[实用新型]一种用于模拟旋转碎片高速撞击的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及地面模拟空间碎片撞击领域，尤其涉及一种模拟旋转碎片高速撞击的试验装置。

背景技术

在过去的几十年了，空间碎片数量迅速增长，加重了轨道上物体之间相互撞击的风险。为了进一步探究空间碎片对航天器的撞击损伤效应，人们展开了一系列的地面模空间碎片拟试验，主要有激光驱动飞片技术，二级轻气炮模拟、电炮加速技术、等离子加速技术、粉尘静电加速技术等。其中激光驱动飞片技术可以实现撞击与损伤一一对应关系。20世纪80年代D.L.PaiSley首次低能量激光脉冲实现对铝和铜的驱动，是激光驱动飞片的先驱。激光驱动飞片技术具有成本低、装置简易等优良特点，所以有广泛的应用前景。

但是空间碎片在空间环境下，由于地球重力梯度和地球磁场产生的涡流的摄动力的影响，碎片除了作在轨运动之外同时还作高速的旋转运动。在空间环境等非主动力作用下，自由漂浮物体的旋转速度通常可达6度/秒，对于携带推进系统的航天器来说，在控制系统失效无法控制推进系统的情况下，其旋转速度可能在短期内增加到几十甚至上百度/秒。然而激光驱动飞片技术只局限于驱动具有单一方向速度的飞片，目前尚未有文献报道实现飞片的旋转模拟。

因此，为进一步提高激光驱动飞片模拟空间碎片撞击的过程，需要改进现有的激光驱动飞片模拟装置中的飞片靶和撞击靶，实现模拟旋转碎片高速撞击过程，使之更接近于空间碎片环境。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种模拟旋转碎片高速撞击的实现装置，弥补了当前激光驱动飞片速度方向单一性的缺点，实现了模拟旋转碎片的高速撞击试验，提高地面空间碎片模拟的有效性。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种用于模拟旋转碎片高速撞击的试验装置，包括激光器，沿所述激光器发出的激光束的方向上依次布置有聚焦镜、飞片靶和撞击靶，所述飞片靶和所述撞击靶中的一种或是两种设有可旋转基座，所述可旋转基座包括电机和传动机构，所述传动机构的输出端带动飞片靶或是撞击靶旋转，所述飞片靶相对所述撞击靶作旋转运动；当激光器发出的激光束烧蚀所驱动的飞片撞击所述撞击靶时，飞片既具有垂直于所述撞击靶的轴向速度，也具有自转的旋转速度，从而实现碎片旋转撞击的过程。

进一步讲，所述飞片靶或撞击靶的旋转速度为5-180度/秒。所述传动机构是与电机连接的齿轮传动、皮带传动和丝杠螺杆传动中的任何一种，以实现平稳的传动。

与现有技术相比较，本实用新型的优点是：采用激光驱动飞片技术模拟空间碎片，所驱动飞片与激光方向平行的。飞片靶或撞击靶单独或同时以一定角速度作相对旋转运动，激光速烧蚀所驱动飞片撞击撞击靶时，既具有垂直于撞击靶径向速度，也具有一定的旋转速度，实现碎片旋转撞击的过程。本实用新型技术方案实施的费用低，操作简便，可有效地实现空间碎片由空间摄动力等环境因素引起的旋转运动，提高空间碎片地面模拟的等同程度和有效性。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟旋转碎片撞击方法的方法及试验装置示意图；

图中：1-激光器，2-聚焦镜，3-飞片靶，4-撞击靶，5-可旋转基座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。提供实施例是为了理解的方便，绝不是限制本实用新型。

本实用新型的设计思路是：通过激光驱动飞片技术，驱动出来与激光方向平行的超高速飞片，同时飞片靶或撞击靶单独或同时以一定的角速度作相对自旋运动，飞片撞击靶材时，既具有相对的径向速度，也具有高的旋转速度，即实现激光驱动的超高速飞片旋转撞击目标靶，可模拟空间摄动力等非主动作作用下旋转碎片高速撞击的损伤效应。

如图1所示，本实用新型提出的一种用于模拟旋转碎片高速撞击的试验装置，包括激光器1，沿所述激光器1发出的激光束的方向上依次布置有聚焦镜2、飞片靶3和撞击靶4，所述飞片靶3和所述撞击靶4中的一种或是两种设有可旋转基座，所述可旋转基座5包括电机和传动机构，所述传动机构的输出端带动飞片靶3或是撞击靶4旋转，所述传动机构是与电机连接的齿轮传动、皮带传动和丝杠螺杆传动中的任何一种；所述飞片靶3相对所述撞击靶4作旋转运动，所述飞片靶3或撞击靶4的旋转速度为5-180度/秒；当激光器1 发出的激光束烧蚀所驱动的飞片撞击所述撞击靶4时，飞片既具有垂直于所述撞击靶4的轴向速度，也具有自转的旋转速度，从而实现碎片旋转撞击的过程。

实施例1：