一种砂尘碰撞反弹试验台及试验方法技术

本发明专利技术公开一种砂尘碰撞反弹试验台，包括气源装置、砂尘加速装置、试验舱、摄像设备；所述砂尘加速装置中采用承载体装载砂尘，承载体中心有凹槽，将砂尘放入凹槽内；将装有砂尘的承载体装入砂尘加速装置管道内，在加速管口安装承载体分离器分离承载体；采用高速气流加速承载体，承载体携带砂尘达到预定速度，经过承载体分离器与砂尘分离，砂尘由于惯性继续射向试验件完成碰撞反弹过程。在加速管道内，砂尘始终位于承载体内不与管壁接触进而保证了砂尘的结构完整性。通过标定储气罐压力与砂尘速度的对应关系能够达到控制砂尘入射速度的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种砂尘碰撞反弹试验台及试验方法
本专利技术涉及砂尘碰撞反弹试验的
，具体涉及一种砂尘碰撞反弹试验台；同时也涉及一种砂尘碰撞反弹试验方法。
技术介绍
截止目前，据已公开的文献资料显示，关于砂尘碰撞反弹特性研究十分有限，砂尘及其碎屑的反弹机理还不明晰。要完成砂尘碰撞反弹特性试验研究，面临如下技术难题：第一，如何在使砂尘加速至预定速度的同时保证砂尘结构完整性，尽可能使砂尘避免与管壁发生碰撞。试验用砂是极易破碎的不规则多边形，圆度不同且带有尖角，在管道内与高速气流混合加速时难以保证砂尘不与管壁发生碰撞。第二，如何在不影响正常拍摄的情况下，收集碰撞反弹后的砂尘。在不同入射速度和入射角度下，砂尘碰撞试验件后的反弹方向和反弹速度分布不均，如何能较为全面的收集砂尘以进行反弹特性研究，还没有具体的试验方案和技术设备。第三，如何在砂尘高速运动过程中多平面地捕捉拍摄砂尘碰撞反弹轨迹。试验用砂为质地微小的透光砂尘，形貌不规则导致其反弹为三维空间反弹；砂尘反射方向与入射方向不处于同一平面，如何尽可能的在多个平面上拍摄砂尘碰撞反弹过程，且能更便捷的调节拍摄角度以适应不同入射角度的拍摄过程，现有的技术方案还难以解决这个问题。故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种砂尘碰撞反弹试验台。本专利技术还提供了一种砂尘碰撞反弹试验方法。技术方案：为达到上述目的，本专利技术砂尘碰撞反弹试验台可采用如下技术方案：一种砂尘碰撞反弹试验台，包括气源装置、砂尘加速装置、试验舱、摄像设备；所述砂尘加速装置包括主管道、位于主管道前端的承载体分离器、位于主管道内的承载体；所述承载体的前端面向内凹设有用以承载砂尘的凹槽；所述主管道与气源装置连通并由气源装置向主管道内供气；承载体分离器同样为一个管道且与所述主管道同轴；所述主管道的内径大于承载体分离器的内径；所述承载体为圆柱形，且承载体的外径大于承载体分离器的内径。有益效果：本专利技术将采用承载体装载砂尘，高速气流加速承载体至指定速度的方式，实现加速砂尘的同时使其不与管壁碰撞。承载体中心有凹槽，将砂尘放入凹槽内；将装有砂尘的承载体装入砂尘加速装置管道内，在加速管口安装承载体分离器分离承载体；采用高速气流加速承载体，承载体携带砂尘达到预定速度，经过承载体分离器与砂尘分离，砂尘由于惯性继续射向试验件完成碰撞反弹过程。在加速管道内，砂尘始终位于承载体内不与管壁接触进而保证了砂尘的结构完整性。通过标定储气罐压力与砂尘速度的对应关系能够达到控制砂尘入射速度的目的。进一步的，所述主管道的尾端外壁面设有开口及位于开口上用以打开和关闭开口的滑块，所述承载体自开口放入主管道中。进一步的，所述主管道与承载体分离器连接处设有开槽，所述承载体自开槽自主管道取出。