基于逆弹道冲击加载的高过载实验装置的制作方法

本实用新型涉及冲击加载物理量测量装置领域，具体涉及一种基于逆弹道冲击加载的高过载实验装置。

背景技术：

在电子学系统、惯性元器件乃至防护材料等的抗高过载性能测试中，通过空气炮发射装有待测样品的弹体与固定靶体进行碰撞形成高过载是较为常用的技术手段。然而因为弹体一直处于高速移动状态，导致此类正向冲击实验存在一定的测试局限，如无法进行测试数据的在线同步监测、弹载测试的数据采样率及存储量受限、高速碰撞后产品完整回收难度大等，同时测试所需的结构件较多，固定靶体无法重复使用，使得实验周期相对较长，成本也较高。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于逆弹道冲击加载的高过载实验装置，以便于实验数据实时采集，同时缩短实验周期，便于重复实验等。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种基于逆弹道冲击加载的高过载实验装置，其关键在于，包括：

活动靶体，用于安装待测样品，其内部安装有加速度传感器；

加速筒，所述加速筒上具有沿其轴向设置的加速轨道，所述加速轨道用于放置活动靶体；

弹体加载器，其位于加速筒的一端，用于向加速轨道内发射弹体，以碰撞活动靶体，对其进行瞬时加速形成高过载；

回收箱，其位于加速筒的另一端，用于回收所述活动靶体。

采用以上结构，试验时，首先将待测样品安装于活动靶体内部，接着将活动靶体置于加速轨道内，并利用引线方式将样品相关输出信号与外部设备连接，然后将弹体放至弹体加载器上，并通过弹体加载器对其进行动能加载，使弹体正对加速轨道飞入并与活动靶体发生碰撞，实现冲击加载，因为冲击加载瞬间，活动靶体位移量较小，故可通过引线实现信号的实时采集，且可根据需要改变信号采集的采样率及存储量，冲击载荷的幅值和脉宽则可通过改变弹体的速度、质量及端头形状进行调整，而在活动靶体上安装加速度传感器则可完成高过载测量的实验，活动靶体受碰脱离加速轨道之后进入回收箱，通过摩擦减速，实现活动靶体的完整回收，便于重复利用。

作为优选：所述加速筒呈中空圆柱状。采用上述方案，有利于保证活动靶体和弹体在加速轨道内滑动的流畅性，降低阻力，有利于提高实验结果精确度。

作为优选：所述实验装置还包括基座，该基座上对应回收箱的位置设有轨道，所述回收箱底部具有所述轨道配合的移动部件。采用以上方案，活动靶体进入回收箱之后，与之实现童年交换，回收箱沿轨道朝远离加速轨道的方向滑动，以充分吸收动能，避免与活动靶体发生硬触碰，从而确保活动靶体和样品的完整回收，通过调整回收箱的重量可实现对不同末速度活动靶体的可靠回收。

为进一步缩短实验准备周期，实现加速轨道与回收箱的快速对正，所述加速筒通过固定支座固定支撑于所述基座上。

作为优选：所述加速筒的侧壁上开设有与所述加速轨道相通的窗口，所述窗口贯穿加速筒的两端。采用以上方案，可将连接活动靶体的数据引线通过窗口穿出，而不必从加速轨道的端部引出，降低引线干扰实验结果的风险，确保实验顺利。

作为优选：所述回收箱正对加速筒的一端敞口，回收箱内填充有柔性缓冲材料。采用以上方案，通过柔性缓冲材料可避免活动靶体与之接触瞬间产生较大的反向破坏力，同时也可以更好的吸收动能，使活动靶体可以在较短距离内停住，进一步提高完整回收的可靠性。

作为优选：所述柔性缓冲材料为分体式毡垫。采用以上方案，分体式毡垫易于获取安装，有利于降低实验成本，缩短准备周期，且后期也便于局部或整体更换。

作为优选：所述回收箱具有以可拆卸方式设置的顶盖。采用以上方案，便于柔性缓冲部件的快速安装或更换，提高可操作性。

作为优选：所述弹体加载器为空气炮。便于获取以进一步降低实验成本，同时操作相对简单，有利于缩短实验周期。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型提供的基于逆弹道冲击加载的高过载实验装置，以逆向冲击的方式，待测样品在碰撞瞬间形成高过载，而其瞬间移动位移很小，更容易被引线实时测量，其信号采样率更佳，数据存储量更大，信号采集更丰富，并通过充分缓冲减速，提高活动靶体回收完整性，有利于实验装置的重复利用，确保实验过程高效、准确经济性良好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的轴测图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

