CN213148622U - 一种基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，技术方案是，牵引座内开有口部与入射杆正对的滑动通道，滑动通道内设置有沿入射杆轴向前后滑动的牵引板，入射杆靠近牵引座的一端套连有第一连接卡箍，第一连接卡箍与牵引板之间连接有第一牵引杆，透射杆靠近缓冲支座的一端套连有第二连接卡箍，第二连接卡箍与缓冲支座固定部分之间连接有第二牵引杆，所述子弹电磁发射器为双向发射且发射方向与入射杆同轴，本实用新型通过两套双向拉压同体霍普金森装置呈十字交叉布置，可进行单向压、单向拉、双向压、双向拉，并可拉、压同杆，有效的模拟分析防御工事材料在遭受炮弹轰击时产生的外部压力与内部张力作用下的动态力学性能。

Description

一种基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置

技术领域

本实用新型涉及测试材料动态力学性能测试装置，特别是一种基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置。

背景技术

由于现代科技飞速发展，尤其是材料生产工艺的进步，各种新型复合装甲、陶瓷装甲、反作用力装甲的出现，使武装车辆和舰船的战场生存能力日益提高，对穿破甲技术日益增强。在这样的背景下，对于战事防御工事挑战日益严峻。鉴于上述原因，模拟分析防御工事材料在遭受炮弹轰击时产生的外部压力与内部张力作用下的动态力学性能势在必行，而现有霍普金森压杆装置大多采用气动方式加载,这种加载方式存在以下不足：①加载应变率不稳定；②子弹速度慢，无法模拟在遭受炮弹轰击时产生的外部压力与内部张力作用下的动态力学性能；③无法同步控制双向加载；④无法做到拉压同杆。因此，本实用新型研发的一种基于电磁发射双向拉压同体霍普金森装置可有效的模拟分析防御工事材料在遭受炮弹轰击时产生的外部压力与内部张力作用下的动态力学性能。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，可有效的模拟分析防御工事材料在遭受炮弹轰击时产生的外部压力与内部张力作用下的动态力学性能。

本实用新型解决的技术方案是：一种基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，其包括底座和依次固定在底座上的牵引座、子弹电磁发射器、用于调节入射杆位置并对其进行定位导向的第一导向支架、用于调节透射杆位置并对其进行定位导向的第二导向支架、用于调节缓冲杆位置并对其进行定位导向的第三导向支架以及缓冲支座，所述第一导向支架内装有入射杆，所述第二导向支架内装有与入射杆同轴的透射杆，所述牵引座内开有口部与入射杆正对的滑动通道，滑动通道内设置有沿入射杆轴向前后滑动的牵引板，入射杆靠近牵引座的一端套连有第一连接卡箍，第一连接卡箍与牵引板之间连接有第一牵引杆，透射杆靠近缓冲支座的一端套连有第二连接卡箍，第二连接卡箍与缓冲支座固定部分之间连接有第二牵引杆，所述子弹电磁发射器为双向发射且发射方向与入射杆同轴。

优选的，所述子弹电磁发射器包括发射筒，子弹装在发射筒中心的发射腔内，发射腔两端分别设置有朝向发射筒两端口部延伸的子弹加速通道，发射腔两侧的子弹加速通道上分别均布有用于吸附子弹朝向牵引板方向发射的第一电磁线圈和用于吸附子弹朝向入射杆方向发射的第二电磁线圈。

优选的，所述的第一连接卡箍和第二连接卡箍结构相同，均包括上半圆箍和下半圆箍，上半圆箍下表面中心开有截面呈半圆形的上半圆卡槽，上半圆卡槽顶面设置有多个凸起的上卡扣，下半圆箍上表面中心开有截面呈半圆形、与上半圆卡槽相对应的下半圆卡槽，下半圆卡槽底面设置有多个凸起的下卡扣，靠近牵引座一端的入射杆外壁上开有与上卡扣、下卡扣相对应的入射杆卡箍固定槽，靠近缓冲支座一端的透射杆外壁上开有与上卡扣、下卡扣相对应的透射杆卡箍固定槽，上半圆箍下端两侧设置有凸起的上连接沿，下半圆箍上端两侧设置有凸起的下连接沿，上连接沿和下连接沿上开有对应的螺栓穿孔，上连接沿和下连接沿通过穿装在螺栓穿孔内的连接螺栓和旋装在连接上的压紧螺栓上下拼装在一起，上半圆箍和下半圆箍上下拼装在一起后，上半圆卡槽与下半圆卡槽拼接在一起，构成入射杆或透射杆的定位空间，同时上卡扣和下卡扣分别卡入入射杆或透射杆上的卡箍固定槽内，构成连接卡箍的与入射杆或透射杆的拆装式连接结构。

