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制造方法及图纸

本发明专利技术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，本发明专利技术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，使用本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于子母弹丸
，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。
技术介绍
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。在这样的冲击实验中，测量子弹丸的速度的一般方法是：在母子弹丸分离之前在封闭靶室外采用高速相机通过安装在靶室面上的视窗拍摄母子弹丸组合体在图1中A,B之间飞行过程，根据弹丸不同时间所处位置，由位置-时间对应关系计算弹丸的飞行速度。现有技术方案一的缺点：现有高端高速相机价格昂贵，每秒百万幅规格的高速相机价格一般都在几十万以上，实验中拍摄到的子母弹的照片往往显示是长条模糊的重影，根据照片很难准确判读弹丸的飞行位置，同时，根据母弹丸速度推出子弹丸速度的方式是一种间接测量方式，由此得到的子弹丸飞行速度数值与真实值之间存在较大误差。为了增加高速相机测量精度，需要增加图1中A和B之间的测量距离，这会增加封闭靶室的长度；由于用作冲击气炮实验靶室的长度与制作价格成正比，采用相机测速的方法，一般会增加靶室建造成本50到100万(增加成本还与靶室直径有关)。最严重的是，与金属子弹丸接触的母弹丸中间部分在高速碰撞实验(弹丸速度高于2000m/s的实验)中很容易与金属子弹丸一起穿过贯通口，碰上结构靶，造成整个实验的失败。技术方案二将弹丸制成分离的两瓣形状样品，如图2b所示，小金属样品置于弹丸前端，弹丸飞过炮管后，与靶室内的空气产生摩擦，使瓣式的弹丸分开，金属样品从弹丸内飞出，对实验对象加载。测量金属样品的方法与技术一方案一样，采用高端高速相机进行拍照。现有技术方案二的缺点：双瓣式母弹丸与封闭靶室内的空气摩擦作用下，分离过程的母弹丸瓣与空气作用产生涡流；由于与空气摩擦导致弹丸开瓣，开瓣过程中，弹丸从前至后分开，此时飞行弹丸开瓣的飞行姿态，如图3所示，这个过程中分瓣弹体极容易将内置子弹丸带偏离设计飞行路线，导致实验的失败；实验中如果需要采用不规则的金属(如方块状或短柱状样品)做子弹丸，与母弹丸分离之后不规则的表面与空气摩擦产生的轨迹更难确定，从而分离之后的飞行轨迹更容易与设计飞行路线有严重偏差，导致实验失败；另外，采用高速相机测量子母弹组合体的飞行速度的技术和导致的缺点和方案一一样。因此，有必要提出一种新设计的子母弹丸及其分离技术，同时还需要设计一套测量子弹丸的装置，使其克服现有技术中，母弹丸与埋在其中的子弹丸脱离时分瓣不稳定，子弹丸飞行不稳定，子弹丸速度测量不直接、不准确的问题。
技术实现思路
为了克服上述
技术介绍
中的问题，本专利技术提出一种飞行稳定、母弹丸可稳定与子弹丸脱离、同时方便地测量子弹丸飞行速度的，用于气炮结构冲击实验的子母复合弹丸及测量子弹丸速度的装置。为了实现上述目的，本专利技术按照以下技术方案实现：用于冲击气炮的力学实验的弹丸，包括子弹丸和母弹丸，子弹丸包被在母弹丸内部，母弹丸结构为分瓣式花瓣状结构。进一步优选的技术方案是，所述的母弹丸为多瓣的花瓣状结构，每瓣设有阿基米德螺旋面；瓣数为3到5瓣，每瓣侧面均形成螺旋线。进一步优选的技术方案是，所述的母弹丸由聚碳酸酯制成，并且母弹丸每个瓣状弹丸侧面开设的螺旋线缠度不同。进一步优选的技术方案是，所述的多瓣式母弹丸的每瓣上安装有和阿基米德螺旋面平行的金属层，金属层置于母弹丸分瓣内中下部，金属层厚度小于弹丸直径的四分之一，金属层呈上细下粗结构。进一步优选的技术方案是，所述的母弹丸瓣片绞合处涂有真空脂，并且真空脂中掺杂碳酸氨微米颗粒。用于测试冲击气炮力学实验子弹丸速度的装置，采用瓦瓣状测速线圈做螺旋型铺设形成测速子炮管。进一步优选的技术方案是，所述的测速炮管能根据弹丸的大小而改变直径的尺寸，以达到测量子弹丸飞行时所感生电信号的目的。本专利技术的有益效果：1、母弹丸按照本专利技术设计之后，母弹丸边侧的螺旋线具有陀螺定向作用，使得弹丸在炮管内发射过程中加速旋转，旋转弹丸在穿出炮口后不会偏离发射方向。由于旋转的弹丸在穿出炮口飞行中不会发生翻转，子弹丸定向碰撞的准确程度大大提高。2、本专利技术中采用母弹丸的分瓣方式；与传统设计不同的是，母弹丸在飞出炮管的时候，母弹体的旋转角动量主要处于弹体后部，从而导致每瓣从后至前从母弹丸弹体中快速分裂开，如图8。整个分瓣过程在真空中进行，母弹丸不会因为与空气摩擦而产生偏转，分瓣过程子弹丸不会受母弹丸任何影响。将子弹丸置于母弹丸后端，与用于旋转金属层位置平行，减少母弹丸与子弹丸接触时间，此外，在本专利技术中，不需要采用脱靶装置；这样就有效地减少了靶室长度，降低气炮实验装置的建设费用；采用本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于冲击气炮的力学实验的弹丸，包括子弹丸和母弹丸，其特征在于，子弹丸包被在母弹丸内部，母弹丸结构为分瓣式花瓣状结构。

【技术特征摘要】
1.用于冲击气炮的力学实验的弹丸，包括子弹丸和母弹丸，其特征在于，子弹丸包被在母弹丸内部，母弹丸结构为分瓣式花瓣状结构。2.根据权利要求1所述的用于冲击气炮的力学实验的弹丸，其特征在于：所述的母弹丸为多瓣结构，每瓣内部形状呈花瓣状，绞合成一整体，瓣数为3到5瓣，每个瓣状弹丸侧面均开设有螺旋线。3.根据权利要求2所述的用于冲击气炮的力学实验的弹丸，其特征在于：所述的母弹丸每瓣开边；母弹丸顶部呈内凹状；母弹丸底部呈内凹状，瓣状母弹丸的每瓣内部具有阿基米德螺旋面；母弹丸开设有安置子弹丸的槽。4.根据权利要求2所述的用于冲击气炮的力学实验的弹丸，其特征在于：所述的母弹丸由聚碳酸酯制成，并且母弹丸每个瓣状弹丸侧面开设的螺旋线缠度不同。5.根据权利要求3所述的用于冲击气炮的力学实验的弹丸，其特征在于：所述的多瓣式母弹丸的每瓣上安装有和阿基米德螺旋面平行的金属层，金属层置于母弹丸分瓣内中下部，金属层厚度小于母弹丸直径的四分之一，金属层呈上细下粗结构。6.根据权利要求2所述的用于冲击气炮的力学实验的弹丸，其特征在于：所述的母弹丸瓣片绞合处涂有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岱宇，张明建，郝高宇，肖定军，林谋金，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51