專利名稱：撞擊試驗(yàn)用的液體靶和撞擊試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于撞擊試驗(yàn)的靶，特別是涉及一種用于撞擊試驗(yàn)用的以液體為被撞擊介質(zhì)的液體靶和撞擊試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的撞擊試驗(yàn)中，一般用以金屬板或水泥板等為被撞擊介質(zhì)的固體靶，這種固體靶有如下缺點(diǎn)1.成本高，且不能重復(fù)使用；即不僅靶板的造價(jià)很高，而且一次撞擊試驗(yàn)就需要一塊新的靶板。
2.模擬覆蓋面窄；即一種材質(zhì)和一種厚度的靶板只能提供給撞擊物(如子彈、炮彈、導(dǎo)彈或車輛等)在撞擊過程的一種力學(xué)環(huán)境，也就是一種撞擊物的終點(diǎn)彈道力學(xué)環(huán)境；這就需要準(zhǔn)備許多不同材質(zhì)、不同厚度的靶板才能滿足各種撞擊試驗(yàn)要求。
3.重復(fù)性差；實(shí)踐已經(jīng)證明，即使靶板的材質(zhì)和厚度都相同，撞擊物著靶前的運(yùn)動(dòng)參數(shù)也相同，但各次撞擊實(shí)驗(yàn)之間的終點(diǎn)彈道參數(shù)卻相差甚遠(yuǎn)，這樣就給分析撞擊物在著靶過程中的動(dòng)態(tài)性能造成困難。
另外，由于撞擊物在著靶過程中的彈道參數(shù)(尤其是運(yùn)動(dòng)速度)發(fā)生劇烈變化，所以不可能制造出這樣的固體靶板，使得撞擊物在撞擊固體靶板過程中撞擊物的終點(diǎn)彈道參數(shù)可以用某便于分析的解析函數(shù)(階越函數(shù)、方波函數(shù)等)近似描述。所以，研究設(shè)計(jì)人員很難用撞擊固體靶過程中所得到的撞擊物的終點(diǎn)彈道參數(shù)來分析撞擊物在著靶的過程中其所處的力學(xué)環(huán)境對(duì)其動(dòng)態(tài)性能的影響和作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)的固體靶的缺點(diǎn)；為了提供一種不僅可以多次重復(fù)使用，模擬覆蓋面寬，終點(diǎn)彈道參數(shù)重復(fù)性好的，甚至可以根據(jù)具體要求模擬近似解析終點(diǎn)彈道參數(shù)的，所述的參數(shù)如階越曲線，方波曲線等，以便對(duì)撞擊物的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析的用于撞擊試驗(yàn)的液體靶和撞擊試驗(yàn)方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的撞擊試驗(yàn)用的液體靶，包括一盛裝液體的靶殼，靶殼一開口端與引導(dǎo)放氣管之間用法蘭連接，并把液體靶膜夾在兩者中間；引導(dǎo)放氣管用法蘭與發(fā)射管連接；發(fā)射管另一端口用法蘭與一高壓管連接，高壓膜片夾在發(fā)射管和高壓管之間，撞擊物放置在發(fā)射管內(nèi)靠近高壓膜片處；在液體靶殼壁上開有圓孔或縱向長(zhǎng)條孔，該孔從液體靶殼的開口端一直分布到液體靶殼的閉口端；為了避免壓力波的傳動(dòng)對(duì)撞擊物的影響，還要在液體靶殼內(nèi)放置填充塊；液體靶后蓋用法蘭與液體靶殼的后端口端口固定；測(cè)量液體靶殼內(nèi)液體壓力的壓力傳感器密封安裝在液體靶殼上。在液體靶殼內(nèi)充滿液體作為被撞擊介質(zhì)。
所述的盛裝液體的靶殼為不同形狀的容器，例如金屬圓桶等，靶殼厚度至少在20毫米以上。
所述的高壓管、發(fā)射管、引導(dǎo)放氣管和液體靶殼的內(nèi)徑可以相同也可以不同。
所述的高壓膜片是一金屬板、合成板或其它塑料板，在該板的單面或雙面開有十字槽，金屬板包括鋁板、鋼板或合金鋼板等。
