CN118067541A - 油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置及方法，包括一对设置在地面上的竖向支撑，竖向支撑的顶部之间设置有横向支撑，所述的横向支撑底部中间设置有第一绞盘，第一绞盘的底部通过第一钢索连接有第一力传感器；还包括固定在地面上的油箱底座，油箱底座上固定有油箱模拟靶，油箱模拟靶顶部的横向两侧壁上设置有多对对称的吊耳；通过调节第一绞盘与第二绞盘可以分别对油箱模拟靶迎弹面施加拉力、对背弹面施加压力，综合效果等效于弯矩加载，为弯矩加载工况下高速破片冲击油箱模拟靶试验提供了加载手段。通过第一力传感器和第二力传感器能够实时反馈加载状态，实现了油箱弯矩的灵活加载，具有操作简单、控制精准的优点。
Description
技术领域
本发明属于毁伤评估测试与评估领域，涉及弯矩加载装置，具体是一种油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置及方法。
背景技术
燃油系统广泛分布于飞机机身、机翼结构之中，油箱则是燃油系统中的重要组成部分，在战场环境下极易受到弹丸或战斗部破片打击而引燃或引爆油气混合物，造成飞机严重毁伤。Moussa等研究表明，弹丸在油箱纯液相区域运动时不会发生燃烧，而弹丸进入气相区域时，在一定油气浓度下会引燃油气空间。
当前，针对油箱引燃效应的研究以试验为主。肖统超等开展了不同破片对飞机油箱的引燃效果试验，发现反应破片比钨球破片、穿燃破片具有更强的毁伤能力；王海福等通过弹道枪试验研究了弹丸引燃航空煤油的效果，结果表明活性弹丸比钨合金弹丸具有更强的引燃能力；梁斌等初步建立了3种毁伤元对于飞机油箱引燃概率。上述试验研究均针对不施加外部载荷的油箱，而飞机在飞行条件下，油箱作为机翼中的结构件之一，机翼所受升力产生的弯矩会作用于油箱结构之上，影响弹丸或破片对机翼油箱壁板的毁伤效果，进而可能影响油箱的引燃效果。目前，由于缺少纯弯矩加载方案、加载装置容易影响弹道枪试验的安全性，研究人员尚未对弯矩加载工况下飞机机翼油箱毁伤效应试验开展研究，因此，亟需设计一种适用于外场试验、加载弯矩可调节、不影响破片冲击加载的油箱模拟靶破片撞击试验可调式弯矩加载装置。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置及方法，解决现有技术中缺少适用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，包括一对设置在地面上的竖向支撑，所述的竖向支撑的顶部之间设置有横向支撑，其特征在于，所述的横向支撑底部中间设置有第一绞盘，所述的第一绞盘的底部通过第一钢索连接有第一力传感器；
还包括固定在地面上的油箱底座，所述的油箱底座上固定有油箱模拟靶，所述的油箱模拟靶顶部的横向两侧壁上设置有多对对称的吊耳；
所述的油箱模拟靶的迎弹面和背弹面的中部均开着有油箱壁板安装槽，所述的油箱壁板安装槽中安装有油箱壁板；
所述的油箱模拟靶上靠近迎弹面一侧的一对吊耳中共同设置有第二钢索，所述的第二钢索两端与所述的第一力传感器共同连接；所述的油箱模拟靶上靠近背弹面一侧的一对吊耳中共同设置有第三钢索，所述的第三钢索的两端绕过固定在地面上的定滑轮后共同连接有第二力传感器的一端；
还包括绞盘底座，所述的绞盘底座上安装有第二绞盘，所述的第二绞盘上设置有第四钢索的一端，所述的第四钢索的第一端与所述的第二力传感器的另一端连接。
本发明还包括以下技术特征：
所有所述的竖向支撑的底部外侧均设置有多个第一斜支撑。
所述的横向支撑与两侧的竖向支撑之间设置有第二斜支撑。
所述的油箱模拟靶底部的横向两侧壁上设置有多个对称的三角板，所述的油箱模拟靶通过三角板固定在油箱底座顶部。
所述的绞盘底座为“U”形槽钢，开口向下。
所述的油箱底座为一对对称设置的“U”形槽钢，二者开口相背。
所述的油箱壁板安装槽为矩形凹槽。
所述的油箱壁板安装槽的边缘设置有螺栓孔。
所述的油箱壁板安装槽的深度与所述的油箱壁板的厚度相同。
一种可调式弯矩加载装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一，将待试验油箱壁板安装于油箱壁板安装槽中，然后打开油箱模拟靶的上端开关，将油液加注入油箱模拟靶中，加注完成后关闭开关；