本实用新型结构新颖独特，简单合理，可以精准同步控制子弹撞击速度，通过调节电压及线圈级数能获得低、中、高速的冲击速度，通过两套双向拉压同体霍普金森装置呈十字交叉布置，可进行单向压、单向拉、双向压、双向拉，并可拉、压同杆，操作简单易行，可有效的模拟分析防御工事材料在遭受炮弹轰击时产生的外部压力与内部张力作用下的动态力学性能，是霍普金森试验装置上的创新，具有良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为本实用新型抗压试验时的结构示意图(局部剖开)。

图2为本实用新型抗拉试验时的结构示意图(局部剖开)。

图3为本实用新型入射杆的结构示意图(局部剖开)。

图4为本实用新型入射杆的结构示意图(局部剖开)。

图5为本实用新型入射杆或透射杆与连接卡箍连接端的局部放大图。

图6为本实用新型入射杆或透射杆与试块固定端头连接端的局部放大图。

图7为本实用新型第一连接卡箍和第二连接卡箍的结构示意图。

图8为本实用新型上半圆箍的结构示意图。

图9为本实用新型下半圆箍的结构示意图。

图10为本实用新型牵引板的结构示意图。

图11为本实用新型抗压试验端头的结构示意图。

图12为本实用新型抗拉试验端头的剖视示意图。

图13为本实用新型试验步骤俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1-13所示，本实用新型包括底座1和依次固定在底座上的牵引座8、子弹电磁发射器3、用于调节入射杆4位置并对其进行定位导向的第一导向支架10a、用于调节透射杆5位置并对其进行定位导向的第二导向支架10b、用于调节缓冲杆6位置并对其进行定位导向的第三导向支架10c以及缓冲支座7，所述第一导向支架10a内装有入射杆4，所述第二导向支架10b内装有与入射杆4同轴的透射杆5，所述牵引座8内开有口部与入射杆4正对的滑动通道81，滑动通道81内设置有沿入射杆轴向前后滑动的牵引板16，入射杆4靠近牵引座的一端套连有第一连接卡箍12a，第一连接卡箍12a与牵引板16之间连接有第一牵引杆13，透射杆5靠近缓冲支座7的一端套连有第二连接卡箍12b，第二连接卡箍12b与缓冲支座7固定部分之间连接有第二牵引杆15，所述子弹电磁发射器3为双向发射且发射方向与入射杆同轴。

为保证使用效果，所述子弹电磁发射器3包括发射筒(铜管)，子弹33装在发射筒中心的发射腔内，发射腔两端分别设置有朝向发射筒两端口部延伸的子弹加速通道，发射腔两侧的子弹加速通道上分别均布有用于吸附子弹朝向牵引板方向发射的第一电磁线圈31和用于吸附子弹朝向入射杆方向发射的第二电磁线圈32。

如图1、2所示，沿发射腔左侧朝向牵引板方向的子弹加速通道上均布有3组第一电磁线圈31(三级线圈)，沿发射腔右侧朝向入射杆方向的子弹加速通道上均布有3组第二电磁线圈32(三级线圈)，通过对电磁线圈通电，产生磁力，吸附子弹产生加速度向对应方向发射。

所述子弹为钢质圆柱体，子弹加速通道与入射杆同轴，且在两侧的子弹加速通道内均设置有用于检测子弹发射速度的激光测速仪。

所述的激光测速仪为市售产品，能够通过激光测速传感器激光探头测量运动物体的速度，并将速度与时间显示在激光测速仪的显示器上，如可采用北京天和恒通科技发展有限公司销售的型号为LK14T07B型的测速仪。