参考图1和图2所示的基于逆弹道冲击加载的高过载实验装置，其主要包括加速筒1、活动靶体2、弹体3、弹体加载器4和回收箱5，如图所示，其中，加速筒1呈中空柱状结构，其内具有沿其长度方向设置的加速轨道10，且加速轨道10的两端敞口，本实施例中，为降低加速轨道10的阻力，故将加速轨道10截面设计成圆形，活动靶体2主要用于安装承载待测样品，其大小与加速轨道10相适应，当然如待测样品形状限定，活动靶体2需设计成棱柱形时，相应的加速轨道10的形状也随之变化，使其与活动靶体2的形状相适应。

弹体3和弹体加载器4是配合使用的，弹体加载器4主要用于为弹体3提供直线冲击载荷，为降低成本和操作难度，可采用诸如空气炮等类型仪器，同时弹体3的形状同样需要与加速轨道10相适应，当弹体3受到一定冲击时，可以顺利飞入加速轨道10内，并沿加速轨道10定向滑动。

如图所示，本申请加速筒1水平设置，弹体加载器4和回收箱5分别正对加速轨道10的两端，其中弹体加载器4对弹体3施加冲击载荷达到一定值时，也必然可使弹体3直线飞入加速轨道10内，并与处于加速轨道10内的活动靶体2发生碰撞，而回收箱5主要用于回收受到冲击碰撞的活动靶体2，并确保活动靶体2及其内部样品的完整性。

因而本实施例中提出了一种中空盒状结构的回收箱5，回收箱5正对加速轨道10的一端敞口，并且具有可拆卸开闭的顶盖52，回收箱5的中空内腔填充有柔性缓冲材料51，这样当活动靶体2飞入回收箱5之后，与柔性缓冲材料51直接接触，可有效避免硬触破坏，保证活动靶体2的完整性，出于经济成本或安装准备便捷等因素，可在实际实验过程中选取分体式毡垫作为柔性缓冲材料51，这样还便于实验结束之后进行整体或局部更换，缩短实验准备周期。

在此基础之上，本实施例还考虑依靠动量交换实现活动靶体2的进一步减速，缩短其停止距离，故将回收箱5设置在基座6上，基座6上具有沿其长度方向设置的轨道60，轨道60的延伸方向与加速筒1的长度方向平行，回收箱5底部具有与轨道60滑动配合的移动部件50，移动部件50可以采用滑块或滚轮等结构，当回收箱5受到较大的冲击时，则可通过沿轨道60的滑动以进行消减，同时将加速筒1通过固定支座11固定支撑在基座6上，以便于进一步固定加速筒1与回收箱5的相对位置，防止实验过程中，二者相对位置发生改变，不利于后续重复实验或增加后续实验准备周期等。

本申请的其中一个主要目的在于可以通过引线直接与活动靶体2相连，进行冲击加载过程的相关物理量的实时测量，并提升信号采样率和数据存储量，而如果引线从加速轨道10的端部穿出，则可能在对冲击过程造成一定干涉，故本实施例在加速筒1的侧壁上开设了一个窗口12，如图所示，窗口12沿加速筒1的长度方向设置，并与加速轨道10贯通，同时其两端还贯穿加速筒1的两端，即形成一个拉通的开口，实验时，信号引线初始时则可从该窗口12处穿出。

参考图1和图2，实验时，首先将加速筒1和回收箱5安装至基座6上，并确保弹体加载器4的发射口和加速轨道10正对设置，然后将待测样品装入活动靶体2内，并在活动靶体2上安装加速度传感器或其他传感器，并将其与引线7相连，接着讲活动靶体2装入加速轨道10内，并使引线7从窗口12处穿出后与实验记录终端相连。

其次，将弹体3放入弹体加载器4内，通过冲击加载，使其正对加速轨道10飞入其中，加速轨道10可起到一定导向扶正作用，确保弹体3与活动靶体2发生直线碰撞，对活动靶体2进行加速，瞬态加速过程形成的高过载则通过加速传感器采集并通过引线7存储在记录终端，同样的，其他物理参数也同时被采集存储。

活动靶体2完成加速后，脱离加速轨道10后飞入回收箱5中，与柔性缓冲材料51接触，从而缓冲减速，同时再次进行动量交换，使回收箱5沿轨道60滑动后退，可进一步缩短活动靶体2停止所需时间和缓冲距离，有效确保活动靶体2回收完整性，利用后期重复实验，实验过程中，可根据不同测试需求，改变弹体3的初始速度、质量及其端头形状等，以调节测试所得高过载波形，而相应调整回收箱5的总重量或柔性缓冲材料51的材质或分布方式等，以实现对不同末速度活动靶体2的可靠完整回收。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。