所述的在液體靶殼壁上開有圓孔的數(shù)量在10至500個(gè)之間，開孔直徑在5毫米至80毫米之間；其長(zhǎng)條孔的數(shù)量在2至100條之間，長(zhǎng)條孔的寬度在2至50毫米之間，長(zhǎng)度為10-500毫米，最好以螺旋方式排列。
對(duì)這些開孔的要求是當(dāng)撞擊物由液體靶殼的開口端進(jìn)入液體靶殼后，隨著撞擊物的深入，該撞擊物本身會(huì)逐步堵塞住這些孔，使得作為被撞擊介質(zhì)的液體從這些開孔流出的總有效面積隨著物體的深入而減小，這樣就可以通過預(yù)先調(diào)整液體靶殼壁上的開孔分布來控制撞擊物在液體靶殼內(nèi)的受力過程。為了控制撞擊物在著靶后的受力過程，將液體靶殼壁上的開孔分成兩部分一部分根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求在撞擊實(shí)驗(yàn)過程中關(guān)閉，一般用厚鋼板堵?。涣硪徊糠指鶕?jù)要求是在實(shí)驗(yàn)過程中要開放的，需要在實(shí)驗(yàn)過程中開放的孔，一般實(shí)驗(yàn)前用薄金屬板或非金屬板堵住，在撞擊物著靶后由于液體靶殼內(nèi)的液體壓力升高就把這些薄板沖破而開放。
應(yīng)用本發(fā)明提供的液體靶進(jìn)行撞擊試驗(yàn)的方法，包括以下步驟(1)實(shí)驗(yàn)前根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求先選擇好液體靶殼壁上的開多少孔，把所有的孔根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求分成兩部分一部分孔根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求在撞擊實(shí)驗(yàn)過程中關(guān)閉，這部分孔一般用厚鋼板堵住；另一部分根據(jù)要求是在實(shí)驗(yàn)過程中要開放的，需要在實(shí)驗(yàn)過程中開放的這部分孔，一般實(shí)驗(yàn)前用薄金屬板或非金屬板堵住，并在液體靶殼內(nèi)放置填充塊；(2)液體灌入液體靶殼內(nèi)，用液體靶膜將液體封在液體靶殼內(nèi)；(3)高壓管內(nèi)充入高壓氣體；(4)撞擊物放置在發(fā)射管內(nèi)靠近高壓膜片處；(5)高壓膜片破膜，撞擊實(shí)驗(yàn)開始；高壓膜片可以是單膜也可以是雙膜，事先控制好膜片的有效厚度，在該板的單面或雙面開有十字槽(十字槽內(nèi)剩余厚度)，靠高壓管充氣壓力自然破膜；高壓膜片也可以采用一般激波管或激波風(fēng)洞常見的雙膜機(jī)構(gòu)，用充氣破膜或放氣破膜方法均可；(6)通過液體靶上的壓力傳感器測(cè)量液體靶殼內(nèi)的液體壓力變化過程就可以得到撞擊物的過載變化。
液體靶的工作過程是這樣的高壓管內(nèi)的高壓氣體驅(qū)動(dòng)撞擊物在發(fā)射管內(nèi)加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)撞擊物到達(dá)引導(dǎo)放氣管后，驅(qū)動(dòng)氣體放掉，撞擊物靠慣性在引導(dǎo)放氣管內(nèi)繼續(xù)向液體靶殼運(yùn)動(dòng)，當(dāng)撞擊物碰到液體靶膜時(shí)，撞擊物模擬著靶過程開始。撞擊物沖破液體靶膜并對(duì)液體靶殼內(nèi)液體加壓，高壓液體沖破作為開放孔上的薄板流出。由于液體幾乎是不可以壓縮的，所以液體流出有效面積和此時(shí)撞擊物的運(yùn)動(dòng)速度就決定了液體靶殼內(nèi)的壓力，該壓力由放置在液體靶殼上的壓力傳感器測(cè)量得到，液體壓力乘以撞擊物的截面積就是撞擊物的阻力，該阻力再除以撞擊物的質(zhì)量就是撞擊物的過載(加速度)。即通過測(cè)量液體靶殼內(nèi)的液體壓力變化過程就可以得到撞擊物的過載變化。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.由于該液體靶內(nèi)裝的是液體，因此能重復(fù)使用，所以成本很低。
