CN217520938U - 一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于冲击动态力学测试技术技术领域，尤其涉及一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置，包括高压油腔以及变截面高压缩比气室，所述高压油腔通过变截面驱动活塞与变截面高压缩比气室相连接，所述高压油腔内部设有带动变截面驱动活塞运动的伺服液压缸系统，所述变截面高压缩比气室远离高压油腔的一侧设有身管，身管内部靠近变截面高压缩比气室的一端设有弹丸，所述变截面高压缩比气室靠近身管的一端设有膜片；本装置通过液压伺服系统，安全可行，可以很好解决目前火药驱动严格限制、采用高压气体投入成本高昂、采用氢氧混合气体爆轰复杂危险等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及冲击动态力学测试技术技术领域，具体是一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置。
背景技术
轻气超高速加载系统是一种利用高温低分子量气体工质膨胀作功的方式来推动弹丸，使之获得极高速度的加载系统。这种加载系统主要应用于材料在超高应变率(10M)高速加载下的力学性能研究，也可用于超音速碰撞侵彻等冲击动力学领域的研究
目前一级轻气高速加载系统很难突破“音障”达到超音速，而在某些弹丸高速冲击加载或侵彻模拟试验中，尤其在不具备火工品发射条件或火工品不适应试验工况条件时，一种能发射超音速弹丸(甚至2-3倍马赫)的轻气超高速加载系统就成为非常急需的新型弹丸发射系统。而二级轻气加载系统(或称二级轻气炮)虽然能达到极高的速度(甚至第一第二宇宙速度)，但基本上采用火药，氢氧混合气爆轰，高压气体等做为第一级驱动，而存在火药驱动严格限制、采用高压气体投入成本高昂、采用氢氧混合气体爆轰复杂危险等问题。另外此类二级轻气超高速加载系统存在速度稳定性可重复性差，操作复杂，结构复杂，制造难度大且成本极高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置，包括高压油腔以及变截面高压缩比气室，所述高压油腔通过变截面驱动活塞与变截面高压缩比气室相连接，变截面驱动活塞的一端位于高压油腔的内部并与其内壁紧密贴合且滑动连接，另一端位于变截面高压缩比气室的内部并与其内壁紧密贴合且滑动连接，所述高压油腔内部设有带动变截面驱动活塞运动的伺服液压缸系统，所述变截面高压缩比气室远离高压油腔的一侧设有身管，身管内部靠近变截面高压缩比气室的一端设有弹丸，所述变截面高压缩比气室靠近身管的一端设有膜片。
进一步的：所述伺服液压缸系统提供高压油，液压油的推力小于80MPa。
进一步的：所述高压缩比气室压力可达到极高的弹底压力不小于100Mpa。
进一步的：所述身管口径20mm，长度为6m。
进一步的：所述弹丸的质量为10g。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本装置操作方便，数字智能，伺服液压，轻气发射等相关领域技术应用比较成熟，可普及推广，安全可控；压缩采用数字智能控制的液压伺服系统，相比其他方式更安全可行，相比于采用火药驱动、混合气体爆轰等方式不仅安全性大大提高，还相比于采用高压氮气占地空间小，可以很好解决目前火药驱动严格限制、采用高压气体投入成本高昂、采用氢氧混合气体爆轰复杂危险等问题；随着科研平台不断进步，该设备满材料工程等科学试验研究对于超高速超高应变率加载需求，也满足冲击动力学等领域的试验研究的发展需求。
附图说明
图1为一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置整体结构正视图。
图中：1-高压油腔、2-伺服液压缸系统、3-变截面驱动活塞、4-变截面高压缩比气室、 5-膜片、6-弹丸、7-身管。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。
在本实施例中，请参阅图1，一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置，包括高压油腔1以及变截面高压缩比气室4，所述高压油腔1通过变截面驱动活塞3与变截面高压缩比气室4相连接，变截面驱动活塞3的一端位于高压油腔1的内部并与其内壁紧密贴合且滑动连接，另一端位于变截面高压缩比气室4的内部并与其内壁紧密贴合且滑动连接，所述高压油腔1内部设有带动变截面驱动活塞3运动的伺服液压缸系统2，所述变截面高压缩比气室4远离高压油腔1的一侧设有身管7，身管7内部靠近变截面高压缩比气室4的一端设有弹丸6，所述变截面高压缩比气室4靠近身管7的一端设有膜片5。
