套筒与所述撞击柱之间设有弹性垫，所述弹性垫一侧壁与所述固定套筒内侧壁相抵，所述弹性垫另一侧壁与所述撞击柱外侧壁相抵。

8.根据权利要求1所述的弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，其特征在于：所述筒体锥形一端的锥度为60°。

9.根据权利要求1所述的弹体侵彻多层硬目标计层感知模拟实验装置，其特征在于：所述撞击柱和所述筒体均采用不锈钢制成。

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