2.模擬覆蓋面寬；即預(yù)先計(jì)算好所需的模擬的撞擊物的終點(diǎn)彈道力學(xué)環(huán)境，只需調(diào)整液體靶的開口數(shù)目即可滿足各種撞擊試驗(yàn)要求。
3.重復(fù)性好；由于每次模擬實(shí)驗(yàn)使用同一個(gè)靶，因此，撞擊物著靶前的運(yùn)動(dòng)參數(shù)也相同，終點(diǎn)彈道參數(shù)一樣，這樣就便于分析撞擊物在著靶過程中的動(dòng)態(tài)性能。
4.另外，提供一種新型的試驗(yàn)靶和方法；由于撞擊物在著靶過程中的彈道參數(shù)(尤其是運(yùn)動(dòng)速度)發(fā)生劇烈變化，所以不可能制造出類似具有本發(fā)明提供的液體靶性能的固體靶板，使得撞擊物在著靶過程中撞擊物的終點(diǎn)彈道參數(shù)可以用某些便于分析的解析函數(shù)(階越函數(shù)、方波函數(shù)等)近似描述。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意面說明如下高壓管(1)； 高壓膜片(2)； 發(fā)射管(3)；撞擊物(4)； 引導(dǎo)放氣管(5)；液體靶膜(6)；液體(7)； 液體靶殼(8)； 開孔(9)；填充塊(10)；壓力傳感器(11)； 液體靶后蓋(12)；具體實(shí)施方式
實(shí)施例1模擬一種打靶過程而制作一撞擊試驗(yàn)用的液體靶；(高壓管給撞擊物加速用，類似于炮藥；撞擊物在引導(dǎo)放氣管內(nèi)運(yùn)動(dòng)類似與炮彈在空中飛行的過程)。一根高壓管1長(zhǎng)6米，內(nèi)徑100毫米，其高壓管1是用來給撞擊物加速用的，類似于炮藥；高壓膜片2為單面開有十字槽的鋁板，其厚度為2毫米，十字槽內(nèi)剩余厚度為0.8毫米；發(fā)射管3長(zhǎng)3米，內(nèi)徑122毫米；高壓膜片2夾在發(fā)射管3和高壓管1之間，然后用法藍(lán)把發(fā)射管3、高壓管1和高壓膜片2固定一體；引導(dǎo)放氣管5長(zhǎng)2米，內(nèi)徑122毫米，該引導(dǎo)放氣管5與內(nèi)徑為122毫米、深600毫米的液體靶殼8的一端口之間夾有液體靶膜6，用法藍(lán)把三者固定成一體；其中液體靶膜6為滌綸膜；液體靶殼8的殼厚度為0.2毫米，液體靶殼8上開有96個(gè)直徑為20毫米的圓孔9，開孔從液體靶殼的開口端一直到液體靶殼的閉口端，圓孔9以螺旋方式分布；要關(guān)閉的開孔9用5毫米厚的鋼板堵住，要破的開孔用0.5毫米厚的鋁片堵住；撞擊物的質(zhì)量為6.4公斤，外徑為122毫米，長(zhǎng)300毫米，將其放置在發(fā)射管3內(nèi)；測(cè)量液體靶殼內(nèi)液體壓力的用一通常壓力傳感器11，壓力傳感器11密封安裝在液體靶殼8上。液體靶殼8的開口端內(nèi)放置鋁制的填充塊10；液體靶后蓋(12)作成塞子狀的固定在液體靶8的閉口端。本實(shí)施例中所用的材料(除已說明的材料外)均為鋼。在液體靶殼內(nèi)充滿液體(7)作為被撞擊介質(zhì)。
當(dāng)模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，高壓管段充入1.6兆帕的氮?dú)?；液體靶的工作過程是這樣的實(shí)驗(yàn)前根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求先選擇好液體靶殼(8)壁上的開孔(9)為開放孔和關(guān)閉孔并分別用薄板和厚鋼板堵住，在液體靶殼(8)內(nèi)放置填充塊(10)，液體(7)灌入液體靶殼(8)內(nèi)，用液體靶膜(6)將液體(7)封在液體靶殼(8)內(nèi)；高壓管(1)內(nèi)充入高壓氣體，撞擊物(4)放置在發(fā)射管(3)內(nèi)靠近高壓膜片處。