兩級(jí)串聯(lián)式復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置及模擬方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種兩級(jí)串聯(lián)式復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置及模擬方法，屬導(dǎo)彈發(fā)射【技術(shù)領(lǐng)域】。該試驗(yàn)裝置包括底座、一級(jí)試驗(yàn)筒（內(nèi)部）、二級(jí)試驗(yàn)筒（外部）、內(nèi)部護(hù)欄、密封墊圈、金屬壓環(huán)、氣壓表、氣泵。所述的一級(jí)試驗(yàn)筒、內(nèi)部護(hù)欄及二級(jí)試驗(yàn)筒均安裝在底座上，所述的氣壓表及氣泵通過(guò)導(dǎo)氣管與底座連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，能夠方便地完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，可方便調(diào)節(jié)開(kāi)蓋壓力，能夠準(zhǔn)確模擬導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)復(fù)合材料易碎蓋的開(kāi)蓋過(guò)程及性能，有效降低試驗(yàn)成本，提高復(fù)合材料易碎蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性及合理性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】?jī)杉?jí)串聯(lián)式復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置及模擬方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種兩級(jí)串聯(lián)式復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置及模擬方法，屬于導(dǎo)彈發(fā)射【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)彈發(fā)射筒蓋的沖破性能試驗(yàn)是保證導(dǎo)彈快速反映能力的重要因素。因此在研制導(dǎo)彈貯存發(fā)射筒時(shí)，箱蓋的試驗(yàn)設(shè)計(jì)非常重要。箱蓋主要是能承受一定的壓差，密封性能好，在發(fā)射導(dǎo)彈時(shí)能迅速打開(kāi)。為提高導(dǎo)彈發(fā)射效率，滿(mǎn)足部隊(duì)快速作戰(zhàn)的要求，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研制出一些復(fù)合材料易碎薄膜箱蓋(詳見(jiàn)US Pat.4498368，1985 ；CN 1844839A, 2006)，利用導(dǎo)彈發(fā)射前引擎產(chǎn)生的氣流沖擊薄膜蓋，薄膜蓋以預(yù)定軌跡整體破壞。
[0003]同時(shí)，根據(jù)不同作戰(zhàn)彈型，對(duì)導(dǎo)彈發(fā)射筒蓋的要求也不斷更新，在輕質(zhì)、高氣密性能的導(dǎo)彈發(fā)射筒蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)尤為重要。在節(jié)約試驗(yàn)成本的前提下，較為準(zhǔn)確地模擬導(dǎo)彈發(fā)射條件進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)提高復(fù)合材料易碎蓋的設(shè)計(jì)和制造效率具有巨大的推動(dòng)作用。
[0004]實(shí)際導(dǎo)彈發(fā)射過(guò)程中，導(dǎo)彈噴射尾流使導(dǎo)彈尾部密封箱蓋迅速?zèng)_破；繼而氣流反向充滿(mǎn)這個(gè)發(fā)射筒蓋，并以一定壓力沖向前蓋，前蓋達(dá)到開(kāi)啟壓力，迅速打開(kāi)，繼而導(dǎo)彈從發(fā)射筒發(fā)射出去。