进一步的，所述试验舱中设有试验件夹具，所述试验件夹具包括底座、夹板、位于夹板两侧的支架；所述夹板的底部铰接在底座上，夹板通过铰接改变翻转的角度，所述支架的内侧面为弧形而形成拍摄空间；所述支架上设有若干开口，且该若干开孔以曲线排列，所述夹板侧面设有插入开口内的销或螺栓，通过插入不同位置的开口以使夹板在某个翻转角度的固定；所述夹板面对承载体分离器的出口。进一步的，所述夹板面对承载体分离器的一面上设有用以安装试验件的安装部；所述安装部外侧设有挡板，所述挡板上设有供砂尘射入的进砂孔。进一步的，所述夹板上设有砂尘回收盒，砂尘回收盒位于安装部下方。进一步的，所述摄像设备包括位于试验舱一侧的摄像机、位于试验舱另一侧并面对摄像机的光源、镜面反射系统；所述镜面反射系统包括将试验舱的侧视图像反射至摄像机镜头的第一组镜面、及将试验舱的俯视图像反射至摄像机镜头的第二组镜面。进一步的，所述第一组镜面包括第一镜面及第二镜面，第一镜面将试验舱的侧视图像反射至第二镜面，第二镜面再将试验舱的侧视图像反射至摄像机镜头；所述第二组镜面包括第三镜面、第四镜面、第五镜面、第六镜面、第七镜面，其中第三镜面将试验舱俯视图像反射至第四镜面，第四镜面再将将试验舱俯视图像反射至第五镜面，第五镜面再将将试验舱俯视图像反射至第六镜面，第六镜面再将将试验舱俯视图像反射至第七镜面，第七镜面再将将试验舱俯视图像反射至摄像机镜头，其中第二镜面与第七镜面均位于摄像机镜头前方，且第二镜面与第七镜面相互垂直。通过这样的设置，使用一台摄像机就能拍摄到砂尘在三维空间上的运动轨迹，节约试验设备；且此拍摄装置方便快捷，当入射角度变化时，试验件位置调整，只需调整支架位置及转动镜面，无需调整摄像机位置就能完成拍摄。进一步的，所述第一镜面位于试验舱侧面，且试验舱侧面与第二镜面分别位于第一镜面的入射位置和出射位置，第一镜面与摄像机镜头分别位于第二镜面的入射位置和出射位置；所述第三镜面位于试验舱上方，第三镜面与第五镜面分别位于第四镜面的光入射位置和光出射位置，第六镜面位于第五镜面的下方，且第四镜面与第六镜面分别位于第五镜面的光入射位置和光出射位置；第六镜面与摄像机镜头分别位于第七镜面的光入射位置和光出射位置。本专利技术提供的试验方法可采用以下技术方案：一种使用上述试验台的试验方法，包括如下步骤：第一步：安放试验件至试验舱内，调整摄像设备；第二步：将试验砂尘放置于承载体的凹槽内，将承载体平放于主管道内且凹槽一端向前；第三步：通过气源装置释放压力气体以加速砂尘和承载体至预定速度，承载体经管道加速向前喷向试验件；承载体碰撞到承载体分离器后，砂尘与承载体分离，且砂尘继续喷向试验件，完成碰撞反弹过程。第四步：记录砂尘碰撞反弹试验过程及收集砂尘碎屑。有益效果：上述试验方法给出了采用本专利技术中试验台进行沙尘碰撞反弹试验的具体步骤，能够实现砂尘始终位于承载体内不与管壁接触的目的，进而保证了砂尘的结构完整性。附图说明图1是本专利技术的总体结构示意图。图2是本专利技术中砂尘加速装置的剖面示意图。图3是砂尘加速装置中承载体的立体图。图4是气源装置的结构示意图。图5是试验件夹具的立体图，并展示了未安装挡板时的状态。图6是试验件夹具的立体图，并展示了安装挡板后的状态。图7是展示本专利技术中试验舱、高速摄像机和镜面系统相对位置关系的立体图。图8是试验舱、高速摄像机和镜面系统相对位置关系的俯视示意图。图9是试验舱、高速摄像机和镜面系统相对位置关系的正视示意图(以图7中的方向为参考物)。图10是试验舱、高速摄像机和镜面系统相对位置关系的左视示意图(以图7中的方向为参考物)。