一种二级轻气炮用弹脱及测速装置的制作方法

本发明涉及一种轻气炮用弹脱，是一种用于在大口径轻气炮实验时发射弹丸用的弹脱及测速装置。

背景技术：

轻气炮是直接用压缩状态下的轻质气体(氢气或氦气)为发射工质，驱动试验弹丸在膛内加速，并使弹丸在炮口处获得所需的高速实验用炮。根据实验所用的弹丸质量及所需的撞击速度决定驱动气体的种类和压力。发射时将注入气室内的压缩气体进行可控的突然释放，把弹丸推出炮膛，进入靶室撞击靶。大口径轻气炮主要用于发射直径较大的弹丸，而轻气炮的造价很高，不可能造出发射各种尺寸规格弹丸的轻气炮。特别是当需要用大口径轻气炮发射直径较小的弹丸时，例如使用155mm口径的轻气炮发射直径为20mm的弹丸，这就需要一个弹脱，用弹脱来推动弹丸达到一定的速度，然后再炮口处弹脱和弹丸相互分离。

使用轻气炮时都是用弹托推动弹丸向前运动，达到一定速度后弹托和弹丸互相分离，弹丸以一定的速度撞击靶板。在用大口径轻气炮发射小弹丸时，需要特制的弹托来推动弹丸。并且如何让弹托能够触发测试系统也是很少有人研究的。

在弹丸高速撞击靶板实验中，弹丸侵彻靶板时速度是一个很重要的参数，由于激光测速需要专业的设备，费用较高，且稳定性较差，故如何制作简单可靠的测速装置也是在使用轻气炮时所必须考虑的。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种轻气炮用弹脱及测试系统，包括：弹托，刷磁片，刷磁探针，计时器和电源，其中刷磁探针，包括固定块夹具、固定块、四根铜丝和四个导线，四根铜丝分别和四个导线相连。刷磁片用胶水固定在弹托的前端，刷磁探针的其中两个根导线与电源的一个电极相连，另外两根各与计时器的两组中的的一个接头相连，电源的另一个电极分别于计时器的另外两组中的一个接头相连。

所述弹托材料为尼龙或者铝合金，弹丸的表面要光滑，弹托的直径略小于炮管的直径，弹托前面有一凸台，后面为一个凹槽，凹槽壁的厚度由凹槽底面到脱弹端面逐渐的变小，且向外有一定的张角，弹托的前端中心处有一个弹丸安装孔，孔的直径略大于弹丸的直径，深度为弹丸长度的一半，在前端安装孔对称的两个位置各有一个倾斜的小孔，由前端面贯穿到安装孔底端。

所述刷磁片为金属导电材料，刷磁片为圆环，直径略小于弹托的直径，内径略大于弹托凸台的直径，其厚度为2-4mm。

所述刷磁探针，包括固定块夹具、固定块、小螺栓、大螺栓、铜丝和导线，固定块为绝缘材料，固定块夹具通过两个大螺栓固定在炮口处，固定块安装在固定块夹具中，然后在通过小螺栓固定，固定块上有两组用于测速的铜丝，每组成一排有两根铜丝组成，且前后两排之间有足够的间隙，每根铜丝的一端磨成球状，且铜丝的前端与固定块弯成90°，铜丝弯曲后的高度靠近刷磁片的边缘。铜丝的后端穿过固定块留有一定的长度，导线与穿过固定块的铜丝相连。

所述刷磁探针，后一排的探针距离炮口的距离要略大于弹托的长度。

优选的，导线为各种不同的颜色。

所述计时器为微秒级计时器，计时器有两组接头，每组两个接头，只要一组接头导通，计时器就开始计时，两组接头的功能是一样的，当计时器第一次通电导通时开始计时，第二次通电导通时计时结束，在计时器的显示屏上直接读取记录的时间。