[0005]目前常用的復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置主要采用一級(jí)充壓試驗(yàn)筒進(jìn)行氣壓加載試驗(yàn)(參見(jiàn)“錢(qián)元，等.復(fù)合材料易碎蓋薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析.航空學(xué)報(bào)，2012，33(3): 487-493.”)，其缺點(diǎn)是只能單獨(dú)模擬導(dǎo)彈發(fā)射筒尾蓋或前蓋的開(kāi)蓋性能，不能同時(shí)模擬導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)尾蓋和頭蓋先后破壞的過(guò)程，導(dǎo)致易碎蓋的拋開(kāi)性能不能完全吻合發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。該方法限制了復(fù)合材料易碎蓋的優(yōu)化與發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，方便實(shí)現(xiàn)的用于復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)的兩級(jí)串聯(lián)式試驗(yàn)裝置及模擬方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種兩級(jí)串聯(lián)式復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置，包括:底座、安裝于底座上的一級(jí)試驗(yàn)筒、二級(jí)試驗(yàn)筒和內(nèi)部護(hù)欄；其中一級(jí)試驗(yàn)筒位于二級(jí)試驗(yàn)筒中，內(nèi)部護(hù)欄位于一級(jí)試驗(yàn)筒和二級(jí)試驗(yàn)筒之間，內(nèi)部護(hù)欄頂端纏繞彈性繩索。
[0008]所述底座與一級(jí)試驗(yàn)筒焊接在一起，開(kāi)有與一級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)部相連的第一導(dǎo)氣孔和第二導(dǎo)氣孔，第一導(dǎo)氣孔通過(guò)導(dǎo)氣管與氣泵相連，第二導(dǎo)氣孔通過(guò)導(dǎo)氣管與一級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表及一級(jí)試驗(yàn)筒排氣閥門(mén)相連；
所述底座開(kāi)有與二級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)部相連的第三導(dǎo)氣孔，第三導(dǎo)氣孔通過(guò)導(dǎo)氣管與二級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表及二級(jí)試驗(yàn)筒排氣閥門(mén)(相連； 上述一級(jí)試驗(yàn)筒上還帶有用于將內(nèi)部易碎蓋安裝于一級(jí)試驗(yàn)筒上的壓緊密封鎖緊裝置；
上述二級(jí)試驗(yàn)筒上還帶有用于將外部易碎蓋安裝于二級(jí)試驗(yàn)筒上的壓緊密封鎖緊裝置；
上述二級(jí)試驗(yàn)筒和底座之間也設(shè)置有密封鎖緊裝置。
[0009]所述兩級(jí)串聯(lián)式復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置的模擬方法，包括以下過(guò)程: 將內(nèi)部易碎蓋安裝于一級(jí)試驗(yàn)筒(上，將外部易碎蓋安裝于二級(jí)試驗(yàn)筒上；通過(guò)外部氣泵對(duì)一級(jí)試驗(yàn)筒施加氣壓載荷，一級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表和二級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表測(cè)量氣壓；
一級(jí)試驗(yàn)筒空間相當(dāng)于導(dǎo)彈發(fā)射筒內(nèi)部同心筒內(nèi)導(dǎo)彈尾部與后蓋組成的結(jié)構(gòu)空間，內(nèi)部易碎蓋相當(dāng)于后蓋；二級(jí)試驗(yàn)筒空間相當(dāng)于導(dǎo)彈發(fā)射筒與內(nèi)部同心筒之間的結(jié)構(gòu)空間，外部易碎蓋相當(dāng)于導(dǎo)彈發(fā)射筒前蓋；
當(dāng)氣壓加載到內(nèi)部易碎蓋的設(shè)計(jì)沖破壓力值時(shí)，該易碎蓋迅速?zèng)_破，整體拋出部分由內(nèi)部護(hù)欄上的彈性繩阻隔，防止破壞二級(jí)試驗(yàn)筒上的外部易碎蓋；此時(shí)，氣泵停止加載，一級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)氣流擴(kuò)散到二級(jí)試驗(yàn)筒，總體壓力減小，但該氣壓為外部易碎蓋的沖破壓力，夕卜部易碎蓋隨之迅速開(kāi)啟，拋出部分脫離二級(jí)試驗(yàn)筒，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的順利發(fā)射；