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。请参阅图1所示，本专利技术公开一种砂尘碰撞反弹试验台，包括气源装置5、砂尘加速装置4、试验舱2、摄像设备(包括高速摄像机7和镜面系统8)。还包括试验桌6、试验桌9、试验舱前后滑移及升降机构10。试验舱升降机构10包括蜗轮丝杆升降机、同步轴、螺杆柱和手摇柄；试验舱2放置在升降机构10上，升降机构10固定在试验桌9。在本实施方式中，砂尘并不现有技术一样直接放在加速装置的管道内，而是设置承载体承载砂尘。具体的方式请结合图2所示，所述砂尘加速装置包括主管道42、位于主管道42前端的承载体分离器37、位于主管道42内的承载体38(图2中展示的是承载体38自主管道喷出碰撞到承载体分离器37时的状态)。再结合图3所示，所述承载体38的前端面向内凹设有用以承载砂尘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砂尘碰撞反弹试验台，其特征在于：包括气源装置、砂尘加速装置、试验舱、摄像设备；所述砂尘加速装置包括主管道、位于主管道前端的承载体分离器、位于主管道内的承载体；所述承载体的前端面向内凹设有用以承载砂尘的凹槽；所述主管道与气源装置连通并由气源装置向主管道内供气；承载体分离器同样为一个管道且与所述主管道同轴；所述主管道的内径大于承载体分离器的内径；所述承载体为圆柱形，且承载体的外径大于承载体分离器的内径。

【技术特征摘要】
1.一种砂尘碰撞反弹试验台，其特征在于：包括气源装置、砂尘加速装置、试验舱、摄像设备；所述砂尘加速装置包括主管道、位于主管道前端的承载体分离器、位于主管道内的承载体；所述承载体的前端面向内凹设有用以承载砂尘的凹槽；所述主管道与气源装置连通并由气源装置向主管道内供气；承载体分离器同样为一个管道且与所述主管道同轴；所述主管道的内径大于承载体分离器的内径；所述承载体为圆柱形，且承载体的外径大于承载体分离器的内径。2.根据权利要求1所述的试验台，其特征在于：所述主管道的尾端外壁面设有开口及位于开口上用以打开和关闭开口的滑块，所述承载体自开口放入主管道中。3.根据权利要求1或2所述的试验台，其特征在于：所述主管道与承载体分离器连接处设有开槽，所述承载体自开槽自主管道取出。4.根据权利要求3所述的试验台，其特征在于：所述试验舱中设有试验件夹具，所述试验件夹具包括底座、夹板、位于夹板两侧的支架；所述夹板的底部铰接在底座上，夹板通过铰接改变翻转的角度，所述支架的内侧面为弧形而形成拍摄空间；所述支架上设有若干开口，且该若干开孔以曲线排列，所述夹板侧面设有插入开口内的销或螺栓，通过插入不同位置的开口以使夹板在某个翻转角度的固定；所述夹板面对承载体分离器的出口。5.根据权利要求4所述的试验台，其特征在于：所述夹板面对承载体分离器的一面上设有用以安装试验件的安装部；所述安装部外侧设有挡板，所述挡板上设有供砂尘射入的进砂孔。6.根据权利要求5所述的试验台，其特征在于：所述夹板上设有砂尘回收盒，砂尘回收盒位于安装部下方。7.根据权利要求6所述的试验台，其特征在于：所述摄像设备包括位于试验舱一侧的摄像机、位于试验舱另一侧并面对摄像机的光源、镜面反射系统；所述镜面反射系统包括将试验舱的侧视图...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，李舟，颜诚，马松林，赵振华，罗刚，刘璐璐，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32