專利名稱：壓差發(fā)射式多直徑分離式霍普金森拉壓一體桿的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高速動態(tài)沖擊實驗霍普金森(H叩kinson)拉壓桿設備， 尤其是涉及一種壓差發(fā)射式多直徑分離式霍普金森拉壓一體桿。
背景技術：
現(xiàn)有霍普金森壓桿設備一般都是釆用單獨的壓桿或單獨的拉桿，而且一種 等截面直桿設備往往需要一套單獨的發(fā)射裝置。所述發(fā)射裝置的發(fā)射方式，有 的采用氣閥手動釋放工作，操作麻煩，效率低；而采用氣壓差發(fā)射的，容積卻 不可變，桿子及發(fā)射炮定位不統(tǒng)一，桿子支撐固定不可調，或者可調卻定位不 統(tǒng)一，十分不便于實驗工作的調試。
實用新型內容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供 一種桿子可調， 構成部件定位統(tǒng)—的自動壓差發(fā)射式多直徑分離式霍普金森拉壓一體桿。
本實用新型進--步的目的在于提供一種發(fā)射氣腔容積可變的自動壓差發(fā)射 式多直徑分離式霍普金森拉壓一休桿。
本實用新型的目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)其包括發(fā)射系統(tǒng)、壓桿系 統(tǒng)、拉桿系統(tǒng)、吸收桿、液壓緩沖器、光學導軌、精密微調支撐件和整形器， 所述發(fā)射系統(tǒng)、液壓緩沖器和精密微調支撐件安裝在光學導軌上，壓桿系統(tǒng)、 拉桿系統(tǒng)和吸收桿安裝在精密微調支撐件上；在壓桿系統(tǒng)中，發(fā)射系統(tǒng)安裝在 光學導軌的一側，沿發(fā)射系統(tǒng)炮管軸心依次為入射壓桿、透射壓桿、吸收桿和
液壓緩沖器；在拉桿系統(tǒng)中，液壓緩沖器直接安裝在發(fā)射炮管口前面，光學導 軌一側首先是液壓緩沖器，再依次是發(fā)射系統(tǒng)、拉桿、入射拉桿和透射拉桿；拉桿上套有套筒子彈；整形器安裝于拉桿一端。
所述光學導軌為設備的底座，也是統(tǒng)一定位的基準。
發(fā)射系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)包括單片機和單片機控制板，單片機外接壓力傳 感器，壓力傳感器用于探測發(fā)射氣腔內氣壓；壓力傳感器與單片機控制板的"傳 感器輸入"接口連接。
整形器可選用標準件內六角螺栓，在靠近螺栓頭部處車出一段細小圓柱段。 本實用新型進一步的目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)在發(fā)射系統(tǒng)中的發(fā) 射氣腔內設置有螺孔，通過螺孔可以安裝體積塊，以改變發(fā)射氣腔的容積，從 而使得發(fā)射裝置可以同時滿足壓桿、拉桿以及不同桿徑系統(tǒng)子彈對各種發(fā)射速 度要求。
本實用新型將現(xiàn)有不同直徑等截面桿霍普金森壓桿及拉桿綜合到一套實驗 設備裝置上，置備實驗設備成本大大減少，對于需同時采購幾套壓桿及拉桿設 備的單位，設備費用更是可以成倍數(shù)減少，實驗設備占用空間也相應成倍減少。 如原來購買014. 5mm壓桿019mm拉桿的費用分別要9萬元及17萬元，同時購買 2套設備的話，目前市場價總金額26萬元左右，而購買本實用新型之016rara的 拉壓一體桿只需要13萬；而且，原來兩個設備需要兩個不同的實驗平臺，采用 一體桿后只需要一個實驗平臺就可以了所有部件釆用統(tǒng)--的定位，拉壓桿的 安裝通過精密微調支撐件實行量化操作，安裝工作統(tǒng)一簡單；單片機控制系統(tǒng)， 氣壓設定數(shù)字化，實現(xiàn)小功率電動作控制快速大幅度機械動作，實現(xiàn)對測試電 路的零干擾發(fā)射氣腔容積可變，可以同時滿足壓桿、拉桿以及不同桿徑系統(tǒng) 子彈對各種發(fā)射速度要求。