所述的第一连接卡箍12a和第二连接卡箍12b结构相同，均包括上半圆箍121a和下半圆箍121b，上半圆箍121a下表面中心开有截面呈半圆形的上半圆卡槽127a，上半圆卡槽127a顶面设置有多个凸起的上卡扣123a，下半圆箍121b上表面中心开有截面呈半圆形、与上半圆卡槽相对应的下半圆卡槽127b，下半圆卡槽127b底面设置有多个凸起的下卡扣123b，靠近牵引座一端的入射杆外壁上开有与上卡扣、下卡扣相对应的入射杆卡箍固定槽41，靠近缓冲支座一端的透射杆外壁上开有与上卡扣、下卡扣相对应的透射杆卡箍固定槽51，上半圆箍121a下端两侧设置有凸起的上连接沿122a，下半圆箍121b上端两侧设置有凸起的下连接沿122b，上连接沿122a和下连接沿122b上开有对应的螺栓穿孔126(可设置三个以上的螺栓穿孔)，上连接沿122a和下连接沿122b通过穿装在螺栓穿孔内的连接螺栓125和旋装在连接上的压紧螺栓上下拼装在一起，上半圆箍121a和下半圆箍121b上下拼装在一起后，上半圆卡槽127a与下半圆卡槽127b拼接在一起，构成入射杆或透射杆的定位空间127，同时上卡扣和下卡扣分别卡入入射杆或透射杆上的卡箍固定槽内，构成连接卡箍的与入射杆或透射杆的拆装式连接结构。

由于上卡扣和下卡扣分别卡入入射杆或透射杆上的卡箍固定槽内，保证连接卡箍的与入射杆或透射杆的连接牢固，可根据实际情况增设相对应的卡扣以及卡箍固定槽的数量，以保证连接强度。

所述上半圆箍121a和下半圆箍121b上分别开有前后贯通、用于安装第一牵引杆13或第二牵引杆15的牵引杆穿孔，牵引板16上开有与牵引杆穿孔相对应的牵引杆连接孔。如图7-10所示，上半圆箍121a上开有2个左右对称的上牵引杆穿孔124a，下半圆箍121b上开有2个左右对称的下牵引杆穿孔124b，牵引板16上部两侧分别开有前后贯通且与上牵引杆穿孔124a相对应的上牵引杆连接孔162a，牵引板16下部两侧分别开有前后贯通且与下牵引杆穿孔124b相对应的下牵引杆连接孔162b；第一牵引杆13分别穿装在第一连接卡箍的牵引杆穿孔与牵引板的牵引杆连接孔之间，由第一螺栓14a压紧固定，从而将入射杆与牵引板连为一体；缓冲支座7的固定部分也开有与牵引杆穿孔相对应的穿孔，第二牵引杆15分别穿装在第二连接卡箍的牵引杆穿孔与缓冲支座7固定部分的穿孔之间，由第二螺栓14b压紧固定，从而将透射杆与缓冲支座7的固定部分连为一体。

所述的入射杆4和透射杆5相互靠近的一端均旋装有试块固定端头，试块2设置在两侧的试块固定端头之间。

所述的试块固定端头为抗压试验端头91，抗压试验端头91与入射杆或透射杆通过螺纹连接，抗压试验端头91靠近试块2的一端为实心平片结构。

实验时，抗压试验端头91与试块接触，通过黄油耦合支撑试块。

抗压试验端头91的一端设置有第一连接螺纹管911，入射杆靠近透射杆5的一端开有与第一连接螺纹管911相对应的第一螺纹连接槽42，透射杆5靠近入射杆的一端开有与第一连接螺纹管911相对应的第二螺纹连接槽52。

所述的试块固定端头为抗拉试验端头92，抗拉试验端头92与入射杆或透射杆通过螺纹连接，抗拉试验端头92靠近试块2的一端开有用于容纳试块的粘接槽921。

实验时，试块放置在抗拉试验端头92的粘接槽921内并与其粘接在一起。

抗拉试验端头92的一端设置有第二连接螺纹管922，入射杆靠近透射杆5的一端开有与第二连接螺纹管922相对应的第一螺纹连接槽42，透射杆5靠近入射杆的一端开有与第二连接螺纹管922相对应的第二螺纹连接槽52。

