測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置,包括至少兩級測試艙室，其中，首級測試艙室前端設(shè)置有入口擋板；所述入口擋板上設(shè)置有入口；末級測試艙室末端設(shè)置有末端砧板；相鄰兩級測試艙室之間設(shè)置有一個匹配靶板；所述測試艙室上設(shè)置有測量系統(tǒng)。本發(fā)明采用多艙室裝置可以在含能材料撞靶過程中，分別測量靶前和靶后不同空間和時間的壓力和溫度變化，同時獲得其能量釋放與穿甲特性。
【專利說明】
測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及準密閉空間內(nèi)的壓力和溫度測試領(lǐng)域，具體涉及準密閉空間內(nèi)的能量釋放和穿甲特性的測試裝置;尤其適用于反應(yīng)性材料等含能材料在準密閉空間內(nèi)的撞擊點火條件和釋能特性的研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對高應(yīng)變率條件的點火條件和釋能特性研究，主要采用泰勒桿試驗。當(dāng)撞擊速度足夠高時，圓柱形的含能泰勒桿將轉(zhuǎn)變?yōu)檫叴┘走呩屇艿姆磻?yīng)狀態(tài)。對于現(xiàn)有的研究測試裝置，含能樣品(以下簡稱樣品)在穿甲進入測試裝置時，有部分能量會耗散在測量裝置外部，造成無法忽略的能量損失，無法計算總體釋能情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了掌握含能材料的撞擊點火條件和釋能規(guī)律，研究含能材料與目標撞擊時的反應(yīng)釋能與穿甲特性，提供一種測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置。
[0004]該裝置可以用于同時測量樣品穿靶反應(yīng)時，在各艙室內(nèi)產(chǎn)生的壓力和溫度的時空分布O
[0005]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，包括至少兩級測試艙室，其中，首級測試艙室前端設(shè)置有入口擋板;所述入口擋板上設(shè)置有入口 ；末級測試艙室末端設(shè)置有末端砧板;相鄰兩級測試艙室之間設(shè)置有一個匹配靶板;所述測試艙室上設(shè)置有測量系統(tǒng)。
[0007]更進一步的技術(shù)方案是所述測量系統(tǒng)包括溫度傳感器和壓力傳感器。
[0008]更進一步的技術(shù)方案是所述兩級測試艙室的一級測試艙室內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器和溫度傳感器;所述兩級測試艙室的二級測試艙室內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器和溫度傳感器。
[0009]更進一步的技術(shù)方案是所述壓力傳感器和溫度傳感器安裝于測試艙室側(cè)壁內(nèi)預(yù)留的固定測試孔中。
[0010]更進一步的技術(shù)方案是所述一級測試艙室內(nèi)的壓力傳感器和溫度傳感器分別沿一級測試艙室軸向按等間距平均分布。
[0011]更進一步的技術(shù)方案是所述二級測試艙室內(nèi)的壓力傳感器和溫度傳感器分別沿二級測試艙室軸向按等間距平均分布。
[0012]更進一步的技術(shù)方案是所述入口擋板、測試艙室和末端砧板均由結(jié)構(gòu)鋼加工而成;所述入口擋板、末端砧板以及匹配靶板分別與所述測試艙室通過螺栓連接。
[0013]更進一步的技術(shù)方案是所述匹配靶板采用45#鋼或硬鋁或Q690鋼制作而成。
[0014]更進一步的技術(shù)方案是所述匹配靶板的厚度是根據(jù)其自身材料以及待測樣品的密度P、長度L以及撞擊速度V計算得出。
[0015]更進一步的技術(shù)方案是所述入口擋板的入口為通孔結(jié)構(gòu)。入口直徑D通常為1mm以上。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的有益效果之一是:本發(fā)明采用多艙室裝置可以在含能材料撞靶過程中，分別測量靶前和靶后不同空間和時間的壓力和溫度變化，同時獲得其能量釋放與穿甲特性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明一個實施例中一級測試艙室中含能材料釋能產(chǎn)生的壓力和時間曲線。
[0019]圖3為本發(fā)明一個實施例中二級測試艙室中含能材料釋能產(chǎn)生的壓力和時間曲線。