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，假設(shè)試驗(yàn)溫度及氣體常數(shù)不變，則有P1V1=P2V2，其中P1J1表示一級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)部氣體壓力及體積，匕、％表示二級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)部含一級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)部的氣體壓力及體積；通過(guò)調(diào)節(jié)試驗(yàn)筒內(nèi)部體積，可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)壓力分布的調(diào)節(jié)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，能夠方便地完成試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)；
2、可通過(guò)調(diào)節(jié)兩級(jí)試驗(yàn)筒的體積比例實(shí)現(xiàn)加載比例的調(diào)節(jié)；
3、只需外接氣泵及氣壓測(cè)量裝置即可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)易碎蓋發(fā)射模擬試驗(yàn)，降低試驗(yàn)成本；
4、該設(shè)備可保證足夠的加載精度及兩級(jí)易碎蓋的沖破壓力載荷的相對(duì)比例；
5、能夠較為真實(shí)的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)發(fā)射筒前后蓋的先后開(kāi)蓋過(guò)程，使得復(fù)合材料易碎蓋的結(jié)構(gòu)及性能設(shè)計(jì)更為精確。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為某型導(dǎo)彈與發(fā)射筒裝配示意圖；
圖3為本發(fā)明的俯視圖；
圖中各標(biāo)號(hào)名稱(chēng):1、外部易碎蓋，2、二級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)六角鎖緊螺栓，3、二級(jí)試驗(yàn)筒金屬壓環(huán)，4、二級(jí)試驗(yàn)筒密封墊圈，5、二級(jí)試驗(yàn)筒，6、底座內(nèi)六角鎖緊螺栓，7、二級(jí)試驗(yàn)筒底部邊框，8、底座密封墊圈，9、底座，10、內(nèi)部護(hù)欄，11、內(nèi)部易碎蓋，12、一級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)六角鎖緊螺栓，13、一級(jí)試驗(yàn)筒金屬壓環(huán)，14、一級(jí)試驗(yàn)筒密封墊圈，15、一級(jí)試驗(yàn)筒，16、二級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表，17、二級(jí)試驗(yàn)排氣閥門(mén)，18、一級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表,19、一級(jí)試驗(yàn)筒排氣閥門(mén)，20、氣泵，21、發(fā)射筒前蓋，22、發(fā)射筒，23、內(nèi)部同心筒，24、導(dǎo)彈，25、導(dǎo)彈尾部，26、后蓋。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例的方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例
[0013]一種兩級(jí)串聯(lián)式復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖3所示。該試驗(yàn)裝置主要包括:底座9、一級(jí)試驗(yàn)筒15、二級(jí)試驗(yàn)筒5、內(nèi)部護(hù)欄10、底座密封墊圈8、一級(jí)試驗(yàn)筒金屬壓環(huán)13、二級(jí)試驗(yàn)筒金屬壓環(huán)3、一級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表18、二級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表16、氣泵20，一級(jí)試驗(yàn)筒15、內(nèi)部護(hù)欄10及二級(jí)試驗(yàn)筒5均安裝在底座9上，氣壓表及氣泵20通過(guò)導(dǎo)氣管與底座9連接，并裝有排氣閥門(mén)。