圖1 (a)是本實用新型拉壓一體桿--實施例的壓桿系統(tǒng)整體結構示意圖。 圖l(b)是本實用新型拉壓一體桿一實施例的拉桿系統(tǒng)整體結構示意圖。圖l(C)是圖l(b)所示拉桿系統(tǒng)的內部桿系結構放火示意圖。
圖2是本實用新型拉壓一體桿發(fā)射系統(tǒng)一實施例主要部件結構示意圖。
圖3是圖2 A-A處剖視圖。
圖4是圖1 (c)所示整形螺栓的外形示意圖。
圖中l(wèi).發(fā)射系統(tǒng)，2.入射壓桿，3.透射壓桿，4.吸收桿，5.液壓緩沖器， 6.精密導軌，7.精密微調支撐件，8.拉桿，9.入射拉桿，IO.試驗試樣，11.透 射拉桿，12.整形螺栓，13.套筒子彈，14.連接件，15.閥體，16.蓋子，17.發(fā) 射氣腔，18.節(jié)流螺栓，19.氣缸，20.活塞。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
參照圖l(a)、圖l(b)、圖l(c)，本實施例包括發(fā)射系統(tǒng)l、入射壓桿2、 透射壓桿3、拉桿8、入射拉桿9、透射拉桿ll、吸收桿4、液壓緩沖器5、精 密微調支撐件7、整形螺栓12和光學導軌6，所述光學導軌6為設備的底座， 也是統(tǒng)一定位的基準發(fā)射系統(tǒng)l、液壓緩沖器5、精密微調支撐件7安裝在光 學導軌6上，入射壓桿2、透射壓桿3、拉桿8、入射拉桿9、透射拉桿ll、吸 收桿4安裝在精密微調支撐件7上；壓桿系統(tǒng)屮，發(fā)射系統(tǒng)1安裝在光學導軌6 的一側，沿發(fā)射系統(tǒng)1炮管軸心依次為入射壓桿2、透射壓桿3、吸收桿4、液 壓緩沖器5;在拉桿系統(tǒng)中，液壓緩沖器5直接安裝在發(fā)射炮管口前面，在光學 導軌6 —側首先是液壓緩沖器5，再依次是發(fā)射系統(tǒng)1、拉桿8、入射拉桿9、 透射拉桿ll;拉桿8桿體上套有套筒子彈13;整形器12安裝于拉桿8—端。 如圖1 (c)所示，拉桿8和入射拉桿9之間設有連接件14。 參照圖2、圖3，發(fā)射系統(tǒng)1主要包括閥體15，發(fā)射氣腔17、氣缸19，氣 缸19內設有活塞20，氣缸19 --側設有節(jié)流螺栓18，閥體15—端連接炮管， 另一端設有沉孔，所述沉孔用于安裝堵塊或法蘭盤直線軸承；發(fā)射氣腔17內設置有螺孔(圖中未示出)，通過螺孔可以安裝體積塊，以改變發(fā)射氣腔的容積。 發(fā)射系統(tǒng)1的自動控制系統(tǒng)包括單片機和單片機控制板，單片機外接壓力
傳感器，壓力傳感器用于探測發(fā)射氣肸:內氣壓。單片機控制板上有"傳感器輸 入"接口 (壓力傳感器與單片機控制板的"傳感器輸入"接口連接)、三個繼電 器開關輸出、"充氣"按鈕、"暫停"按鈕、"放氣"按鈕、"目標氣壓上調"按
鈕、"目標氣壓下調"按鈕、"功能選擇"按鈕、"reset"按鈕、8個狀態(tài)led顯 示燈、液晶顯示屏。壓力傳感器將壓力信息傳送至單片機，單片機根據(jù)氣壓信 息進行相應繼電器動作，液晶屏或led進行相應的狀態(tài)顯示。