[0020]附圖標記說明:1.待測樣品，2.入口擋板，3.測試圓筒，4.匹配靶板，5末端砧板，Tl.第一溫度傳感器，T2.第二溫度傳感器，T3.第三溫度傳感器，T4.第四溫度傳感器，T5.第五溫度傳感器，T6.第六溫度傳感器，Pl.第一壓力傳感器，P2.第二壓力傳感器，P3.第三壓力傳感器，P4 ?第四壓力傳感器，P5.第五壓力傳感器，P6.第六壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0021]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0022]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0023]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本實施例公開一種測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，該裝置可以用于同時測量樣品穿靶反應(yīng)時，在各艙室內(nèi)產(chǎn)生的壓力和溫度的時空分布。具體的，該裝置包括至少兩級測試艙室，其中，首級測試艙室前端設(shè)置有入口擋板;所述入口擋板上設(shè)置有入口 ；末級測試艙室末端設(shè)置有末端砧板。
[0025]作為優(yōu)選的實施方案，相鄰兩級測試艙室之間設(shè)置有一個匹配靶板，所述匹配靶板將多個單級測試艙室組合在一起，成為多級測試艙室;所述測試艙室上設(shè)置有測量系統(tǒng)。根據(jù)測試時的需要，通過匹配靶板可以組合2個、3個或更多個測試艙室，將測試艙室組合為兩級、三級或更多級測試艙室，同時測量樣品穿靶反應(yīng)時，在各艙室內(nèi)產(chǎn)生的壓力和溫度的時空分布。采用多艙室裝置可以在含能材料撞靶過程中，分別測量靶前和靶后不同空間和時間的壓力和溫度變化，同時獲得其能量釋放與穿甲特性。
[0026]具體的，如圖1所示，本實施例以雙測試艙室裝置為例。本實施例測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，它包括測試艙室，具體的，測試艙室主要為測試圓筒3和前后擋板組成，其中，一級測試艙室前端設(shè)置有入口擋板2;所述入口擋板2上設(shè)置有入口，具體的，入口為通孔結(jié)構(gòu);入口擋板2的通孔直徑盡量小而不影響裝置的準密閉效果，但同時也能保證樣品能無接觸通過。具體的，入口直徑D通常I Omm以上。
[0027]二級測試艙室末端設(shè)置有末端砧板5。末端砧板5可同時滿足被測樣品撞擊釋能的要求和防止樣品穿出測試艙室的作用。優(yōu)選的，本實施例中一級測試艙室與二級測試艙室之間設(shè)置有匹配靶板4，通過匹配靶板將兩個單級測試艙室組合為兩級測試艙室。一級測試艙室主體結(jié)構(gòu)主要由入口擋板2、一級測試圓筒和匹配靶板4組成；二級測試艙室主體結(jié)構(gòu)主要由匹配靶板4、二級測試圓筒和末端砧板5組成。
[0028]若設(shè)置兩個匹配靶板，則可將三個測試艙室組合在一起成為三級測試艙室。則，一級測試艙室主體結(jié)構(gòu)主要由入口擋板、一級測試圓筒和第一匹配靶板組成；二級測試艙室主體結(jié)構(gòu)主要由第一匹配靶板、二級測試圓筒和第二匹配靶板組成;三級測試艙室主體結(jié)構(gòu)主要由第二匹配靶板、三級測試圓筒和末端砧板組成。
[0029]進一步的，測試艙室的一級測試艙室的側(cè)壁內(nèi)預(yù)留了固定測試孔，第一壓力傳感器Pl、第二壓力傳感器P2、第三壓力傳感器P3，以及第一溫度傳感器Tl、第二溫度傳感器T2、第三溫度傳感器T3均安裝于一級測試艙室側(cè)壁內(nèi)預(yù)留的固定測試孔。測試艙室的二級測試艙室的側(cè)壁內(nèi)預(yù)留了固定測試孔，第四壓力傳感器P4、第五壓力傳感器P5、第六壓力傳感器P6，以及第四溫度傳感器T4、第五溫度傳感器T5、第六溫度傳感器T6均安裝于二級測試艙室側(cè)壁內(nèi)預(yù)留的固定測試孔。優(yōu)選的，一級測試艙室內(nèi)的壓力傳感器和溫度傳感器均分別沿一級測試艙室軸向按等間距d平均分布。二級測試艙室內(nèi)的壓力傳感器和溫度傳感器均分別沿二級測試艙室軸向按等間距平均分布。
[0030]進一步的，在本實施例中，入口擋板2、測試圓筒3、匹配靶板4和末端砧板5—般由高強度結(jié)構(gòu)鋼加工而成，通過螺栓緊密連接以形成準密閉的測試艙室，設(shè)計其結(jié)構(gòu)強度可經(jīng)受艙內(nèi)爆炸載荷和樣品穿靶后的撞擊，不發(fā)生塑性變形從而可重復(fù)使用。匹配靶板4的材料通常采用45#鋼或硬鋁或Q690鋼，也可根據(jù)試驗要求選擇其他材料，其厚度S可基于工況或試驗要求，根據(jù)自身材料以及待測樣品I的密度P、長度L以及撞擊速度V計算得出。入口擋板2的通孔直徑盡量小而不影響裝置的準密閉效果，但同時也能保證樣品能無接觸通過。
