CN102226672B - 一种气体炮过载试验防护箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弹药过载检测装置，具体为一种气体炮过载试验防护箱。解决现有空气炮侵彻试验装置的靶箱存在的操作使用不便等技术问题。包括底座、上方的箱体，底座上设有导轨；箱体上方为箱体盖板，所述的箱体由前箱体、中箱体、后箱体连接组成，前箱体内依次设有炮口护板、弹托挡板，前箱体一侧还设有测速孔、中箱体内设有安装靶板的插槽，后箱体内设有回收桶；箱体下设有定位卡槽和滚轮，底座的末端设有限制机构，限制机构与后箱体连接。设计方案具有严谨、可行，方便，可以使用于不同体积的空气炮等特点，具有良好的实用价值和可靠的操作性，及准确的实验结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种弹药过载检测装置，具体为一种气体炮过载试验防护箱。
背景技术
近二三十年来，随着远程精确打击、制导与反制导技术的发展，出现了各种高强度、不同形式的综合防护及关键性目标，如桥梁、机场跑道、机库、装甲车辆、航母和隐藏在地下的大规模杀伤武器、远程导弹、现代防空、控制、通讯和高级指挥系统等硬目标体系。这些目标促使了一些智能型侵彻弹药的诞生。武器在侵彻毁伤这些地下埋藏、硬目标时，必然要遭受高速加载、硬目标侵彻过程中的猛烈撞击和冲击力等高过载恶劣环境，武器系统要在此环境下生存并达到对目标的致命性毁伤，便提出了对武器各部件的安全与性能的要求，即地下埋藏、硬目标侵彻用武器系统中的弹体和含能材料必须耐高过载，由此提出耐高过载弹药这一概念，并成为各国弹药发展的重点和方向。
耐高过载弹药的迅速发展，带动多种战斗部起爆、传爆方式和新型爆炸装药也不断研发。然而，目前我国检测技术相应比较落后，火工技术科研、生产产品检测多数仍沿用老技术。有些仪器、设备、设施不全或不完全配套。而对于针对高耐热性、 耐高过载能力、高安全性、高机械强度等火工药剂所需的检测试验方法和评价指标体系还处于空白，致使有些项目未能进行，严重影响了武器技术前进的步伐。所以，必需加快发展武器系统爆炸部件的耐高过载性能检测新技术，建立相应的试验装置才能满足现代高技术武器系统发展的需要。
目前用来研究弹药在高过载条件下的动态力学特性最普遍方法是Hopkinson压杆、落锤或飞板撞击等方法。这些方法对动态力学特性的研究具有一定的局限性。尤其不能真实模拟炸药在侵彻过程中的低幅值、长历时的动态载荷环境。
另一种技术就是采用空气炮作为弹药的加载装置。法国University of Padova, D. Pavarin等人为保持弹底压力的近似恒定，对二级轻气炮的泵管与炮管间能量匹配关系的研究，实现了对气体炮的优化设计。德国Ernst-Mach-Institut的Frank K. Schafer分析球形弹丸高速撞击簿型靶标并建立了冲击破碎模型。挪威Børvik等人采用直径20mm，长98mm的锥形钢制弹体对厚度分别为15、20、25、30mm贯穿AA5083-H116靶板进行了侵贯试验。测量了所有试验的初始速度和剩余速度。还采用三种不同形状的弹丸（钝，半球形和锥形）进行了气体炮实验，穿透12毫米厚的Weldox 460E钢板。根据实验结果，构建并比较了剩余速度曲线。结果表明，弹头形状大大影响着穿透过程中能量吸收机制和目标的失败模式。此外，剩余速度曲线受到了弹头形状的影响。日本广岛大学的Yoshinori Isomoto Oka使用一级气炮和二级轻气炮使弹丸以不同的速度撞击铝、低碳钢、钛质靶板，对试验结果进行了分析，阐述了靶板毁伤程度大小的原因。
在我国，大型的气炮及炸药爆轰等动高压设备主要建在中国工程物理研究院，其主旨是为武器物理研究服务。如1982年,西北核技术研究所完成了57mm口径的单级压缩气炮研制,最大弹速1400m/s,90年代研制了口径130mm单级压缩气炮和10mm口径的非火药驱动二级气炮最大弹速7000m/s。我国有许多高校如：中国科技大学、哈尔滨工业大学、国防科技大学、北京理工大学、南京理工大学拥有气体炮冲击动力学试验设备。主要是利用气体炮的低成本发射技术，进行物体的冲击试验，研究碰撞机理、碰撞加速度、以及终点弹道的研究，如穿甲实验、空间飞行碰撞、引信碰撞研究等。南京理工大学发展了一种采用57mm口径的模拟炮进行引信和火工品的动态着靶模拟测试技术，弹丸的加载和部件的运动状态通过弹载加速度传感器和位移传感器测定，这种方法比较真实地反映了火工品的状态，着靶冲击过载值约70000G，着靶速度大于300m/s。
总结国内外使用的空气炮侵彻试验装置，我们发现与之配套的弹丸冲击靶板等部件的防护装置多为圆桶型防护箱，这类装置多是固定于基座，靶板需从箱体前端或后端安装，操作困难、使用不便、用途单一，不利于中、大尺寸靶体的冲击试验。
发明内容
本发明为了解决现有空气炮侵彻试验装置的靶箱存在的操作使用不便等技术问题而提供了一种气体炮过载试验防护箱。
