CN217541669U - 用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其包括经线、纬线、基布和固定框，基布通过固定框进行固定，多条经线在基布的第一表面等间距平行设置，多条纬线在基布的第二表面等间距平行设置，基布第一表面为基布正面，基布第二表面为基布反面；每条经线的两端均设置经线触点，每条纬线的两端均设置纬线触点，使用过程中经线触点和纬线触点分别与捕捉靶固定座上的弹性触点接触，以将捕捉靶接入各经线的脉冲电路和各纬线的脉冲电路，飞行过程中弹体撞击捕捉靶得到经线和纬线在基布上的投影的交叉点的断裂情况，可以获得弹体通过捕捉靶在基布上的投影面积，进而得到弹体轴线与捕捉靶所在平面的夹角。本实用新型可靠、低成本，适用于用于科学研究过程中测量未知的低速、中速、高速物体穿过目标或斜碰目标后的飞行姿态。

Description

用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶

技术领域

本实用新型涉及一种参数测量装置，更为具体地，本实用新型涉及一种用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶。

背景技术

弹丸的初速度以及运动过程中的弹丸速度变化对于研究内外弹道特性，评价和检验武器系统和防护工程结构的整体性能十分重要。

目前高速相机是记录高速物体飞行过程的主要测试手段之一，可用于记录高速飞行物体，甚至是超音速飞行物体的飞行参数，广泛应用于航空、航天、军工等领域。高速相机当前多依赖进口，且高速场景下可用的常用型号价格高昂，例如，高达数百万元。

同时在一些高速物体(弹体)侵彻实验中，由于物体穿过目标或斜碰目标后的飞行姿态无法预知，因此不能将高速相机布置在目标附近记录高速物体穿过目标或斜碰目标后的飞行姿态。此外，高速相机在使用过程中，为了记录超音速物体的飞行姿态，在目前常用高速相机的性能条件下，往往对镜头和背景光的要求很高。上述因素限制了高速相机的使用，需要有相应的测量装置弥补高速相机在一些使用场景中的不足。

现有技术中的测速靶功能单一，大多数仅仅具备测速功能，无法同时测量飞行过程中的其他参数，例如，弹丸的轴线与靶板法线之间的夹角。本实用新型期望提出一种在进行速度测量的同时，能够进测量弹丸飞行参数，例如，弹丸的轴线与靶板法线之间的夹角的结构。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提出用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其包括经线、纬线、基布和固定框，基布通过固定框进行固定，多条经线在基布的第一表面等间距平行设置，多条纬线在基布的第二表面等间距平行设置，基布第一表面为基布正面，基布第二表面为基布反面；每条经线的两端均设置经线触点，每条纬线的两端均设置纬线触点，每条经线粘贴至基布后，其两个经线触点分别设置基布两侧的固定框上，每条纬线粘贴至基布后，其两个纬线触点分别设置在基布上下两侧的固定框上。使用过程中经线触点和纬线触点分别与捕捉靶固定座上的弹性触点接触，以将捕捉靶接入各经线脉冲电路和各纬线脉冲电路，飞行过程中弹体撞击捕捉靶得到经线和纬线在基布上的投影的交叉点的断裂情况，可以获得弹体通过捕捉靶在基布上的投影面积，进而得到弹体轴线与捕捉靶所在平面的夹角。本实用新型可靠、低成本，适用于测量的速度范围广泛，包括低速、中速、高速。物体穿过目标或斜碰目标后的飞行姿态。

本实用新型还涉及一种弹体飞行姿态测量装置，其包括高速采集仪、捕捉靶和捕捉靶底座，捕捉靶通过捕捉靶底座进行支撑，捕捉靶底座上设置弹性触点，捕捉靶通过弹性触点和相应的捕捉靶底座连通，以接通捕捉靶各经线脉冲电路和各纬线脉冲电路，飞行过程中弹体撞击捕捉靶得到经线和纬线在基布上的投影的交叉点的断裂情况，可以获得弹体通过捕捉靶在基布上的投影面积，进而得到弹体轴线与捕捉靶所在平面的夹角。通过任意两个捕捉靶可测得弹体的飞行速度。各捕捉靶底座分别通过同轴电缆与高速采集仪相连。本实用新型可靠、低成本，适用于用于科学研究过程中测量未知的低速、中速、高速物体穿过目标或斜碰目标后的飞行姿态。

本实用新型的技术方案如下所示：

一种用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其包括经线、纬线、基布和固定框，基布通过固定框夹持固定，经线和纬线分别设置在基布的正反两面，经线在基布上的投影和纬线在基布上的投影相互交叉，形成测量网格区域，经线具有经线触点，纬线具有纬线触点，经线触点和纬线触点固定至固定框；经线触点和纬线触点均与捕捉靶座上的弹性触点接触，以将捕捉靶接入捕捉靶底座的脉冲电路。