步骤二，转动第一绞盘和第二绞盘的把手，对油箱模拟靶的迎弹面和背弹面分别施加拉力和压力，当第一力传感器和第二力传感器连接的外部计算机显示的受力大小均为预计值时，将第一绞盘和第二绞盘固定，保持施加的力大小不变；
步骤三，使用弹道枪发射一枚一定规格的破片，使该破片以一定速度垂直入射油箱壁板，记录油箱壁板毁伤情况，以及油液/气的燃烧情况；
步骤四，反向转动第一绞盘和第二绞盘的把手，卸去油箱模拟靶所受力载荷，并卸除油箱壁板
步骤五，根据试验工况需求，选取新的油箱壁板，重复执行步骤一～步骤四，直至完成所有试验工况。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
(Ⅰ)本发明通过调节第一绞盘与第二绞盘可以分别对油箱模拟靶迎弹面施加拉力、对背弹面施加压力，综合效果等效于弯矩加载，为弯矩加载工况下高速破片冲击油箱模拟靶试验提供了加载手段。
(Ⅱ)本发明中通过第一力传感器和第二力传感器能够实时反馈加载状态，实现了油箱弯矩的灵活加载，具有操作简单、控制精准的优点。
(Ⅲ)本发明的弯矩加载装置避开了破片冲击弹道，预留了充足的射击和操作空间，具有很好的安全性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的部分结构的侧视示意图；
图3为本发明的油箱模拟靶的结构示意图；
图4为本发明的实施例的示意图。
图中各个标号的含义为：1-竖向支撑，2-横向支撑，3-第一绞盘，4-第一钢索，5-第一力传感器，6-油箱底座，7-油箱模拟靶，8-吊耳，9-油箱壁板安装槽，10-油箱壁板，11-第二钢索，12-第三钢索，13-定滑轮，14-第二力传感器，15-绞盘底座，16-第二绞盘，17-第四钢索，18-第一斜支撑，19-第二斜支撑，20-三角板，21-螺栓孔。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
需要说明的是，本发明中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
本发明给出了一种用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，如图1至图3所示，包括一对设置在地面上的竖向支撑1，竖向支撑1的顶部之间设置有横向支撑2，横向支撑2底部中间设置有第一绞盘3，第一绞盘3的底部通过第一钢索4连接有第一力传感器5；
还包括固定在地面上的油箱底座6，油箱底座6上固定有油箱模拟靶7，油箱模拟靶7顶部的横向两侧壁上设置有多对对称的吊耳8；
油箱模拟靶7的迎弹面和背弹面的中部均开着有油箱壁板安装槽9，油箱壁板安装槽9中安装有油箱壁板10；
油箱模拟靶7上靠近迎弹面一侧的一对吊耳8中共同设置有第二钢索11，第二钢索11两端与第一力传感器5共同连接；油箱模拟靶7上靠近背弹面一侧的一对吊耳8中共同设置有第三钢索12，第三钢索12的两端绕过固定在地面上的定滑轮13后共同连接有第二力传感器14的一端；
还包括绞盘底座15，绞盘底座15上安装有第二绞盘16，第二绞盘16上设置有第四钢索17的一端，第四钢索17的第一端与第二力传感器14的另一端连接。
上述技术方案中，通过调节第一绞盘与第二绞盘可以分别对油箱模拟靶迎弹面施加拉力、对背弹面施加压力，综合效果等效于弯矩加载，为弯矩加载工况下高速破片冲击油箱模拟靶试验提供了加载手段；通过第一力传感器和第二力传感器能够实时反馈加载状态，实现了油箱弯矩的灵活加载，具有操作简单、控制精准的优点；此外，避开了破片冲击弹道，预留了充足的射击和操作空间，具有很好的安全性。
所有竖向支撑1的底部外侧均设置有多个第一斜支撑18。
横向支撑2与两侧的竖向支撑1之间设置有第二斜支撑19。
油箱模拟靶7底部的横向两侧壁上设置有多个对称的三角板20，油箱模拟靶7通过三角板20固定在油箱底座6顶部。
绞盘底座15为“U”形槽钢，开口向下。
油箱底座6为一对对称设置的“U”形槽钢，二者开口相背。
油箱壁板安装槽9为矩形凹槽。
油箱壁板安装槽9的边缘设置有螺栓孔21。
油箱壁板安装槽9的深度与油箱壁板10的厚度相同，保证了油箱壁板10与油箱模拟靶7表面齐平.