在本实施例中，数字智能液压系统给高压油腔1提供可控制的压力源，推动变截面驱动活塞3运动，压缩变截面高压缩比气室4内预先冲入的低压轻质气体(不限于氮气、氦气氢气等)，使气室内的低压轻质气体压力持续升高，直到击破膜片5发生“破膜”现象后，被压缩的高压轻质气体冲入身管7内推动弹丸6加速运动，依此获得极高的弹丸6速度利用超高压伺服液压系统在密封区域内，对介质气体进行机械式的大压缩比压缩增压，预先安装特定爆破压力的的膜片5，通过数字智能控制系统控制液压加载速率及行程，实时监测高压缩比气室压力，直到膜片5破膜爆破，高压介质气体瞬间冲进身管7推动弹丸 6在真空身管7管内加速前进，获得极大除速度飞出炮管，然后撞击试验靶体，使靶体获得极高的应变率加载。
在另一个实施例中，所述伺服液压缸系统提供高压油，液压油的推力小于80MPa，控制精度可达1％FS。
在另一个实施例中，所述高压缩比气室压力可达到极高的弹底压力不小于100Mpa，超高压伺服液压作为一级驱动能量源，以机械式变截面活塞作为能量转换介质，将高压缩气室内的轻质气体压缩增压升温，将轻质气体滞止声速大幅提高，继续增加高压缩比气室内的轻质气体压强，直至膜片5破裂，获得更大滞止声速的轻质气体瞬间高速进入身管7，作为二级驱动能量源推动弹丸6加速，是弹丸6获得极高的加载速度，完成机液机液伺服驱动的二级轻气超高速加载试验目的。
在另一个实施例中，所述身管7口径20mm，长度为6m。
在另一个实施例中，所述弹丸6的质量为10g，能够使弹丸6速度3马赫以上，通过调整膜片5厚度，弹丸6质量，高压缩比气室初始注入气体压力，变截面活塞的液压驱动压力，以及身管7与高压缩比气室截面比例等参数，获得与弹丸6质量相匹配的最优速度组合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置，包括高压油腔以及变截面高压缩比气室；其特征在于，所述高压油腔通过变截面驱动活塞与变截面高压缩比气室相连接，变截面驱动活塞的一端位于高压油腔的内部并与其内壁紧密贴合且滑动连接，另一端位于变截面高压缩比气室的内部并与其内壁紧密贴合且滑动连接，所述高压油腔内部设有带动变截面驱动活塞运动的伺服液压缸系统，所述变截面高压缩比气室远离高压油腔的一侧设有身管，身管内部靠近变截面高压缩比气室的一端设有弹丸，所述变截面高压缩比气室靠近身管的一端设有膜片。
2.根据权利要求1所述的一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置，其特征在于，所述伺服液压缸系统提供高压油，液压油的推力小于80MPa。
3.根据权利要求1所述的一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置，其特征在于，所述高压缩比气室压力可达到极高的弹底压力不小于100Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置，其特征在于，所述身管口径20mm，长度为6m。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置，其特征在于，所述弹丸的质量为10g。
Priority Applications (1)
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| CN202220336241.3U CN217520938U (zh) | 2022-02-19 | 2022-02-19 | 一种液压驱动的二级轻气超高应变率加载驱动装置 |
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Publications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115508036A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-23 | 山东大学 | 一种多用途动态冲击加载装置及方法 |
| CN115508036B (zh) * | 2022-10-12 | 2024-06-07 | 山东大学 | 一种多用途动态冲击加载装置及方法 |
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2022
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