高壓膜片(2)破膜，撞擊實(shí)驗(yàn)開始，高壓管(1)內(nèi)的高壓氣體驅(qū)動(dòng)撞擊物(4)在發(fā)射管(3)內(nèi)加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)撞擊物(4)到達(dá)引導(dǎo)放氣管(5)后，驅(qū)動(dòng)氣體放掉，撞擊物(4)靠慣性在引導(dǎo)放氣管(3)內(nèi)繼續(xù)向液體靶殼(8)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)撞擊物(4)碰到液體靶膜(6)時(shí)，撞擊物(4)模擬著靶過程開始。撞擊物(4)沖破液體靶膜(6)并對(duì)液體靶殼(8)內(nèi)液體(7)加壓，高壓液體沖破開孔(9)上的薄板流出。由于液體幾乎是不可以壓縮的，所以液體(7)流出有效面積和此時(shí)撞擊物(4)的運(yùn)動(dòng)速度就決定了液體靶殼(8)內(nèi)的壓力，該壓力由放置在液體靶殼上的壓力傳感器(11)測(cè)量得到，液體壓力乘以撞擊物的截面積就是撞擊物(4)的阻力，該阻力再除以撞擊物(4)的質(zhì)量就是撞擊物的過載(加速度)。即通過測(cè)量液體靶殼內(nèi)的液體壓力變化過程就可以得到撞擊物的過載變化。
實(shí)施例2其結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，只是液體靶殼上的開孔9為長(zhǎng)條孔，長(zhǎng)條孔9長(zhǎng)600毫米，寬20毫米，共四條，均勻分布在液體靶殼上。
實(shí)施例3用實(shí)施例1的撞擊試驗(yàn)用的液體靶進(jìn)行撞擊試驗(yàn)，其具體的撞擊試驗(yàn)方法如下(1)實(shí)驗(yàn)前根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求先選擇好液體靶殼壁上的開孔有多少為開放孔和關(guān)閉孔，作為開放孔的用薄板堵住，作為關(guān)閉孔的用厚鋼板堵住，在液體靶殼內(nèi)放置填充塊；(2)液體灌入液體靶殼內(nèi)，用液體靶膜將液體封在液體靶殼內(nèi)；(3)高壓管內(nèi)充入1.6兆帕高壓氣體；(4)撞擊物放置在發(fā)射管內(nèi)靠近高壓膜片處；(5)高壓膜片在高壓管內(nèi)充氣自然破膜，撞擊實(shí)驗(yàn)開始；(6)通過液體靶上的壓力傳感器測(cè)量液體靶殼內(nèi)的液體壓力變化過程就可以得到撞擊物的過載變化。
液體靶的工作過程是這樣的高壓管內(nèi)的高壓氣體驅(qū)動(dòng)撞擊物在發(fā)射管內(nèi)加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)撞擊物到達(dá)引導(dǎo)放氣管后，驅(qū)動(dòng)氣體放掉，撞擊物靠慣性在引導(dǎo)放氣管內(nèi)繼續(xù)向液體靶殼運(yùn)動(dòng)，當(dāng)撞擊物碰到液體靶膜時(shí)，撞擊物模擬著靶過程開始。撞擊物沖破液體靶膜并對(duì)液體靶殼內(nèi)液體加壓，高壓液體沖破作為開孔上的薄板流出。由于液體幾乎是不可以壓縮的，所以液體流出有效面積和此時(shí)撞擊物的運(yùn)動(dòng)速度就決定了液體靶殼內(nèi)的壓力，該壓力由放置在液體靶殼上的壓力傳感器測(cè)量得到，液體壓力乘以撞擊物的截面積就是撞擊物的阻力，該阻力再除以撞擊物的質(zhì)量就是撞擊物的過載(加速度)。即通過測(cè)量液體靶殼內(nèi)的液體壓力變化過程就可以得到撞擊物的過載變化。
權(quán)利要求
1.一種撞擊實(shí)驗(yàn)用的液體靶，其特征是一液體靶殼(8)，液體靶殼(8)的一開口端與引導(dǎo)放氣管(5)之間用法蘭連接，并把液體靶膜(6)夾在兩者中間；引導(dǎo)放氣管(5)用法蘭與發(fā)射管(3)連接；發(fā)射管(3)另一端口用法蘭與一高壓管(1)連接，高壓膜片(2)夾在發(fā)射管(3)和高壓管(1)之間，撞擊物(4)放置在發(fā)射管內(nèi)靠近高壓膜片處；在液體靶殼(8)壁上開有圓孔或縱向長(zhǎng)條孔(9)，該孔(9)從液體靶殼(8)的開口端一直分布到液體靶殼(8)的閉口端；液體靶殼(8)內(nèi)放置填充塊(10)，液體靶后蓋(12)固定在該閉端口；測(cè)量液體靶殼內(nèi)液體壓力的壓力傳感器(11)密封安裝在液體靶殼上。
