[發明專利]太空環境超高速撞擊試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110783885.7
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113532783B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 黃林沖;李誠豪;馬建軍;陳萬祥;梁禹;楊宏偉
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08
• 代理公司: 廣東合方知識產權代理有限公司 44561
• 代理人: 許建成

1.太空環境超高速撞擊試驗裝置，其特征在于，包括：

太空環境模擬容器，所述太空環境模擬容器內部限定有可封閉的試驗空間，試驗空間包括飛行區以及與飛行區的尾端連通的撞擊區，撞擊區中設置靶體；

加速器，所述加速器與飛行區的前端通連，用于驅使彈丸沿試驗空間超高速飛向靶體；

電磁鐵，所述電磁鐵用于對沿試驗空間超高速飛向靶體的彈丸產生與所受重力反向的電磁力，用于模擬太空中的微重力環境；

高速攝像機，所述高速攝像機用于記錄彈丸進入試驗空間時的運動軌跡；

紅外高速攝像機，所述紅外高速攝像機用于記錄靶體的溫度變化以及撞擊產生的靶體飛片的運動軌跡；以及

應力傳感器，所述應力傳感器設于靶體，用于記錄靶體的應力變化；

所述太空環境模擬容器包括模擬管，模擬管的尾端封閉，前端的入口處設有可控制入口通與斷的第一自動閥門，所述加速器的出口端與第一自動閥門的閥口通連，當彈丸通過第一自動閥門后，控制系統驅使第一自動閥門快速關閉；

飛行區內設置有多個軸向間隔分布的第二自動閥門，將飛行區分隔成多級獨立的飛行分區，并由第二自動閥門控制相鄰飛行分區之間以及飛行區與撞擊區之間的通斷，第二自動閥門處設有光電傳感器，用于感應彈丸是否通過相應的第二自動閥門，當彈丸飛行通過相應的第二自動閥門并被相應的光電傳感器所感應到時，控制系統根據該光電傳感器反饋的感應信號驅使相應的第二自動閥門快速關閉。

2.如權利要求1所述的太空環境超高速撞擊試驗裝置，其特征在于：還包括氣壓調節系統，所述氣壓調節系統包括抽真空裝置，抽真空裝置通過真空管與試驗空間通連，試驗空間中設有氣壓傳感器，用于檢測試驗空間內的氣壓，試驗裝置的控制系統根據氣壓傳感器反饋的氣壓信息作出是否驅使抽真空裝置對試驗空間進行抽真空的指令。

3.如權利要求2所述的太空環境超高速撞擊試驗裝置，其特征在于：太空環境模擬容器呈管狀，兩端封閉，太空環境模擬容器的管壁在垂向直于其軸線的方向上間隔設置有兩個軸向的環形腔室，接近試驗空間的環形腔室為冷卻室，冷卻室設有冷量入口和冷量出口，離試驗空間較遠的環形腔室為隔離室，隔離室設有惰性氣體入口和惰性氣體出口，將惰性氣體經惰性氣體入口輸入隔離室，對該隔離室所在的區域進行溫度隔絕；將冷量經冷量入口輸入冷卻室，并使冷量通過管壁與試驗空間內的空氣熱交換后經冷量出口流出，對試驗空間內進行降溫。

4.如權利要求1所述的太空環境超高速撞擊試驗裝置，其特征在于：彈丸采用鐵磁性金屬材料制成，加速器包括與飛行區的前端通連的輕氣炮管、與輕氣炮管的前端通連的泵管以及與泵管的后端通連的裝彈室，所述彈丸裝設于輕氣炮管中，所述泵管接近裝彈室的位置設有加壓活塞，泵管位于加壓活塞和彈丸之間的區域充填高壓輕氣，所述裝彈室內裝設固體炸藥。

5.如權利要求1所述的太空環境超高速撞擊試驗裝置，其特征在于：紅外高速攝像機有多個，多個紅外高速攝像機位于太空環境模擬容器外部并繞撞擊區的軸線間隔分布，太空環境模擬容器至少對應撞擊區的部分采用透明的高強度材料制成。

6.采用如權利要求1至5中任意一項所述太空環境超高速撞擊試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、根據彈丸的質量和類型調整電磁鐵所提供的磁場大小；

S2、在確保彈丸至靶體的空間暢通的情況下，通過加速器驅使彈丸沿試驗空間飛行以超高速撞擊靶體，并通過高速攝像機記錄彈丸進入試驗空間時的運動軌跡、通過紅外高速攝像機記錄靶體的溫度變化和撞擊產生的靶體飛片的運動軌跡、以及通過應力傳感器用于記錄靶體的應力變化。

7.如權利要求6所述的試驗方法，其特征在于：在步驟S2之前，還包括通過抽真空裝置將封閉后的試驗空間抽至真空、以及驅使冷量循環進出冷卻室，以將試驗空間內的溫度降至所需溫度，從而同時在試驗空間內模擬太空中的微重力、真空和超低溫環境的過程。

8.如權利要求6所述的試驗方法，其特征在于：在步驟S2中，當彈丸飛行通過第二自動閥門并被相應的光電傳感器感應到時，還包括通過控制系統驅使該第二自動閥門快速關閉的過程。