一种用于异形弹体的弹托 |
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| 申请号 | CN202211589801.7 | 申请日 | 2022-12-12 | 公开(公告)号 | CN115752121B | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 哈尔滨工业大学; | 发明人 | 李志兴; 骆杨; 赵飞扬; 果立成; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种用于异形弹体的弹托，属于超高速碰撞加载试验技术领域，用于异形弹体的弹托包括底座，底座用于与异形弹体的一端抵接，且底座用于与异形弹体的标定面结构呈夹 角 设置；轴向抵接件，轴向抵接件与底座连接，轴向抵接件远离底座的一端设有抵接面结构，抵接面结构用于与标定面相匹配并与标定面抵接；周向限位件，周向限位件与底座连接，多个周向限位件用于设置在异形弹体的周侧并与异形弹体的周 侧壁 抵接。本发明的用于异形弹体的弹托可以适用于形状不规则的异形弹体的冲击损伤测试研究，满足实验室模拟不同形状的典型构件的冲击损失测试研究，实用性强。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于异形弹体的弹托，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种用于异形弹体的弹托技术领域[0001] 本发明涉及超高速碰撞加载试验技术领域，具体而言，涉及一种用于异形弹体的弹托。 背景技术[0002] 在材料与结构的力学性能研究中，冲击是一种普遍的现象，例如，在航空领域，飞机在起降与飞行的过程中，在受到石块、金属零件、冰雹、鸟类等外物的袭击时，可能导致飞机的发动机叶片等结构的损坏，从而造成严重的事故。 [0003] 为了对典型构件(例如航空发动机叶片)的冲击损伤开展实验室研究，目前，通常采用空气炮发射弹体来模拟典型构件的外物冲击损伤。轻气炮炮管的尺寸往往是固定的，通常使用与轻气炮口径匹配的弹托配合弹体在炮管中加速，以完成外物的冲击损伤测试研究。但是，现有的弹托由于分离的需要，只适用于形状规则(通常为圆柱体)的弹体，而无法满足异形弹体(例如为非圆柱体的弹体)的冲击损伤测试的研究。 发明内容[0004] 本发明旨在一定程度上解决如何提高弹托的适用性，以满足异形弹体的冲击损伤测试研究的问题。 [0005] 为至少在一定程度上解决上述问题，第一方面，本发明提供一种用于异形弹体的弹托，所述用于异形弹体的弹托包括底座，所述底座用于与异形弹体的一端抵接，且所述底座用于与所述异形弹体的标定面结构呈夹角设置；轴向抵接件，所述轴向抵接件与所述底座连接，所述轴向抵接件远离底座的一端设有抵接面结构，所述抵接面结构用于与所述标定面相匹配并与所述标定面抵接；周向限位件，所述周向限位件与所述底座连接，多个所述周向限位件用于设置在所述异形弹体的周侧并与所述异形弹体的周侧壁抵接。 [0006] 可选地，所述周向限位件和所述轴向抵接件位置可调地安装在所述底座上。 [0007] 可选地，用于异形弹体的弹托还包括第一连接件，所述底座上设有多个安装孔，所述周向限位件包括限位柱，所述第一连接件用于穿过所述安装孔后与所述限位柱连接。 [0008] 可选地，所述限位柱垂直于所述底座设置，且所述限位柱用于沿轻气炮的炮管的轴向延伸预设长度设置。 [0009] 可选地，用于异形弹体的弹托还包括第二连接件，所述轴向抵接件通过所述第二连接件与所述底座可拆卸连接。 [0010] 可选地，所述轴向抵接件包括支撑柱和抵接板，所述支撑柱的一端与所述抵接板连接，所述支撑柱的另一端与所述底座连接。 [0012] 可选地，用于异形弹体的弹托还包括安装筒，所述安装筒的周侧壁用于与轻气炮的炮管内壁间隙配合，所述安装筒的内壁和底板形成容纳腔结构，所述底座的周侧壁用于与所述安装筒的内壁间隙配合，所述底座用于容置于所述容纳腔结构内，且所述底座与所述底板抵接。 [0013] 可选地，所述底座的外径大于分离器的分离孔的孔径设置。 [0014] 可选地，所述安装筒的材料为聚乙烯。 [0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下几个方面： [0016] 将底座与异形弹体的一端抵接，通过多个周向限位件设置在异形弹体的周侧并与异形弹体的周侧壁抵接，使得多个周向限位件对异形弹体形成周向限位，避免异形弹体在弹射过程中在周向上产生偏移，可以在一定程度上保持异形弹体通过分离器与用于异形弹体的弹托分离时的飞行姿态，并且，方便异形弹体通过分离器与用于异形弹体的弹托分离，同时，将轴向抵接件与底座连接，轴向抵接件远离底座的一端设有抵接面结构，抵接面结构与异形弹体和底座呈夹角设置的标定面结构相匹配，并将轴向抵接件的抵接面结构与标定面结构抵接，增大异形弹体与用于异形弹体的弹托的接触面积，在轻气炮的高压气体通过用于异形弹体的弹托传递至异形弹体的瞬间作用力时，可以提高异形弹体在炮管内弹射过程中在轴向方向的稳定。另外，冲击损伤测试实验要求弹体的发射速度较快，而轻气炮的高压气体产生的推力有限，而本发明的用于异形弹体的弹托通过轴向抵接件和周向限位件将异形弹体安装在用于异形弹体的弹托上，有利于整体的轻量化设计，相对于现有的弹托而言，达到预设冲击速度所需的推力较小，对轻气炮的要求较低。附图说明 [0017] 图1为本发明的实施例中的用于异形弹体的弹托的结构示意图； [0018] 图2为本发明的实施例中的用于异形弹体的弹托另一视角的结构示意图； [0019] 图3为本发明的实施例中的用于异形弹体的弹托又一视角的结构示意图； [0020] 图4为本发明的实施例中的用于异形弹体的弹托和分离器的结构示意图。 [0021] 附图标记说明： [0022] 1‑底座，11‑安装孔，2‑周向限位件，21‑法兰，3‑轴向抵接件，31‑支撑柱，32‑抵接板，33‑抵接面结构，4‑异形弹体，41‑标定面结构，5‑安装筒，51‑底板，6‑分离器，61‑分离孔。 具体实施方式[0023] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。 [0024] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0025] 在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。 [0026] 附图中Z轴表示竖向，也就是上下位置，并且Z轴的正向(也就是Z轴的箭头指向)表示上，Z轴的负向(也就是与Z轴的正向相反的方向)表示下；附图中X轴表示水平方向，并指定为左右位置，并且X轴的正向(也就是X轴的箭头指向)表示右侧，X轴的负向(也就是与X轴的正向相反的方向)表示左侧；附图中Y轴表示前后位置，并且Y轴的正向(也就是Y轴的箭头指向)表示前侧，Y轴的负向(也就是与Y轴的正向相反的方向)表示后侧；同时需要说明的是，前述Z轴、Y轴及X轴的表示含义仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0027] 相关技术中，方便将弹体固定于弹托上，且可以通过分离器与弹托刚性碰撞来实现弹托与弹体分离，以避免造成试验件的附加损伤，现有的弹体只能装载圆柱体类的弹体，针对形状不规则的典型构件，无法进行外物冲击损伤测试研究。 [0028] 如图1至图4所示，为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于异形弹体的弹托，用于异形弹体的弹托包括底座1，底座1用于与异形弹体4的一端抵接，且底座1用于与异形弹体4的标定面结构42呈夹角设置；轴向抵接件3，轴向抵接件3与底座1连接，轴向抵接件3远离底座1的一端设有抵接面结构33，抵接面结构33用于与标定面结构41相匹配并与标定面结构42抵接；周向限位件2，周向限位件2与底座1连接，多个周向限位件2用于设置在异形弹体4的周侧并与异形弹体4的周侧壁抵接。 [0029] 示例性地，底座1可以为一定厚度的板状结构，其截面形状为圆形，底座1的周侧壁可以与轻气炮的内侧壁相匹配，异形弹体4的一端与底座1抵接后，异形弹体4的标定面结构41与底座1呈夹角设置，需要说明的是，异形弹体4可以为形状不规则的多面体，具有多个表面，其中，异形弹体4包括第一端和第二端，其中，异形弹体4的第一端为靠近底座1的一端，标定面结构41位于异形弹体4的第一端且相对于底座1表面倾斜的一个或多个表面，异形弹体4的第二端为与试验件碰撞的一端，以图1至图3所示的用于异形弹体的弹托为例进行示例性说明，异形弹体4的标定面结构41为一个斜面结构，可以与底座1的夹角呈30°夹角设置，轴向抵接件3安装在底座1与异形弹体4的标定面结构41之间，且轴向抵接件3远离底座1的一端面为抵接面结构31且与标定面结构41相匹配，例如，为与底座1呈30°夹角的斜面。应当注意的是，异形弹体4的标定面结构41可以为弧面以及其他形状不规则的面结构，当异形弹体4靠近底座1的一端包括多个标定面结构41时，相应地，多个轴向抵接件3可以对应设置在标定面结构41与底座1之间，其中，各个轴向抵接件3的抵接面结构33与其对应的标定面结构41相匹配。 [0030] 这样设置的好处在于，将底座1与异形弹体4的一端抵接，通过多个周向限位件2设置在异形弹体4的周侧并与异形弹体4的周侧壁抵接，使得多个周向限位件2对异形弹体4形成周向限位，避免异形弹体4在弹射过程中在周向上产生偏移，可以在一定程度上保持异形弹体4通过分离器与用于异形弹体的弹托分离时的飞行姿态，并且，方便异形弹体4通过分离器与用于异形弹体的弹托分离；同时，将轴向抵接件3与底座1连接，轴向抵接件3远离底座1的一端设有抵接面结构33，抵接面结构33与异形弹体4和底座1呈夹角设置的标定面结构41相匹配，并将轴向抵接件3的抵接面结构33与标定面结构41抵接，增大异形弹体4与用于异形弹体的弹托的接触面积，在轻气炮的高压气体通过用于异形弹体的弹托传递至异形弹体的瞬间作用力时，可以提高异形弹体4在炮管内弹射过程中在轴向方向的稳定。另外，冲击损伤测试实验要求弹体的发射速度较快，而轻气炮的高压气体产生的推力有限，而本发明的用于异形弹体的弹托通过轴向抵接件3和周向限位件2将异形弹体4安装在用于异形弹体的弹托上，有利于整体的轻量化设计，相对于现有的弹托而言，达到预设冲击速度所需的推力较小，对轻气炮的要求较低。 [0031] 如图1至图3所示，可选地，周向限位件2和轴向抵接件3位置可调地安装在底座1上。 [0032] 如此，将周向限位件2和轴向抵接件3位置可调地安装在底座1上，方便将不同形状的异形弹体4安装在用于异形弹体的弹托上，提高用于异形弹体的弹托的便捷性和适用性。 [0033] 如图1至图3所示，可选地，用于异形弹体的弹托还包括第一连接件，底座1上设有多个安装孔11，周向限位件2包括限位柱，第一连接件用于穿过安装孔11后与限位柱连接。 [0034] 示例性地，第一连接件可以为螺栓，限位柱可以为具有一定长度的杆状结构，限位柱与底座1连接的一端设有法兰21，通过第一连接件穿过底座1上的安装孔11和法兰21上的连接孔，以将限位柱与底座1连接。 [0035] 如此，在底座1上设有多个安装孔11，周向限位件2包括限位柱，根据异形弹体4的形状结构，选择连接件穿过的安装孔11，并与限位柱连接，从而将限位柱安装在底座1合适位置上，以形成对异形弹体4的周向限位。 [0036] 如图1至图3所示，可选地，限位柱垂直于底座1设置，且限位柱用于沿轻气炮的炮管的轴向延伸预设长度设置。 [0037] 示例性地，限位柱的长度可以根据异形弹体4在轴向方向(Y轴方向)的尺寸进行设置，例如，限位柱的长度可以为异形弹体4在轴向方向的尺寸的2/3，也可以是，限位柱的长度大于异形弹体4在轴向方向的尺寸。 [0038] 如此，将限位柱垂直于底座1设置，且限位柱用于沿轻气炮炮管的轴向延伸预设长度，一方面，可以形成对异形弹体4的周向约束，另一方向，在异形弹体4从轻气炮的炮管口弹出时以及异形弹体4通过分离器与用于异形弹体的弹托分离时，可以保证异形弹体4具有稳定的运动姿态与轨迹，使得异形弹体4可以准确撞击到试验件。 [0039] 如图1至图3所示，可选地，用于异形弹体的弹托还包括第二连接件，轴向抵接件3通过第二连接件与底座1可拆卸连接。 [0041] 如此，轴向抵接件3通过第二连接件与底座1可拆卸连接，方便轴向抵接件3在底座1上的拆装，从而方便调整轴向抵接件3在底座1上的安装位置，并且，提高轴向抵接件3与底座1连接的稳定形和可靠性。 [0042] 如图1至图3所示，可选地，轴向抵接件3包括支撑柱31和抵接板32，支撑柱31的一端与抵接板32连接，支撑柱31的另一端与底座1连接。 [0043] 示例性地，支撑柱31与抵接板32可以是一体成型，支撑柱31与底座1的连接方式以为螺纹连接、卡接等可拆卸连接方式，抵接板32为一定厚度的板状结构，其截面形状根据异形弹体4的标定面结构41进行适应性设置，需要说明的是，支撑柱31的数量可以为多个，可以根据抵接板32的尺寸进行设置，例如支撑柱31的可以为两个，两个支撑柱31分别设置在抵接板32的两端。 [0044] 如此，轴向抵接件3包括支撑柱31和抵接板32，将支撑柱31的一端与抵接板32连接，支撑柱31的另一端与底座1连接，在轻气炮高压气体的瞬间推力的作用下，保证抵接件对异形弹体4的支撑强度，另外，也有利于用于异形弹体的弹托的轻量化设计。 [0045] 可选地，底座1、周向限位件2以及轴向抵接件3的材料为铝合金。 [0046] 如此，有利于用于异形弹体的弹托整体的轻量化设计，降低对轻气炮的要求。 [0047] 如图3和图4所示，可选地，用于异形弹体的弹托还包括安装筒5，安装筒5的周侧壁用于与轻气炮的炮管内壁间隙配合，安装筒5的内壁和底板51形成容纳腔结构，底座1的周侧壁用于与安装筒5的内壁间隙配合，底座1用于容置于容纳腔结构内，且底座1与底板51抵接。 [0048] 示例性地，安装筒5为一定长度的管状结构，其长度可以根据异形弹体4在轴向方向的尺寸进行设置，例如，安装筒5的长度与异形弹体4在轴向方向的尺寸相同，使得用于异形弹体的弹托和异形弹体4整体可以放置在安装筒5内。 [0049] 如此，在进行冲击损失测试实验时，将安装异形弹体4的用于异形弹体的弹托放置于安装筒5内，使得底座1与安装筒5的底板51抵接且底座1的周侧壁与安装筒5间隙配合，再将安装筒5放置于轻气炮的炮管内，安装筒5的周侧壁与轻气炮的内壁间隙配合，在轻气炮的高压气体的推导下，可以通过安装筒5将推力传递至底座1，可以有效避免在较大的瞬时推力作用下，底座1的轴线偏离炮管的轴线，从而影响用于异形弹体的弹托以及异形弹体4的运动轨迹和飞行姿态，进而影响冲击损伤测试结果；同时，安装筒5可以为用于异形弹体的弹托在炮管内的运动提供导向，可以在一定程度上保持异形弹体4从炮管弹射出的姿态。 [0050] 如图3至图4所示，可选地，底座1的外径大于分离器6的分离孔61的孔径设置。 [0051] 示例性地，分离器6的分离孔61的孔径可以略小于底座1的外径，需要注意的是，分离孔61的孔径可以用于周向限位件2、轴向抵接件3以及异形弹体4的通过，这样，可以避免分离器6先于与周向限位件2和轴向抵接件3刚性碰撞，导致异形弹体4的飞行轨道偏移，且通过分离器6先后与安装筒5和底座1碰撞后，异形弹体4从分离孔中穿出，实现异形弹体4与用于异形弹体的弹托的分离，避免对试验件造成附加损伤。 [0052] 可选地，安装筒5的材料为聚乙烯。 [0053] 如此，使得安装筒5在炮管中的摩擦力较小，也在一定程度上能起到保护炮管的作用。 |
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