所述电源需要与计时器相互搭配，满足计时器的电压要求。

由于前后两组探针之间的距离很近，弹托在经过前后两组探针之间等同于匀速。试验之前测量出两组探针之间的距离为l，计时器上显示的时间为δt，即弹托经过两组探针所用的时间，则可以由平均速度计算公式v＝l/δt计算出弹托的速度，弹托的速度就是弹丸的速度。

附图说明

图1弹脱与测速装置工作原理图；

图2弹托示意图；

图3刷磁片示意图；

图4刷磁片安装示意图；

图5刷磁探针示意图；

图6固定块夹具示意图；

图7固定块示意图；

图8铜丝安装示意图。

具体实施方式

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种轻气炮用弹脱及测试系统，如图1所示，包括：弹托1，刷磁片2，刷磁探针3，计时器4和电源5，其中刷磁探针3，包括固定块夹具6、固定块7、四根铜丝8、四个导线9、小螺栓10和大螺栓11，四根铜丝(8-1、8-2、8-3和8-4)分别和四个导线相连。刷磁片用胶水固定在弹托的前端，刷磁探针的其中两个根导线(8-2和8-3)与电源的一个电极相连，另外两根(8-1和8-4)各与计时器的两组中的的一个接头相连，电源的另一个电极分别于计时器的另外两组中的一个接头相连。

所述弹托1的材料为尼龙或者铝合金，为圆柱状，弹托的表面要光滑，使得其在炮管中所受的摩擦力较小，也能起到保护炮管的作用，为了使弹托能轻易的安装进炮管中，弹托的直径需要略小于炮管的直径。弹托了重量影响着弹丸出炮口时的速度，也影响着加入轻气炮中气体的压力，所以弹托要尽可能的轻，且由于弹丸的长度是固定，弹丸发射时和脱离弹托后需要有稳定的运动姿态，就需要弹托对弹丸具有一定的约束作用，故弹丸插入弹托中的长度要足够的长，在弹托前端有一凸台，这样既减轻了弹托的重量，也能使得弹丸插入弹托中有足够的距离，具体如图2所示。

所述弹托后面为一个凹槽，凹槽壁的厚度由凹槽底面到脱弹端面逐渐的变小，凹槽加工完后用刀具将其往外撑大0.2mm到0.3mm，向外有一定的张角，成喇叭状，弹托的前端中心处有一个弹丸安装孔，孔的直径略大于弹丸的直径，深度为弹丸长度的一半，在前端安装孔对称的两个位置各有一个倾斜的小孔，由前端面贯穿到安装孔底端。

所述刷磁片2为金属导电材料，刷磁片为圆环，如图3所示，直径略小于弹托的直径，内径略大于弹托凸台的直径，其厚度为2-4mm。

刷磁片用胶水粘接在弹托的凸台上，尽量使刷磁片得中心与弹托的中心在一条线上，安装后的示意图如图4所示。

所述刷磁探针3，包括固定块夹具6、固定块7、四根铜丝8、四个导线9、小螺栓10和大螺栓11，如图5所示，固定块夹具中间有一个放置固定块的凹槽，且固定块夹具的圆弧半径与弹脱大圆柱面的半径相等，如图6所示，在凹槽处有一个螺纹孔，用来固定固定块，固定块夹具用两个大螺栓11固定在炮口处；固定块7为绝缘材料，如图7所示，固定块的上平面上有四个通孔，用来安装铜丝，固定块放置在固定块夹具中，然后用小螺栓10的螺杆尾端朝向固定块，小螺栓10通过凹槽处的螺纹孔向内旋，螺杆尾端顶住固定块，使得固定块不会晃动。

固定块上有两组用于测速的铜丝，如图8所示，每组成一排有两根铜丝组成，即8-1和8-2为一组，8-3和8-4为一组，且前后两排之间有足够的间隙，每根铜丝的一端磨成球状，且铜丝的前端与固定块弯成90°，铜丝弯曲后的高度不能太大，应使得铜丝的前端靠近刷磁片外圆处，同时也要保证因刷磁片粘接在弹托的误差而引起的刷磁片边缘距离炮管变大时，铜丝的前端也能接触到刷磁片。铜丝的后端穿过固定块留有一定的长度，导线与穿过固定块的铜丝相连。安装时铜丝的尖端朝向炮管方向，与弹丸运动方向相反，并且尽可能的使得前后两排铜丝前端所在的端面与炮管的端面向平形，事先测量出两组铜丝前端的距离为l。