优选地，固定框包括固定框第一部分和固定框第二部分，通过固定框第一部分和固定框第二部分对基布进行夹持。

优选地，多条经线在基布的第一表面等间距平行设置，多条纬线在基布的第二表面等间距平行设置，基布第一表面为基布正面，基布第二表面为基布反面。

优选地，每条经线粘贴至基布后，该条经线两个经线触点分别设置基布左右两侧的固定框上，每条纬线粘贴至基布，该条纬线的两个纬线触点分别设置在基布上下两侧的固定框上。

优选地，经线触点和纬线触点位于固定框的同一表面。

优选地，经线触点和纬线触点位于固定框的相对的两个面。

优选地，每条经线的两端设置经线触点，每条纬线的两端设置纬线触点，弹丸撞击捕捉靶得到经线和纬线在基布上的投影的交叉点的断裂个数，获得弹体通过捕捉靶在基布上的投影面积，进而得到弹体轴线与捕捉靶所在平面的夹角。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

根据本实用新型的捕捉靶包括基布，基布上纵横分布有经线和纬线；所述经线的两个端点为捕捉靶经线触点，纬线的两个端点为捕捉靶纬线触点。经线触点和纬线触点与捕捉靶底座上的弹性触点接触，以连通各脉冲电路。

所述基布采用0.1～0.5mm厚聚四氟乙烯薄膜。经线和纬线采用铜线，例如，预应力铜线，经过环氧树脂包覆处理，即经线和纬线可采用预应力铜线，外覆环氧树脂涂层。物体触碰捕捉靶后，经线和/或纬线能够快速断裂并通过各自的脉冲电路产生脉冲电压信号，其响应时间小于1微秒，满足低速、中速以及高速物体飞行姿态的测量要求。

经线和纬线分别粘贴至基布的不同表面。经线触点和纬线触点由导电材料制成。也可以在经线的环氧树脂涂层和纬线的环氧树脂涂层未透前，利用环氧树脂涂层将经线和纬线粘至基布的表面。

本实用新型的捕捉靶通过经纬线的布置，能够得到高速物体穿过捕捉靶，例如，基布时的投影面积，进而确定高速物体的姿态；通过布置多个靶，可以进一步计算出高速物体的速度。

本实用新型操作简单、快捷；由于全部使用常见材料，量产后的成本非常低廉，其选择合适厚度的基布，在不影响飞行轨迹的情况下，还能够用于测量弹体撞击障碍物之前的飞行。

附图说明

图1为根据本实用新型第一实施例的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶的经线布置示意图。

图2为根据本实用新型第一实施例的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶的纬线分布示意图。

图3为根据本实用新型的第二实施例的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶的经纬线布置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细说明。

一种用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其包括经线1、纬线2、基布3和固定框4，基布3通过固定框4夹持固定，经线1和纬线2分别设置在基布3的正反两面，经线1在基布3上的投影和纬线2在基布3上的投影相互交叉，形成测量网格区域，经线具有经线触点5，纬线具有纬线触点6，经线触点5和纬线触点6固定至固定框4；经线触点5和纬线触点6均与捕捉靶座上的弹性触点接触，以将捕捉靶接入捕捉靶底座的脉冲电路。

优选地，固定框4包括固定框第一部分和固定框第二部分，通过固定框第一部分和固定框第二部分对基布3进行夹持。

优选地，多条经线5在基布3的第一表面等间距平行设置，多条纬线在基布的第二表面等间距平行设置，基布第一表面为基布正面，基布第二表面为基布反面。

优选地，相邻两条经线之间的距离与相邻两条纬线之间的距离相等，也就是说，经线和纬线在基布上的投影所形成的网格为正方形网格。

优选地，每条经线粘贴至基布后，该条经线两个经线触点分别设置基布左右两侧的固定框上，每条纬线粘贴至基布，该条纬线的两个纬线触点分别设置在基布上下两侧的固定框上。

优选地，经线触点和纬线触点位于固定框的相对的两个面，如图1和图2所示。并列地，经线触点和纬线触点位于固定框的同一表面，如图3所示

优选地，每条经线的两端设置经线触点，每条纬线的两端设置纬线触点，弹丸撞击捕捉靶得到经线和纬线在基布上的投影的交叉点的断裂个数，获得弹体通过捕捉靶在基布上的投影面积，进而得到弹体轴线与捕捉靶所在平面的夹角。