2.按權(quán)利要求1撞擊實(shí)驗(yàn)用的液體靶，其特征是所述的液體靶殼(8)為金屬圓桶或不同形狀的容器，靶殼厚度至少20毫米以上。
3.按權(quán)利要求1撞擊實(shí)驗(yàn)用的液體靶，其特征是所述的在液體靶殼(8)壁上開有圓孔(9)的數(shù)量在10至500個(gè)之間，圓孔(9)直徑在5毫米至80毫米之間，并以螺旋方式排列。
4.按權(quán)利要求1撞擊實(shí)驗(yàn)用的液體靶，其特征是所述的在液體靶殼(8)壁上開有長(zhǎng)條孔(9)，所開長(zhǎng)條孔(9)的數(shù)量在2至100條之間，長(zhǎng)條孔的寬度在2至50毫米之間，長(zhǎng)度為10-500毫米，并以螺旋方式排列。
5.按權(quán)利要求1撞擊實(shí)驗(yàn)用的液體靶，其特征是所述的高壓管(1)、發(fā)射管(3)、引導(dǎo)放氣管(5)和液體靶殼(7)的內(nèi)徑相同或不同，內(nèi)徑在10毫米至500毫米之間；
6.按權(quán)利要求1撞擊實(shí)驗(yàn)用的液體靶，其特征是所述的高壓膜片(2)是一金屬板、合成板或其它塑料板，在該板的單面或雙面開有十字槽，金屬板包括鋁板、鋼板或合金鋼板。
7.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的撞擊實(shí)驗(yàn)用的液體靶進(jìn)行撞擊試驗(yàn)的方法，包括以下步驟(1)實(shí)驗(yàn)前根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求先選擇好液體靶殼(8)壁上所開的孔(9)有多少為開放孔和關(guān)閉孔，作為開放孔的用薄板堵住，作為關(guān)閉孔的用厚鋼板堵住，在液體靶殼內(nèi)放置填充塊；(2)液體灌入液體靶殼(8)內(nèi)，用液體靶膜(6)將液體(7)封在液體靶殼(8)內(nèi)；(3)高壓管(1)內(nèi)充入高壓氣體；(4)撞擊物(4)放置在發(fā)射管(3)內(nèi)靠近高壓膜片(2)處；(5)高壓膜片破膜，撞擊實(shí)驗(yàn)開始。高壓膜片可以是單膜，事先控制好膜片的十字槽內(nèi)剩余厚度，靠高壓管充氣壓力自然破膜；高壓膜片也可以采用一般激波管或激波風(fēng)洞常見的雙膜機(jī)構(gòu)，用充氣破膜或放氣破膜方法均可。(6)通過液體靶上的壓力傳感器(11)測(cè)量液體靶殼內(nèi)的液體壓力變化過程就可以得到撞擊物的過載變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以液體為被撞擊介質(zhì)的液體靶和撞擊試驗(yàn)方法。該液體靶包括液體靶殼的一開口端與引導(dǎo)放氣管之間用法蘭連接，并把液體靶膜夾在兩者中間；引導(dǎo)放氣管用法蘭與發(fā)射管連接；發(fā)射管另一端口用法蘭與一高壓管連接，高壓膜片夾在發(fā)射管和高壓管之間，撞擊物放置在發(fā)射管內(nèi)靠近高壓膜片處；在液體靶殼壁上開有圓孔或縱向長(zhǎng)條孔，該孔從液體靶殼的開口端一直分布到液體靶殼的閉口端；液體靶殼內(nèi)放置填充塊，液體靶后蓋固定在該閉端口；測(cè)量液體靶殼內(nèi)液體壓力的壓力傳感器密封安裝在液體靶殼上。該液體靶可以重復(fù)使用，重復(fù)性能好；模擬覆蓋面寬。
文檔編號(hào)G01N3/307GK1414368SQ0113662
公開日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2001年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月22日
發(fā)明者李岐, 姜俊成 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所