[0014]底座9開(kāi)有3個(gè)導(dǎo)氣孔，通過(guò)導(dǎo)氣管與外部氣壓裝置連接，其中第一、第二導(dǎo)氣孔位于一級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)，分別通過(guò)導(dǎo)氣管與氣泵20及一級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表18連接；第三導(dǎo)氣孔位于一級(jí)試驗(yàn)筒外、二級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)，與二級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表16連接。
[0015]一級(jí)試驗(yàn)筒15及內(nèi)部護(hù)欄10焊接在底座9上，內(nèi)部護(hù)欄10位于一級(jí)試驗(yàn)筒15外側(cè)、二級(jí)試驗(yàn)筒5內(nèi)側(cè)，頂端纏繞彈性繩索。
[0016]二級(jí)試驗(yàn)筒5通過(guò)二級(jí)試驗(yàn)筒底部邊框7與底座9以12個(gè)底座內(nèi)六角鎖緊螺栓6連接，兩者之間墊有底座密封墊圈8。
[0017]一級(jí)試驗(yàn)筒15通過(guò)一級(jí)試驗(yàn)筒金屬壓環(huán)13、一級(jí)試驗(yàn)筒密封墊圈14及12個(gè)一級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)六角螺栓12與內(nèi)部易碎蓋11連接。
[0018]二級(jí)試驗(yàn)筒5通過(guò)二級(jí)試驗(yàn)筒金屬壓環(huán)3、二級(jí)試驗(yàn)筒密封墊圈4及12個(gè)二級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)六角螺栓2與外部易碎蓋I連接。
[0019]該試驗(yàn)裝置的工作最大載荷為:一級(jí)試驗(yàn)筒壓力1.5MPa，二級(jí)試驗(yàn)筒壓力
0.15MPa，采用的材料為45鋼。
[0020]本發(fā)明通過(guò)外部氣泵通過(guò)與底座連接的導(dǎo)氣管，對(duì)試驗(yàn)裝置上的復(fù)合材料易碎蓋施加氣壓載荷，模擬導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)的尾流沖擊載荷，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料易碎蓋的開(kāi)蓋過(guò)程驗(yàn)證試驗(yàn)。本發(fā)明根據(jù)氣體狀態(tài)方程中壓力與體積的比例關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)兩級(jí)試驗(yàn)筒的體積大小，實(shí)現(xiàn)不同氣壓比例的分配，實(shí)現(xiàn)不同加載氣壓的兩級(jí)易碎蓋沖破性能試驗(yàn)。
[0021]導(dǎo)彈發(fā)射前，導(dǎo)彈尾部25點(diǎn)火噴射首次燃?xì)饬鳎瑢⑽膊亢笊w26沖破，繼而氣流通過(guò)發(fā)射筒22與內(nèi)部同心筒23之間的空間上升擴(kuò)散至發(fā)射筒前蓋21，氣流沖破發(fā)射筒前蓋21，繼而使得導(dǎo)彈通過(guò)尾流噴射順利發(fā)射出去。
[0022]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)模擬導(dǎo)彈發(fā)射來(lái)測(cè)試前后易碎蓋性能的方法及步驟如下:
1.進(jìn)行試驗(yàn)之前，需檢查裝置密封性能是否良好，導(dǎo)氣管與氣泵及氣壓表或壓力傳感器連接好；
2.調(diào)節(jié)合適的加載速率，進(jìn)行預(yù)試加載，繼而進(jìn)行正式加載試驗(yàn)，通過(guò)攝像設(shè)備記錄試驗(yàn)進(jìn)程；
3.氣泵對(duì)一級(jí)試驗(yàn)筒充氣，壓力表記錄壓力數(shù)據(jù)，氣壓加載至內(nèi)部易碎蓋設(shè)計(jì)沖破壓力時(shí)，內(nèi)部易碎蓋沖破，氣泵停止充氣；
4.一級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)部氣體迅速擴(kuò)散至二級(jí)試驗(yàn)筒，氣體壓力加載在外部易碎蓋上，二級(jí)試驗(yàn)筒外部氣壓表記錄壓力數(shù)據(jù)，外部易碎蓋在設(shè)計(jì)載荷下沖破，拋出部分脫離試驗(yàn)筒。
[0023]至此，對(duì)兩級(jí)復(fù)合材料易碎蓋的模擬導(dǎo)彈發(fā)射試驗(yàn)即可完成。加載過(guò)程中需注意保證壓力不要超過(guò)設(shè)計(jì)氣壓要求，同時(shí)需確保外部易碎蓋拋出范圍內(nèi)的安全。
【權(quán)利要求】