本发明还给出了一种可调式弯矩加载装置的使用方法，具体包括以下步骤：
步骤一，将待试验油箱壁板10安装于油箱壁板安装槽9中，然后打开油箱模拟靶7的上端开关，将油液加注入油箱模拟靶7中，加注完成后关闭开关；
步骤二，转动第一绞盘3和第二绞盘16的把手，对油箱模拟靶7的迎弹面和背弹面分别施加拉力和压力，当第一力传感器5和第二力传感器14连接的外部计算机显示的受力大小均为预计值时，将第一绞盘3和第二绞盘16固定，保持施加的力大小不变；
步骤三，使用弹道枪发射一枚一定规格的破片，使该破片以一定速度垂直入射油箱壁板10，记录油箱壁板毁伤情况，以及油液/气的燃烧情况；
步骤四，反向转动第一绞盘3和第二绞盘16的把手，卸去油箱模拟靶7所受力载荷，并卸除油箱壁板10；
步骤五，根据试验工况需求，选取新的油箱壁板10，重复执行步骤一～步骤四，直至完成所有试验工况。
实施例：
本实施例给出了一种油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置及方法，一个半充油油箱模拟靶尺寸为350mm×350mm×1500mm，在迎弹面和背弹面各施加1000N的力，一枚Φ10mm的钨球破片以1400m/s的速度对其冲击，如图4所示，记录油箱壁板毁伤情况以及油箱内油液/气燃烧情况。对油箱模拟靶卸去力载荷后，拆除损伤壁板，根据试验工况重新安装油箱壁板，重新对油箱模拟靶施加一定值的弯矩，并以一定规格破片以一定速度入射油箱模拟靶，如此循环往复，直至全部试验工况完成。
Claims (10)
1.一种用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，包括一对设置在地面上的竖向支撑(1)，所述的竖向支撑(1)的顶部之间设置有横向支撑(2)，其特征在于，所述的横向支撑(2)底部中间设置有第一绞盘(3)，所述的第一绞盘(3)的底部通过第一钢索(4)连接有第一力传感器(5)；
还包括固定在地面上的油箱底座(6)，所述的油箱底座(6)上固定有油箱模拟靶(7)，所述的油箱模拟靶(7)顶部的横向两侧壁上设置有多对对称的吊耳(8)；
所述的油箱模拟靶(7)的迎弹面和背弹面的中部均开着有油箱壁板安装槽(9)，所述的油箱壁板安装槽(9)中安装有油箱壁板(10)；
所述的油箱模拟靶(7)上靠近迎弹面一侧的一对吊耳(8)中共同设置有第二钢索(11)，所述的第二钢索(11)两端与所述的第一力传感器(5)共同连接；所述的油箱模拟靶(7)上靠近背弹面一侧的一对吊耳(8)中共同设置有第三钢索(12)，所述的第三钢索(12)的两端绕过固定在地面上的定滑轮(13)后共同连接有第二力传感器(14)的一端；
还包括绞盘底座(15)，所述的绞盘底座(15)上安装有第二绞盘(16)，所述的第二绞盘(16)上设置有第四钢索(17)的一端，所述的第四钢索(17)的第一端与所述的第二力传感器(14)的另一端连接；
所述的第一力传感器(5)和第二力传感器(14)分别与外部的计算机连接。
2.如权利要求1所述的用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，其特征在于，所有所述的竖向支撑(1)的底部外侧均设置有多个第一斜支撑(18)。
3.如权利要求1所述的用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，其特征在于，所述的横向支撑(2)与两侧的竖向支撑(1)之间设置有第二斜支撑(19)。
4.如权利要求1所述的用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，其特征在于，所述的油箱模拟靶(7)底部的横向两侧壁上设置有多个对称的三角板(20)，所述的油箱模拟靶(7)通过三角板(20)固定在油箱底座(6)顶部。
5.如权利要求1所述的用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，其特征在于，所述的绞盘底座(15)为“U”形槽钢，开口向下。
6.如权利要求1所述的用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，其特征在于，所述的油箱底座(6)为一对对称设置的“U”形槽钢，二者开口相背。
7.如权利要求1所述的用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，其特征在于，所述的油箱壁板安装槽(9)为矩形凹槽。
8.如权利要求1所述的用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，其特征在于，所述的油箱壁板安装槽(9)的边缘设置有螺栓孔(21)。
9.如权利要求1所述的用于油箱模拟靶破片撞击试验的可调式弯矩加载装置，其特征在于，所述的油箱壁板安装槽(9)的深度与所述的油箱壁板(10)的厚度相同。
10.一种可调式弯矩加载装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一，将待试验油箱壁板(10)安装于油箱壁板安装槽(9)中，然后打开油箱模拟靶(7)的上端开关，将油液加注入油箱模拟靶(7)中，加注完成后关闭开关；
步骤二，转动第一绞盘(3)和第二绞盘(16)的把手，对油箱模拟靶(7)的迎弹面和背弹面分别施加拉力和压力，当第一力传感器(5)和第二力传感器(14)连接的外部计算机显示的受力大小均为预计值时，将第一绞盘(3)和第二绞盘(16)固定，保持施加的力大小不变；
步骤三，使用弹道枪发射一枚一定规格的破片，使该破片以一定速度垂直入射油箱壁板(10)，记录油箱壁板毁伤情况，以及油液/气的燃烧情况；
步骤四，反向转动第一绞盘(3)和第二绞盘(16)的把手，卸去油箱模拟靶(7)所受力载荷，并卸除油箱壁板(10)；
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