所述刷磁探针3，后一组的探针距离炮口的距离要略大于弹托的长度，即弹托离开炮管之前，弹托必须接触到远离炮口的一组探针，否则，若弹托离开炮管后，弹托还没有接触到远离炮口的一组探针，则弹托由于阻力探针的阻碍造成弹托1和弹丸的轨迹发生改变，若弹托在为离开炮管就已经接触到了后一组探针，则由于炮管中还有压缩气体，弹托还在加速，弹丸也在加速，故测量的弹丸的速度小于实际的速度。

优选的，导线为各种不同的颜色，以方便各个线路的连接。

所述计时器4为微秒级计时器，计时器有两组接头，每组两个接头，只要一组接头导通，计时器4就开始计时，两组接头的功能是一样的，当计时器第一次通电导通时开始计时，第二次通电导通时计时结束，在计时器4的显示屏上直接读取记录的时间。

所述电源5需要与计时器4相互搭配，满足计时器4的电压要求。

所述刷磁片2为金属导电材料，用来导通测速装置中的回路，刷磁片为圆形，直径略小于弹托的直径，防止刷磁片安装不对中而刮坏炮管。

工作原理：

实验前把弹托放入气室中，有凸台的一侧向外，然后在刷磁片涂抹上一定量的胶水，待胶水将要干时，把刷磁片紧贴在弹托上，待胶水完全干后松开手，然后在弹丸上涂上少量的润滑油，再把弹丸放入弹托用于放弹丸的弹孔中，合上气室。

刷磁探针中与前后两组探针相连的两组导线分别于电源和计时器相连，其中前一组导线中的一根与电源的一个电极相连，另一根与计时器相连，计时器另一个接口与电源另一个电极相连；后一组导线中的一根与电源的一个电极相连，另一根与计时器相连，计时器另一个接口与电源另一个电极相连。连接好后把刷磁探针安装在炮口，然后合上靶仓。

当轻气炮的气室中充满气体后，按发射按钮，气室用的气体进入炮管推动弹托向前运动，弹托推动着弹丸，由于弹托的后面有一个向外张开的壁，在气体的挤压下紧紧的贴住炮管壁，使得炮管中的气体不会窜到弹托前面，当高速运动的弹托接触到离炮口较近时，弹托上面的铁片在很短的时间内，使得前面一组探针导通，电源，铁片，铜丝，导线和计时器组成一个回路，计时器开始计时，前一组探针由于弹托的高速撞击而损坏；运动的弹托经过前一组探针接触后经过两组探针之间的距离后接触到后一组探针，后一组探针导通，电源，铁片，铜丝，导线和计时器组成一个回路，计时器停止计时。弹托继续飞行，当弹托遇到靶仓处的弹托分离器后，弹托被挡住，而弹丸没有被挡住，则弹丸继续以原来的速度继续飞行脱离弹托，最后与靶件接触。

由于前后两组探针之间的距离很近，弹托在经过前后两组探针之间等同于匀速。试验之前测量出两组探针之间的距离为l，计时器上显示的时间为δt，即弹托经过两组探针所用的时间，则可以由平均速度计算公式v＝l/δt计算出弹托的速度，弹托的速度就是弹丸的速度。由于出炮口距离弹托分离器很近，弹托和弹丸相当于匀速运动，同时弹丸与弹托分离后也需要经过一段距才能接触到靶件，这段距离弹丸的速度等同不发生改变，故弹托出炮口的速度就是弹丸撞击靶件的速度，即弹丸的速度为v＝l/δt。