本发明是由以下技术方案实现的，一种气体炮过载试验防护箱， 包括底座、上方的箱体，底座上设有导轨；箱体上方为箱体盖板，所述的箱体由前箱体、中箱体、后箱体连接组成，前箱体内依次设有炮口护板、弹托挡板，前箱体一侧还设有测速孔、中箱体内设有安装靶板的插槽，后箱体内设有回收桶；箱体下设有定位卡槽和滚轮，底座的末端设有限制机构，限制机构与后箱体连接。
与现有的简单结构装置相比，过载试验防护箱装置采用三个轮式防护箱通过螺栓连接而成，可根据不同的距离要求移动定位防护箱体，根据不同的过载环境要求安装不同的金属靶板或混凝土靶板，从而可以对炸药装药在不同侵彻过载条件的力学特性以及炸药的过载安定性、可靠性进行测定，这是其它已有试验装置不能做到的。三个防护箱体的箱盖为上开式可抽出四条销子将箱盖取开，也可只抽出一侧的两条销子绕另一侧锁销打开箱盖以安装靶板、回收桶等部件，关闭后插上销子锁紧。整个装置操作简便，具有很强的安全性、可靠性、多功能性。
综合来说，与现有技术相比本发明技术方案中所述的过载试验防护箱、专针对小尺寸装药和火工品空气炮过载性能测试而设计的，运用到机械设计相关原理及方法，可根据不同的距离要求移动定位防护箱体，根据不同的过载环境要求安装不同的金属靶板或混凝土靶板，从而可以对炸药装药在不同侵彻过载条件的力学特性以及炸药的过载安定性、可靠性进行测定，这是其它已有试验装置不能做到的。设计方案具有严谨、可行，方便，可以使用于不同体积的空气炮等特点，具有良好的实用价值和可靠的操作性，及准确的实验结果。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图
图2为底座结构示意图
图3为凹槽板的结构图
图4为箱体与盖体连接结构示意图
图中： 1-后箱体、2-回收桶、3-中箱体、4-插槽、5-前箱体、6-测速孔、7-弹托挡板、8，9-弹托挡板、10导轨、11-底座、12-靶板支架、13-定位卡槽、14-滚轮、15-限制机构、16-螺栓垫片组，17-销轴。
具体实施方式
如图1、2所示意，所述的过载试验防护箱包括底座11、上方的箱体，底座11上设有导轨10；箱体上方为箱体盖板，所述的箱体由前箱体5、中箱体3、后箱体1连接组成，前箱体5内依次设有弹托挡板9、8、弹托挡板7，前箱体一侧还设有测速孔6、中箱体3内设有安装靶板的插槽4和放置水泥靶的靶板支架12，后箱体1内设有回收桶2；箱体下设有定位卡槽13和滚轮14，底座11的末端设有限制机构15，限制机构15与后箱体1连接。
如图4所示意，所述的箱体和盖板为销轴连接，通过四个角的销轴17将盖板固定。还可以通过销轴起到翻盖的作用，或者全部移开。是用于进行弹载装药过载性能测试实验的安全保护装置，其主要结构及特点包括：
底座11为长桌形结构采用槽钢作为支撑焊接骨架，上面用20mm厚钢板与骨架焊接。导轨10截面为工字型结构，焊接于底座上表面的纵向对称线上，对防护箱体起导向和横向定位作用。限制机构15通过螺栓固定于底座11末端对称线上，用于对防护箱进行纵向定位并承受侵彻带来的压力。整个支撑座通过地脚螺钉固定于地基上，结构安装牢固、抗震性好。
后箱体1用来安装回收桶2，回收桶2为砂桶用来接收穿靶后的弹丸。定位卡槽13和导轨10契合对箱体进行运动导向、定位和固定夹紧作用。滚轮14可使箱体实现纵向移动。后箱体1与限制机构15通过螺栓垫片组16连接，采用刚性垫片实现硬连接；用柔性垫片实现软连接，对弹丸的冲击进行二次缓冲。
中箱体3主要用于安装靶板，插槽4用来插接安装金属靶板。靶板支架12中部为凹面形。当需要安装圆柱形混凝土靶板时，需要将两个靶板支架12间隔平放于中箱体底部，再将混凝土靶板从箱体上方平放在支架弧形凹槽上进行定位，可保证对靶板的准确定位。
前箱体5主要用来实现弹丸与弹托分离，保证弹丸飞行轨迹与速度不变。采用双通道激光测速仪发射的两束平行光对弹丸的发型速度进行测试。
Claims (4)
1.一种气体炮过载试验防护箱，包括底座（11）、上方的箱体，箱体内设有回收桶（2），其特征在于：底座（11）上设有导轨（10）；箱体上方为箱体盖板，所述的箱体由前箱体（5）、中箱体（3）、后箱体（1）连接组成，前箱体（5）内依次设有炮口护板（8、9）、弹托挡板（7），前箱体一侧还设有测速孔（6）、中箱体（3）内设有安装靶板的插槽（4）和放置水泥靶的靶板支架（12），后箱体（1）内设有回收桶（2）；箱体下设有定位卡槽（13）和滚轮（14），底座（11）的末端设有限制机构（15），限制机构（15）与后箱体（1）连接。
2.根据权利要求1所述的气体炮过载试验防护箱，其特征在于：所述的箱体盖板为销轴连接，通过四个角的销轴将箱体盖板固定。
3.根据权利要求1所述的气体炮过载试验防护箱，其特征在于：后箱体（1）与限制机构（15）通过螺栓垫片组（16）连接。
4.根据权利要求1所述的气体炮过载试验防护箱，其特征在于：靶板支架（12）中部为凹面形。
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