根据本实用新型的捕捉靶包括基布，基布上纵横分布有经线和纬线；所述经线的两个端点为捕捉靶经线触点，纬线的两个端点为捕捉靶纬线触点。经线触点和纬线触点与捕捉靶底座上的弹性触点接触，以连通各脉冲电路。

所述基布采用0.1～0.5mm厚聚四氟乙烯薄膜。经线和纬线采用铜线，例如，预应力铜线，经过环氧树脂包覆处理，即经线和纬线可采用预应力铜线，外覆厚环氧树脂涂层。物体触碰捕捉靶后，经线和/或纬线能够快速断裂并通过各自的脉冲电路产生脉冲电压信号，其响应时间小于1微秒，满足低速、中速以及高速物体飞行姿态的测量要求。

经线和纬线可分别粘贴至基布的不同表面。经线触点和纬线触点由导电材料制成。也可以在经线的环氧树脂涂层和纬线的环氧树脂涂层未透前，利用环氧树脂涂层将经线和纬线粘至基布的表面。

本实用新型的捕捉靶通过经纬线的布置，能够得到高速物体穿过捕捉靶，例如，基布时的投影面积，进而确定高速物体的姿态；通过布置多个靶，可以进一步计算出高速物体的速度。

本实用新型操作简单、快捷；由于全部使用常见材料，量产后的成本非常低廉。

优选地，弹性触点的数量为多个，每一个弹性触点与一个纬线触点接触或一个经线触点接触。在测量过程中，可设置多个捕捉靶，多次测量待测物体撞击捕捉靶时飞行姿态和飞行速度。

每条经线的两个经线触点所形成的经线触点对所对应的弹性触点之间均设置脉冲电路，每条纬线的两个纬线触点所形成的纬线触点对所对应的弹性触点之间设置脉冲电路，各脉冲电路的结构相同，脉冲电路包括电阻R1、电阻R2和电源V，初始状态下未将捕捉靶固定至捕捉靶固定座时，二极管D、电阻R1与电阻R2串联，通过二极管的设置防止反向尖峰脉冲，各元件依靠电源V进行供电。捕捉靶固定至捕捉靶固定座后，经线通过该经线的两个经线触点所形成的经线触点对所对应的弹性触点接入该脉冲电路，纬线通过该纬线的两个纬线触点所形成的纬线触点对所对应的弹性触点接入该脉冲电路，通过经线和/或纬线使得捕捉靶所在电路分析处于连通状态，此时，捕捉靶与电阻R1并联，此时脉冲电路的输出为V1；当飞行物体撞击捕捉靶的有效测量区域后，捕捉靶的经线或纬线断裂，捕捉靶所在电路分支断开，该有效测量区域为捕捉靶的基布暴露在捕捉靶固定座外框上的区域。此时，脉冲电路将所采集到的电阻R1的两端电压作为电路的输出V2。脉冲电路的输出电压通过同轴电缆输出值信号采集仪的信号输入端。具体来讲，各组经线的脉冲电路的输出传输至信号采集仪的信号输入端N1，多个脉冲输入至同一通道N1。

所述捕捉靶底座包括外框和固定座，外框置于固定座的上表面，通过固定座支撑外框，实际使用过程中可以根据飞行物体的轴心与基准面的距离，来设计固定座的高度。该外框上设置弹性触点和脉冲电路。优选地，弹性触点的数量为多个，所述脉冲电路为多个。使用过程中，可以调整外框的尺寸，以与不同尺寸的捕捉靶匹配。

具体地，捕捉靶包括经线、纬线、固定框和基布，该固定框为金属固定框，基布通过金属固定框进行固定。基布包括的第一表面和第二表面，基布的第一表面等间距设置多条经线，基布的第二表面等间距设置多条纬线，经线与纬线位于基布的不同表面，也可以说，经线与纬线位于基布的正反面。经线的方向与纬线的方向相互垂直。每条经线的两端设置经线触点，每条纬线的两端设置纬线触点。经线触点位于金属固定框的外表面。纬线触点位于金属固定框的另一外表面，也可以说是，经线触点位于金属固定框的第一外表面，纬线触点位于金属固定框的第二外表面。金属固定框的第一外表面和金属固定框的第二外表面分别为金属固定框的正反两面。

经线固定至基布的第一表面，纬线固定至基布的第二表面。优选地，经线可以粘贴至基布的第一表面，纬线可粘贴至基布的第二表面。更为具体地，经线和纬线为铜线，其外侧设置环氧树脂层，环氧树脂层未干透前，通过环氧树脂层将经线和纬线分别固定至基布，经线和纬线位于基布的不同表面，但经线和纬线在基布上的投影交叉，形成网格，如此设置以便进行待测物体的飞行姿态测量。