所述牵引座8的滑动通道81上设置有与入射杆轴向平行的轨道82，牵引板16上设置有与轨道相对应的滑块161，滑块161滑动设置在轨道82内，构成牵引板沿滑动通道前后滑动的导向结构。为减少抗拉试验时摩擦力的影响，可在轨道内充入润滑油。

所述的缓冲支座7设置有与缓冲杆正对设置的缓冲垫71，缓冲垫71中心设置有缓冲孔，缓冲孔内填充有橡胶或硅胶制成的缓冲体，缓冲杆被透射杆撞击后可以起到保护的作用。

所述入射杆4上粘贴有用于测量其应变值的第一应变片11a，所述透射杆5上粘贴有用于测量其应变值的第二应变片11b，第一应变片11a和第二应变片11b均与应变仪相连；

所述第一导向支架10a、第二导向支架10b和第三导向支架10c结构相同，分别用于入射杆、透射杆和缓冲杆的定位导向，使三者同轴滑动，该导向支架为现有技术，如申请人在先申请的申请号为2019208601673的一种分体式三维压力装置内的记载的第一导向支架。

本实用新型可用于试块抗拉试验和抗压试验，做到拉压同杆，模拟分析防御工事材料在遭受炮弹轰击时产生的外部压力与内部张力作用下的动态力学性能，实际试验时，双向拉压同体霍普金森装置可设置两套，如图13所示，两套双向拉压同体霍普金森装置分别为A、B，二者呈十字交叉布置，底座交汇处可设置缺口，避免相互干扰；入射杆4上粘贴有用于测量其应变值的第一应变片11a，所述透射杆5上粘贴有用于测量其应变值的第二应变片11b，第一应变片11a和第二应变片11b均与应变仪相连；

抗压试验时，拆下第一连接卡箍12a、第二连接卡箍12b、第一牵引杆13和第二牵引杆15，试块固定端头采用抗压试验端头91，如图1所示，试块被夹紧在入射杆与透射杆之间，接通第二电磁线圈32，子弹电磁发射器3内的子弹朝向入射杆方向发射，撞击入射杆，同时应变仪通过应变片记录到波形数据，完成应变波形图采集(应变-时间波形图)。

抗拉试验时，安装第一连接卡箍12a、第二连接卡箍12b、第一牵引杆13和第二牵引杆15，试块固定端头采用抗拉试验端头92，如图2所示，试块放置在抗拉试验端头92的粘接槽921内并与其粘接在一起，固定在入射杆与透射杆之间，形成一个整体，接通第一电磁线圈31，子弹电磁发射器3内的子弹朝向牵引板方向发射，撞击牵引板，牵引板沿轨道朝向远离入射杆方向滑动，通过第一牵引杆带动入射杆施力，拉动试块，同时应变仪通过应变片记录到波形数据，完成应变波形图采集(应变-时间波形图)。

最后通过采集到的原始应变波形图进行数据处理即可，通常通过应变仪配套软件即可完成，如江苏东华测试技术股份公司生产和销售的型号为DH8302的动态测试仪配套的高性能动态测试分析系统。

与现有技术相比，本实用新型结构新颖独特，简单合理，可以精准同步控制子弹撞击速度通过调节电压及线圈级数能获得低、中、高速的冲击速度，通过两套双向拉压同体霍普金森装置呈十字交叉布置，可进行单向压、单向拉、双向压、双向拉，并可拉压，同杆，操作简单易行，可有效的模拟分析防御工事材料在遭受炮弹轰击时产生的外部压力与内部张力作用下的动态力学性能，是霍普金森试验装置上的创新，具有良好的社会和经济效益。

Claims (8)