[0031]待測樣品I由加載平臺發(fā)射至預(yù)定速度V，穿過入口擋板2的通孔直接進入一級測試艙室，隨后撞擊匹配靶板4。根據(jù)樣品材料具有的撞擊反應(yīng)的固有特性，樣品破碎并快速反應(yīng)釋放化學(xué)能，其中一部分能量釋放于匹配靶板4之前，在一級測試艙室內(nèi)形成高溫高壓環(huán)境;破碎的樣品在穿透匹配靶板4后繼續(xù)釋放能量，隨后在撞擊末端砧板5時發(fā)生第二次反應(yīng)并再次釋放大量能量，在二級測試艙室內(nèi)形成高溫高壓環(huán)境。如圖2和圖3所示，圖2和圖3分別示出了本實施例實驗獲得的一級測試艙室中含能材料釋能產(chǎn)生的壓力和時間曲線。以及實驗獲得的二級測試艙室中含能材料釋能產(chǎn)生的壓力和時間曲線。
[0032]本實施例中待測樣品高速撞擊匹配靶板，邊釋能邊穿甲，可同時測試匹配靶板前方和后方的壓力和溫度的時空分布情況。該裝置可用于含能材料在準密閉空間的撞擊釋能和穿甲性能測試研究領(lǐng)域。
[0033]在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結(jié)合任一個實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0034]盡管這里參照發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【主權(quán)項】
1.一種測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，其特征在于:包括至少兩級測試艙室，其中，首級測試艙室前端設(shè)置有入口擋板(2);所述入口擋板(2)上設(shè)置有入口；末級測試艙室末端設(shè)置有末端砧板(5);相鄰兩級測試艙室之間設(shè)置有一個匹配靶板;所述測試艙室上設(shè)置有測量系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，其特征在于所述的測量系統(tǒng)包括溫度傳感器和壓力傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，其特征在于所述的兩級測試艙室的一級測試艙室內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器和溫度傳感器;所述兩級測試艙室的二級測試艙室內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器和溫度傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，其特征在于所述的壓力傳感器和溫度傳感器安裝于測試艙室側(cè)壁內(nèi)預(yù)留的固定測試孔中。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，其特征在于所述的一級測試艙室內(nèi)的壓力傳感器和溫度傳感器分別沿一級測試艙室軸向按等間距平均分布。6.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，其特征在于所述的二級測試艙室內(nèi)的壓力傳感器和溫度傳感器分別沿二級測試艙室軸向按等間距平均分布。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，其特征在于所述的入口擋板、測試艙室和末端站板均由結(jié)構(gòu)鋼加工而成;所述入口擋板、末端站板以及匹配靶板分別與所述測試艙室通過螺栓連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，其特征在于所述的匹配靶板采用45#鋼或硬鋁或Q690鋼制作而成。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，其特征在于所述的匹配靶板的厚度是根據(jù)其自身材料以及待測樣品的密度P、長度L以及撞擊速度V計算得出。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試含能材料撞擊釋能與穿甲特性的多艙室裝置，其特征在于所述的入口擋板的入口為通孔結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G01N33/22GK105866375SQ201610428440
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】劉柳, 柴傳國, 聶少云, 黃謙, 陳科全
【申請人】中國工程物理研究院化工材料研究所