參照圖4，整形螺栓12，選用標準件內六角螺栓，在靠近頭部處車出一段 較小圓柱段。套筒子彈打擊時，由于圓柱段直徑小-T螺紋段直徑，因而斷裂時， 必在小圓柱段發(fā)生斷裂，從而在入射拉桿中產生直接矩形拉伸波。矩形拉伸波 幅度大小取決于小圓柱段直徑的尺寸大小，最終，可以通過控制小圓柱段直徑 尺寸大小控制入射拉伸波大小。
要進行壓桿實驗時，將發(fā)射系統(tǒng)1在光學導軌6上固定好后，在發(fā)射系統(tǒng)l 的閥體15—端的沉孔內裝入堵塊，將一端封死然后往炮管塞入與壓桿等直徑 的子彈，以子彈為基準，利用精密微調支撐7依次調好入射壓桿2、透射桿3、 吸收桿4以及液壓緩沖器5;在入射桿與透射桿之間裝入試樣10，即可進行分 離式霍普金森壓桿實驗。
如要進行拉桿動態(tài)拉伸實驗，則將發(fā)射系統(tǒng)1炮口調換方向，將液壓緩沖 器180度換向并移至發(fā)射系統(tǒng)炮管口位置前，將發(fā)射系統(tǒng)1中閥體15上一端的 原來安裝的堵塊替換成法蘭盤直線軸承，用拉桿8 (如圖l(b))穿過直線軸承， 并在炮內拉桿上套上套筒子彈，在拉桿端用整形螺栓12將臺階擋塊固定；然后 以拉桿8為基準，將入射拉桿9與拉桿8用螺柱迮接，在入射拉桿9與透射拉 桿11之間裝入實驗試樣10，即可變成K接拉伸的拉桿系統(tǒng)(如圖l (b))進行實驗。
壓桿系統(tǒng)與拉桿系統(tǒng)之間的更換過程只需約15分鐘。
發(fā)射裝置采用壓差式發(fā)射，發(fā)射過程為先往發(fā)射系統(tǒng)1充高壓氣體，開 始充氣時活塞20腔內壓力(來自氣源)大于發(fā)射氣腔17內的壓力；利用該壓 力差，推動活塞20頂住發(fā)射系統(tǒng)1的出氣口；然后氣源通過節(jié)流螺栓18逐步 往發(fā)射氣腔17內充氣；當發(fā)射氣腔17內氣壓到達目標氣壓后，系統(tǒng)會自動將
氣源通道關閉，并同時將活塞20腔內高壓氣體瞬間釋放；此時活塞20腔內氣 壓立即降為大氣壓，發(fā)射氣腔17內壓力大于活塞20腔內氣壓利用該壓力差， 推動活塞20退回原位，從而打開發(fā)射系統(tǒng)1出氣口，發(fā)射氣腔17內高壓氣體 瞬間從腔內釋放至炮管中，推動炮管內子彈高速撞擊入射桿，從而形成高速發(fā) 射。
發(fā)射系統(tǒng)1的工作由單片機自動控制。系統(tǒng)初始狀態(tài)時，"暫停"及"放氣" 按鈕為無定義動作狀態(tài)，"充氣"按鈕處于待命狀態(tài)；通過按"充氣"按鈕打開 充氣電磁閥，開始對發(fā)射氣腔17充氣 一旦充氣動作處于工作狀態(tài)，"暫停" 及"放氣"按鈕均進入待命狀態(tài)，可以按"暫停"關閉充氣電磁閥，也可以按
"放氣"進行即時氣壓下的發(fā)射充氣過程中， 一旦發(fā)現(xiàn)有問題，可以按"暫 停"按鈕關閉充氣電磁閥，暫停充氣動作；"暫停"按鈕處于工作狀態(tài)時，"充 氣"、"目標氣壓上調"、"目標氣壓下調"及"放氣"按鈕均處于待命狀態(tài)，可 以按"放氣"按鈕進行當前氣壓下的發(fā)射工作，也可以通過"目標氣壓上調"、
"目標氣壓下調"按鈕重新設定發(fā)射目標氣壓，參數(shù)設定好后，還可以按"充 氣"按鈕，繼續(xù)對發(fā)射氣腔17充氣；當壓力傳感器檢測到發(fā)射氣腔17內氣壓 大于或等于目標氣壓時，充氣電磁閥自動關閉，同時打開放氣電磁閥，自動進 行發(fā)射。