1.一种基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，其特征在于，其包括底座(1)和依次固定在底座上的牵引座(8)、子弹电磁发射器(3)、用于调节入射杆(4)位置并对其进行定位导向的第一导向支架(10a)、用于调节透射杆(5)位置并对其进行定位导向的第二导向支架(10b)、用于调节缓冲杆(6)位置并对其进行定位导向的第三导向支架(10c)以及缓冲支座(7)，所述第一导向支架(10a)内装有入射杆(4)，所述第二导向支架(10b)内装有与入射杆(4)同轴的透射杆(5)，所述牵引座(8)内开有口部与入射杆(4)正对的滑动通道(81)，滑动通道(81)内设置有沿入射杆轴向前后滑动的牵引板(16)，入射杆(4)靠近牵引座的一端套连有第一连接卡箍(12a)，第一连接卡箍(12a)与牵引板(16)之间连接有第一牵引杆(13)，透射杆(5)靠近缓冲支座(7)的一端套连有第二连接卡箍(12b)，第二连接卡箍(12b)与缓冲支座(7)固定部分之间连接有第二牵引杆(15)，所述子弹电磁发射器(3)为双向发射且发射方向与入射杆同轴。

2.根据权利要求1所述的基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，其特征在于，所述子弹电磁发射器(3)包括发射筒，子弹(33)装在发射筒中心的发射腔内，发射腔两端分别设置有朝向发射筒两端口部延伸的子弹加速通道，发射腔两侧的子弹加速通道上分别均布有用于吸附子弹朝向牵引板方向发射的第一电磁线圈(31)和用于吸附子弹朝向入射杆方向发射的第二电磁线圈(32)。

3.根据权利要求1所述的基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，其特征在于，所述的第一连接卡箍(12a)和第二连接卡箍(12b)结构相同，均包括上半圆箍(121a)和下半圆箍(121b)，上半圆箍(121a)下表面中心开有截面呈半圆形的上半圆卡槽(127a)，上半圆卡槽(127a)顶面设置有多个凸起的上卡扣(123a)，下半圆箍(121b)上表面中心开有截面呈半圆形、与上半圆卡槽相对应的下半圆卡槽(127b)，下半圆卡槽(127b)底面设置有多个凸起的下卡扣(123b)，靠近牵引座一端的入射杆外壁上开有与上卡扣、下卡扣相对应的入射杆卡箍固定槽(41)，靠近缓冲支座一端的透射杆外壁上开有与上卡扣、下卡扣相对应的透射杆卡箍固定槽(51)，上半圆箍(121a)下端两侧设置有凸起的上连接沿(122a)，下半圆箍(121b)上端两侧设置有凸起的下连接沿(122b)，上连接沿(122a)和下连接沿(122b)上开有对应的螺栓穿孔(126)，上连接沿(122a)和下连接沿(122b)通过穿装在螺栓穿孔内的连接螺栓(125)和旋装在连接上的压紧螺栓上下拼装在一起，上半圆箍(121a)和下半圆箍(121b)上下拼装在一起后，上半圆卡槽(127a)与下半圆卡槽(127b)拼接在一起，构成入射杆或透射杆的定位空间(127)，同时上卡扣和下卡扣分别卡入入射杆或透射杆上的卡箍固定槽内，构成连接卡箍的与入射杆或透射杆的拆装式连接结构。

4.根据权利要求3所述的基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，其特征在于，所述上半圆箍(121a)和下半圆箍(121b)上分别开有前后贯通、用于安装第一牵引杆(13)或第二牵引杆(15)的牵引杆穿孔，牵引板(16)上开有与牵引杆穿孔相对应的牵引杆连接孔。

5.根据权利要求1所述的基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，其特征在于，所述的入射杆(4)和透射杆(5)相互靠近的一端均旋装有试块固定端头，试块(2)设置两侧的试块固定端头之间。

6.根据权利要求5所述的基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，其特征在于，所述的试块固定端头为抗压试验端头(91)，抗压试验端头(91)与入射杆或透射杆通过螺纹连接，抗压试验端头(91)靠近试块(2)的一端为实心平片结构。

7.根据权利要求5所述的基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，其特征在于，所述的试块固定端头为抗拉试验端头(92)，抗拉试验端头(92)与入射杆或透射杆通过螺纹连接，抗拉试验端头(92)靠近试块(2)的一端开有用于容纳试块的粘接槽(921)。

8.根据权利要求1所述的基于电磁发射的双向拉压同体霍普金森装置，其特征在于，所述牵引座(8)的滑动通道(81)上设置有与入射杆轴向平行的轨道(82)，牵引板(16)上设置有与轨道相对应的滑块(161)，滑块(161)滑动设置在轨道(82)内，构成牵引板沿滑动通道前后滑动的导向结构。

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