1.一種兩級(jí)串聯(lián)式復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置，其特征在于包括: 底座(9)、安裝于底座(9)上的一級(jí)試驗(yàn)筒(15)、二級(jí)試驗(yàn)筒(5)和內(nèi)部護(hù)欄(10);其中一級(jí)試驗(yàn)筒(15)位于二級(jí)試驗(yàn)筒(5)中，內(nèi)部護(hù)欄(10)位于一級(jí)試驗(yàn)筒(15)和二級(jí)試驗(yàn)筒(5)之間，內(nèi)部護(hù)欄(10)頂端纏繞彈性繩索； 所述底座(9)與一級(jí)試驗(yàn)筒(15)焊接在一起，開(kāi)有與一級(jí)試驗(yàn)筒(15)內(nèi)部相連的第一導(dǎo)氣孔和第二導(dǎo)氣孔，第一導(dǎo)氣孔通過(guò)導(dǎo)氣管與氣泵(20)相連,第二導(dǎo)氣孔通過(guò)導(dǎo)氣管與一級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表(18)及一級(jí)試驗(yàn)筒排氣閥門(mén)(19)相連； 所述底座(9)開(kāi)有與二級(jí)試驗(yàn)筒(5)內(nèi)部相連的第三導(dǎo)氣孔，第三導(dǎo)氣孔通過(guò)導(dǎo)氣管與二級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表(16)及二級(jí)試驗(yàn)筒排氣閥門(mén)(17)相連； 上述一級(jí)試驗(yàn)筒(15 )上還帶有用于將內(nèi)部易碎蓋(11)安裝于一級(jí)試驗(yàn)筒(15 )上的壓緊密封鎖緊裝置； 上述二級(jí)試驗(yàn)筒(5)上還帶有用于將外部易碎蓋(I)安裝于二級(jí)試驗(yàn)筒(5)上的壓緊密封鎖緊裝置； 上述二級(jí)試驗(yàn)筒(5)和底座(9)之間也設(shè)置有密封鎖緊裝置。
2.利用權(quán)利要求1所述兩級(jí)串聯(lián)式復(fù)合材料易碎蓋模擬發(fā)射試驗(yàn)裝置的模擬方法，其特征在于包括以下過(guò)程: 將內(nèi)部易碎蓋(11)安裝于一級(jí)試驗(yàn)筒(15)上，將外部易碎蓋(I)安裝于二級(jí)試驗(yàn)筒(5)上；通過(guò)外部氣泵(20)對(duì)一級(jí)試驗(yàn)筒(15)施加氣壓載荷,一級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表(18)和二級(jí)試驗(yàn)筒氣壓表(16)測(cè)量氣壓；一級(jí)試驗(yàn)筒(15)空間相當(dāng)于導(dǎo)彈發(fā)射筒內(nèi)部同心筒(23)內(nèi)導(dǎo)彈尾部(25)與后蓋(26)組成的結(jié)構(gòu)空間，內(nèi)部易碎蓋(11)相當(dāng)于后蓋(26) ;二級(jí)試驗(yàn)筒(5)空間相當(dāng)于導(dǎo)彈發(fā)射筒(22)與內(nèi)部同心筒(23)之間的結(jié)構(gòu)空間，外部易碎蓋(I)相當(dāng)于導(dǎo)彈發(fā)射筒前蓋(21)；當(dāng)氣壓加載到內(nèi)部易碎蓋(11)的設(shè)計(jì)沖破壓力值時(shí)，該易碎蓋迅速?zèng)_破，整體拋出部分由內(nèi)部護(hù)欄(10)上的彈性繩阻隔，防止破壞二級(jí)試驗(yàn)筒上的外部易碎蓋(I);此時(shí)，氣泵(20)停止加載，一級(jí)試驗(yàn)筒(15)內(nèi)氣流擴(kuò)散到二級(jí)試驗(yàn)筒(5)，總體壓力減小，但該氣壓為外部易碎蓋的沖破壓力，外部易碎蓋(I)隨之迅速開(kāi)啟，拋出部分脫離二級(jí)試驗(yàn)筒(5)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的順利發(fā)射； 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，假設(shè)試驗(yàn)溫度及氣體常數(shù)不變，則有P1V1=P2V2，其中P1J1表示一級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)部氣體壓力及體積，匕、％表示二級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)部含一級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)部的氣體壓力及體積；通過(guò)調(diào)節(jié)試驗(yàn)筒內(nèi)部體積，可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)試驗(yàn)筒內(nèi)壓力分布的調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】G01N3/12GK104237022SQ201410473360
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】蔡登安, 周光明 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)