[發明專利]一種中低溫高速撞擊試驗裝置及其試驗方法

有效

• 申請號: 202010001052.6
• 申請日: 2020-01-01
• 公開（公告）號: CN111043900B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 呂鋼;劉勇;劉海;葉鑄玉;董尚利;耿洪濱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N3/52
• 分類號: G01N3/52;F41A31/00
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

本發明提供一種中低溫高速撞擊試驗裝置及其試驗方法，防護罐體作為彈丸撞擊試驗的安全防護裝置；防護罐體開設有穿線和管道的通孔，防護罐體的一端設有罐門；所述防護罐體內部設有一個試驗臺面、照明燈具；火藥炮、環境箱安裝在試驗臺面上內；環境箱內設置有靶架、液氮蒸發板；溫控裝置的測控線纜與環境箱連接，溫控裝置的制冷管路連接自增壓液氮罐；自增壓液氮罐與液氮蒸發板連接；電磁測速器與火藥炮的可拆卸炮管連接，并通過線纜與示波器相連。本發明裝置具有制造費用低，體積小，結構較簡單，操作方便，發射安全可靠性高，降低了操作的專業性要求。

技術領域

本發明涉及材料撞擊測試技術領域，具體涉及一種中低溫高速撞擊試驗裝置及其試驗方法。

背景技術

對于航空、航天、軍事及高速運載等領域所使用的結構材料，如鈦合金、鋁合金及鋯合金等，動態載荷和溫度的作用是必須考慮的服役環境因素。例如，在軌航天器遭受空間碎片高速撞擊、防護裝甲承受彈道撞擊、極地裝備受到暴風雪/飛石襲擊等服役條件下，結構材料要承受低溫或變溫環境與高速撞擊的綜合作用。另一方面，航空、航天、武器及高速列車技術的發展，促進了高速撞擊條件下材料變形行為研究的不斷深入。因此，對不同溫度環境下的高速撞擊試驗技術提出了更高要求。

國內外開展高速撞擊研究的試驗技術現今有火藥炮、氣體炮、電磁炮、聚能加速器、等離子體加速器、粉塵靜電加速器和激光驅動技術，可使毫米至微米級尺寸的彈丸獲得不同的撞擊速度。其中，火藥炮由火藥提供能量、瞬間釋放推動彈丸發射飛出的一種裝置，對于毫米級彈丸，炮口瞬時速度范圍為0.3km/s～1.5km/s，加載時間為微秒級，相比于其他高速撞擊試驗裝置，設備體積小，結構簡單，易于改造，可適應不同環境條件的需求。

目前，國內在模擬低溫環境下的高速撞擊試驗開展的不多，尤其是在火藥炮或輕氣炮上加裝低溫制冷裝置，能為試驗靶材提供理想的低溫環境的成熟可行的試驗方法鮮有報道。開展高性能的結構材料在低溫或變溫條件下高速撞擊動態變形及損傷行為的研究，特別是對1.5km/s撞擊速度下材料的變形行為與損傷機理的研究具有重要的理論研究和工程應用價值。因此，有必要開發一種低成本、推廣度高、安全可靠的低溫高速撞擊試驗裝置及試驗方法。

發明內容

本發明的目的在于研制一套在大氣條件下使用的中低溫高速撞擊試驗裝置，提供一種解決材料在中低溫環境下的高速撞擊試驗方法。

一種中低溫高速撞擊試驗裝置，包括火藥炮、電磁測速器、靶架、環境箱、溫控系統、防護罐體。

所述防護罐體為彈丸撞擊試驗的安全防護裝置；防護罐體開設有穿引線纜和低溫管路的通孔，防護罐體的一端設有罐門，在防護罐體的側方開有法蘭窗口。

所述防護罐體內部設有一個試驗臺面及為試驗提供照明的燈具。

火藥炮、環境箱安裝在試驗臺面上；環境箱內設置有靶架、液氮蒸發板；溫控系統的測控線纜與環境箱連接，溫控系統的制冷管路一端連接自增壓液氮罐，另一端連接環境箱。

電磁測速器與火藥炮的可拆卸炮管連接，并通過線纜與防護罐體外的示波器相連。

所述火藥炮包括可拆卸炮管、彈倉、炮體前端座、炮體尾座、鎖緊螺栓、彈丸、彈藥、撞針、擊發裝置及炮架。

所述可拆卸炮管一端設有外螺紋及沉孔，可拆卸炮管與炮體前端座通過螺紋連接，彈倉的小徑端面與可拆卸炮管沉孔底面配合，大徑端面與炮身的內孔底面配合。

所述炮體前端座另一端加工有圓形通孔，用以填裝彈藥。

所述炮體尾座沿軸心開有通孔，撞針位于通孔內，通孔與炮體前端座的圓形通孔同軸。彈倉的小徑端中心孔放置彈丸；彈倉的大徑端有一個彈室，彈藥的前端置于其中；可拆卸炮管及彈倉的中心軸孔在裝配后保持同軸狀態，而二者與炮體尾座的中心軸孔保持不同軸狀態；炮體尾座與炮體前端座通過兩根鎖緊螺栓連接鎖緊。