當使用壓桿系統(tǒng)時，在閥體15的沉孔內安裝堵塊，將其完全封死，從而使發(fā)射系統(tǒng)1推動圓柱形子彈在炮管內滑動，實現(xiàn)壓桿子彈的發(fā)射。當使用拉桿
系統(tǒng)時，在閥體15的沉孔內安裝法蘭盤直線軸承，調換炮管方向，將拉桿穿過 軸承，在炮管內的拉桿桿體上套上套筒子彈，實現(xiàn)發(fā)射套筒子彈打擊桿端臺階， 從而產生直接拉伸應力波。
拉桿和壓桿直徑取決于發(fā)射炮管的大小，因為發(fā)射系統(tǒng)1容積可以變化， 子彈速度控制可以實現(xiàn)無級變化。所以壓桿系統(tǒng)可以滿足所有直徑小于炮管內 徑的壓桿的安裝，也可以滿足直徑小于0.8倍炮管內徑的拉桿的安裝，從而實 現(xiàn)拉桿和壓桿多直徑的一體化。
設備定位統(tǒng)一為光學導軌6的一個側面及頂面，光學導軌6安裝時，使一 個側面統(tǒng)一保持在一個平面，支撐水平面保持在一個平面。發(fā)射系統(tǒng)l、精密微 調支撐件7及液壓緩沖器5的定位統(tǒng)一以這兩個面為基準面，從而實現(xiàn)了系統(tǒng) 的統(tǒng)一定位。精密微調支撐件7采用光學手動平臺組裝，實現(xiàn)上下左右二維的 無級調整，平臺最小分辨調節(jié)動作為IO微米，完全可以實現(xiàn)精密微調。
權利要求1、一種壓差發(fā)射式多直徑分離式霍普金森拉壓一體桿，包括發(fā)射系統(tǒng)、壓桿系統(tǒng)、拉桿系統(tǒng)、吸收桿、液壓緩沖器、光學導軌，其特征在于，還設有精密微調支撐件和整形器，所述發(fā)射系統(tǒng)、液壓緩沖器和精密微調支撐件安裝在光學導軌上，壓桿系統(tǒng)、拉桿系統(tǒng)和吸收桿安裝在精密微調支撐件上；在壓桿系統(tǒng)中，發(fā)射系統(tǒng)安裝在光學導軌的一側，沿發(fā)射系統(tǒng)炮管軸心依次為入射壓桿、透射壓桿、吸收桿和液壓緩沖器；在拉桿系統(tǒng)中，液壓緩沖器直接安裝在發(fā)射炮管口前面，光學導軌一側首先是液壓緩沖器，再依次是發(fā)射系統(tǒng)、拉桿、入射拉桿和透射拉桿，拉桿桿體上套有套筒子彈；整形器安裝于拉桿一端。
2、根據(jù)權利要求1所述的壓差發(fā)射式多直徑分離式霍普金森拉壓一體桿， 其特征在于，發(fā)射系統(tǒng)中的發(fā)射氣腔內設置有螺孔。
專利摘要壓差發(fā)射式多直徑分離式霍普金森拉壓一體桿，其包括發(fā)射系統(tǒng)、壓桿系統(tǒng)、拉桿系統(tǒng)、吸收桿、液壓緩沖器、光學導軌、精密微調支撐件和整形器，所述發(fā)射系統(tǒng)、液壓緩沖器和精密微調支撐件安裝在光學導軌上，壓桿系統(tǒng)、拉桿系統(tǒng)和吸收桿安裝在精密微調支撐件上；在壓桿系統(tǒng)中，發(fā)射系統(tǒng)安裝在光學導軌的一側，沿發(fā)射系統(tǒng)炮管軸心依次為入射壓桿、透射壓桿、吸收桿和液壓緩沖器；在拉桿系統(tǒng)中，液壓緩沖器直接安裝在發(fā)射炮管口前面，光學導軌一側首先是液壓緩沖器，再依次是發(fā)射系統(tǒng)、拉桿、入射拉桿和透射壓桿。本實用新型將現(xiàn)有不同直徑等截面桿霍普金森壓桿及拉桿綜合到一套實驗設備裝置上，置備實驗設備成本減少；安裝簡單。
文檔編號G01M7/00GK201359559SQ20092006356
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權日2009年3月10日
發(fā)明者巖 肖, 陳柏生 申請人:湖南大學