各经线在捕捉靶的第一表面等间距设置且各经线与捕捉靶的底边平行。也可以说，各经线在基布的第一表面等间距设置且各经线与捕捉靶的底边平行。

各纬线在捕捉靶的第二表面等间距设置且各纬线与捕捉靶的侧边平行。也可以说，各纬线在基布的第二表面等间距设置且各经线与捕捉靶的底边平行。

优选地，经线触点和纬线触点分别设置金属固定框的正反面，经线触点在金属固定框的第一表面等间距设置。金属固定框第一表面的两侧分别等间距设置经线触点。

纬线触点在金属固定框的第二表面等间距设置。金属固定框第二表面的上下两侧分别等间距设置线触点。

优选地，弹性触点包括第一弹性触点和第二弹性触点。优选地，第一弹性触点在捕捉靶容纳槽的内侧壁上等间距布设，例如，沿铅垂线等间距设置。第二弹性触点在捕捉靶容纳槽的内侧壁上等间距布设，例如，沿着水平线等间距设置。第一弹性触点与经线触点接触，第二弹性触点与纬线触点接触。

优选地，相邻两条经线之间的距离与相邻两条纬线之间的距离相等。通过经线和纬线实现基布的网格化。

优选地，相邻两条经线之间的距离根据飞行姿态测量的具体要求进行设置。

优选地，捕捉靶的基布采用0.1mm～0.5mm厚聚四氟乙烯薄膜。

基布上纵横分布有经线和纬线，经线和纬线分别布置在基布两侧，即基布的正反面。

经线和纬线均为铜线，铜线的外层设置环氧树脂层。

弹体撞击捕捉靶时，能够碰触多根经线或纬线，且多个经线所对应的脉冲电路的输出脉冲的时序能够满足测试要求。从制造工艺入手，该距离可设置为大于5mm。

测试过程中，通过经线和纬线在基布上的投影的交叉点，计算出弹体截面在基布上的投影的面积，以投影的中心为圆心，以弹体的半径为半径做一个截面圆，则通过该投影面积与弹体截面积的比值得到弹体轴线与基布所在平面的夹角α，cosα＝a/b，其中a为弹体半径，b为投影的长轴的长度。

根据所选定的两个捕捉靶之间的距离，以及所记录的脉冲电压信号随时间的变化，得到待测物体的飞行速度。

该速度可以是根据任意两个捕捉靶之间距离和飞行时间所得到的速度值，也可以是多个速度的平均值。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其特征在于，其包括经线、纬线、基布和固定框，基布通过固定框夹持固定，经线和纬线分别设置在基布的正反两面，经线在基布上的投影和纬线在基布上的投影相互交叉，形成测量网格区域，经线具有经线触点，纬线具有纬线触点，经线触点和纬线触点固定至固定框；经线触点和纬线触点均与捕捉靶座上的弹性触点接触，以将捕捉靶接入捕捉靶底座的脉冲电路。

2.如权利要求1所述的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其特征在于，固定框包括固定框第一部分和固定框第二部分，通过固定框第一部分和固定框第二部分对基布进行夹持。

3.如权利要求2所述的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其特征在于，多条经线在基布的第一表面等间距平行设置，多条纬线在基布的第二表面等间距平行设置，基布第一表面为基布正面，基布第二表面为基布反面。

4.如权利要求3所述的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其特征在于，每条经线粘贴至基布后，该条经线两个经线触点分别设置基布左右两侧的固定框上，每条纬线粘贴至基布，该条纬线的两个纬线触点分别设置在基布上下两侧的固定框上。

5.如权利要求4所述的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其特征在于，经线触点和纬线触点位于固定框的同一表面。

6.如权利要求5所述的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其特征在于，经线触点和纬线触点位于固定框的相对的两个面。

7.如权利要求5所述的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其特征在于，每条经线的两端设置经线触点，每条纬线的两端设置纬线触点，弹丸撞击捕捉靶得到经线和纬线在基布上的投影的交叉点的断裂个数，获得弹体通过捕捉靶在基布上的投影面积，进而得到弹体轴线与捕捉靶所在平面的夹角。

8.如权利要求7所述的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其特征在于，所述基布采用0.1～0.5mm厚聚四氟乙烯薄膜。

9.如权利要求8所述的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其特征在于，经线和纬线采用预应力铜线，铜线外设置环氧树脂涂层。

10.如权利要求9所述的用于测量碰撞障碍物后弹体飞行姿态的捕捉靶，其特征在于，经线和纬线采用直径0.2mm～0.3mm 铜线，铜线外覆0.5mm～1mm厚的环氧树脂涂层。

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