[发明专利]用于冲击气炮的力学实验的弹丸及测试该弹丸速度的装置

说明书

本发明涉及用于冲击气炮力学实验的子母弹丸及测量该弹丸速度的装置，属于子母弹丸分离技术领域，本发明针对异型弹丸碰撞选定某点结构的冲击动力学实验中：内部子弹丸偏离设计飞行路线的问题以及子弹丸的速度测定问题，精确设计子母弹丸的结构和弹丸测速设备，解决了前述两问题。实验过程中不依靠母弹丸与空气摩擦来进行弹丸分瓣，而是依靠母弹丸和炮管的摩擦带来的热量以及母弹丸的旋转惯性使得母弹丸可靠分瓣，使用本发明方案可缩短靶室的长度，可以降低五分之一气炮建炮价格，同时将大大提高冲击碰撞点瞄准精度和实验可重复性。

技术领域

本发明属于子母弹丸技术领域，具体的说，涉及用于冲击气炮的力学实验的特种子母弹丸及测试该弹丸的装置。

背景技术

在冲击气炮的力学实验中，常采用高压气体驱动弹丸，如下为记载该技术文献资料：

《动高压原理与技术》第二章第三节(经福谦，陈俊祥主编)国防工业出版社2006年出版；

王宁宇，用于材料碰撞实验的一级轻气炮，爆炸与冲击，1993,13(1)：90-96；

郭阳宽等，基于matlab的阿基米德螺旋面法线和切平面的求解研究，工具技术，2009，11:77-794；

刘鹄然，胡庆夕，用盘形刀具加工阿基米德螺旋面的根切，机械工艺师，1997(1)：13-14。

如图1所示，母弹丸采用硬塑料(聚碳酸酯)制作，弹丸上安装有特定形状的飞片，在弹丸高速飞过炮管之后，飞片撞击固定在封闭靶室内的靶体，从而对实验对象进行冲击加载，由于一般的飞片具有片状结构,可以和弹丸结合紧密；在炮管中弹丸加速飞行时不会脱落，同时金属飞片飞出炮管时的速度可以用安装在图1中A点的电磁线圈测量飞片的飞行速度。

但在一些特种结构冲击加载实验中，需要采用不规则形状的金属或非金属样品对特种结构的某点进行冲击，比如球形或方形样品，在这种气炮实验中，用作冲击的样品与弹丸相比较尺寸很小；需要将小型球形或方形(或其他异形)的金属或非金属样品预先埋置在大的弹丸体内，构成子母弹丸，如图1所示，实验过程中，子母弹结合体经过气炮炮管加速后，在穿出炮管时在图1中A点，金属或非金属子弹丸获得与母弹丸相同的速度，同时在弹丸结合体经过炮管的加速过程后，子弹丸在碰撞结构靶之前必须与母弹丸完全分离。此外，由于母弹丸中的金属弹丸很小，在穿出图1中A点炮口时在电磁线圈中无法感生出电信号，这样就无法测出子母弹丸的速度。

在这种实验中，除了子弹丸之外的材料(包括母弹丸)碰撞到实验对象(图1中结构靶)上，会导致实验结果产生严重的偏差。

在这种实验中，一般用于碰撞的样品尺寸都很小，在实验中需要达到三个目的，才能保证实验成功：

1、不规则的子弹丸(小样品)通过炮管加速后必须和母弹丸完全分离；

2、不规则的小样品和母弹丸分离过程中不会改变飞行方向。必须依旧沿着炮管准直的方向飞行；小样品与母弹丸飞离过程及飞离后，在碰上结构靶之前，碰到任何管壁或器件都会造成实验失败。

3、需要精确测量子弹丸在碰上靶体之前速度大小。

在现有的这类实验中，有两种制作弹丸的技术：

技术方案一将母弹丸用整体制作，将小样品埋于弹丸前端，如图2a所示，在弹丸飞过炮管后，弹丸前表面碰到一个靶室内高硬度筒状的贯通口，如图1所示，该筒状装置称为脱靶装置；由于埋在母弹丸前端的子弹丸密度远大于母弹丸，同时母弹丸的强度也远小于贯通口的强度，子母弹丸在贯通口会相互分离，母弹丸材料在贯通口外部分裂(图1中B点)，子弹丸因为惯性飞向结构靶对实验对象进行冲击加载，由此完成结构靶动力学冲击实验。