一种可控低温环境下抗弹实验装置

本发明涉及冲击动力学，具体涉及一种可控低温环境下抗弹实验装置。

背景技术：

1、抗弹实验作为装甲防护技术中的主要内容之一，近年来，国内外研究者对于弹体对防护材料的动态侵入，防护材料的动态断裂破坏及破碎进行了广泛而深入的研究。研究手段主要集中在抗弹实验研究，数值模拟以及弹靶侵彻的理论分析三个方面。其中，抗弹实验研究作为最重要且基础的内容受到国内外研究人员的广泛关注。

2、国内外在早期抗弹实验主要以外场实验为主，费用昂贵并且在侵彻过程中各种参数测量困难；近年来开展的抗弹实验研究主要以实验室实验为主，采用气炮为发射工具，并且多级气炮的应用使得气炮发射设施已经能满足各种类型抗弹实验的基本要求。目前国内外研究人员在抗弹实验中主要关注点为弹体形状、防护材料结构配置等方面。

3、然而，材料在低温及高温下的性能具有显著差异，特别是在低温环境下对于材料抗弹性能的研究非常有限，对于防护材料在低温环境冲击的断裂损伤模式，抗冲击机理研究尚不清晰。对于低温环境下的冲击研究主要集中在-173℃左右温度条件下对于轻质合金及复合材料的超高速冲击，由于受到实验装置的限制，对于防护材料在低温环境下枪械弹体速度范围内的冲击行为尚不清楚。

技术实现思路

1、本发明提供了一种可控低温环境下抗弹实验装置，该实验装置能够为靶板提供-20℃-90℃的可控低温环境，在可控低温环境下对装甲防护材料进行抗弹实验，方便研究防护材料在低温环境下枪械弹体速度范围内的冲击行为。

2、本发明采用以下具体技术方案：

3、一种可控低温环境下抗弹实验装置，该可控低温环境下抗弹实验装置包括靶座、夹具、冷却箱、温度传感器、液氮容器、温度控制器、输送泵以及输送管道；

4、所述靶座固定安装于弹道冲击实验装置上；

5、所述夹具固定安装于所述靶座，用于将靶板固定于所述靶座；

6、所述冷却箱固定安装于所述夹具，并在朝向所述夹具的端面与所述靶板之间紧密贴合；

7、所述冷却箱具有内部空腔和用于弹体穿过的弹道；

8、所述靶座和所述夹具均设置有与所述弹道相对的通孔；

9、所述温度传感器固定安装于所述冷却箱，用于测量内部空腔的温度；

10、所述输送管道连接于所述液氮容器与所述冷却箱之间；

11、所述输送泵安装于所述输送管道中，用于将所述液氮容器中的低温氮气通过所述输送管道输送至所述冷却箱的内部空腔中；

12、所述温度控制器与所述温度传感器和所述输送泵信号连接，用于根据所述温度传感器检测的内部空腔中温度控制所述输送泵，通过所述冷却箱使所述靶板的温度处于-20℃～-90℃；当内部空腔中温度等于预定温度时，所述温度控制器控制所述循环泵与电源断开。

13、更进一步地，还包括冷却箱架；

14、所述冷却箱架通过螺栓固定连接于所述夹具，用于将所述冷却箱固定安装于所述夹具与所述冷却箱架之间；

15、所述冷却箱架在与所述弹道相对的位置开设有穿孔。

16、更进一步地，所述冷却箱为边长40mm-60mm、壁厚5mm的正方体形箱体；

17、所述冷却箱架为半包围地套设于所述冷却箱外侧的帽型板。

18、更进一步地，所述夹具包括依次平行相接的固定板、连接板以及压紧板；

19、所述固定板、所述连接板以及所述压紧板均设置有通孔；

20、所述固定板将所述连接板固定连接于所述靶座；

21、所述压紧板通过螺栓固定连接于所述连接板；

22、所述冷却箱架通过螺栓固定连接于所述压紧板；

23、所述靶板夹紧于所述连接板与所述压紧板之间。

24、更进一步地，所述连接板在朝向所述压紧板的一侧表面设置有沿周向分布多个螺纹孔；

25、所述压紧板设置有与所述螺纹孔一一对应的安装孔；

26、所述压紧板通过贯穿所述安装孔且与螺纹孔螺纹连接的螺栓连接于所述连接板；

27、所述冷却箱架设置有多个固定孔，并通过依次贯穿所述固定孔和所述安装孔后与螺纹孔螺纹连接的螺栓连接于所述压紧板。

28、更进一步地，所述靶座和所述夹具的通孔均为方孔；

29、所述冷却箱的弹道和所述冷却箱架的穿孔均为圆孔。

30、更进一步地，所述方孔的边长为90mm-120mm；

31、所述圆孔的孔径为20mm-30mm。

32、更进一步地，所述靶座、所述夹具以及所述冷却箱架均采用45钢制成；

33、所述冷却箱的箱体采用铝合金板制成。

34、更进一步地，所述输送管道由外径10mm、壁厚2mm的铝合金管制成。

35、更进一步地，所述温度传感器为低温热电偶；

36、所述温度控制器为pid型温度控制器。

37、有益效果：

38、本发明的可控低温环境下抗弹实验装置能够为靶板提供-20℃-90℃的可控低温环境，实现在可控低温环境下进行抗弹实验；该抗弹实验装置通过夹具将靶板固定于靶座，通过输送泵和输送管道将液氮容器中的低温氮气输送至冷却箱的内部空腔中，利用温度传感器和温度控制器控制输送泵通断电实现低温氮气的输送控制，进入冷却箱内的低温氮气将冷却箱的温度降低，并通过冷却箱与靶板的接触实现靶板的降温；在冷却箱上设置有实验时用于弹体通过的弹道，弹体穿过弹道冲击靶板，完成靶板在-20℃-90℃可控低温环境下的抗弹实验，同时，在靶座和夹具上设置有与弹道相对的通孔，使得弹丸能够直接撞击靶板，并且避免了夹具和靶座对靶板变形的阻挡；通过低温氮气能够将靶板的最低温度调节到-90℃，并且通过控制输送至冷却箱内的低温氮气可以保持温度稳定可控，并为抗弹实验开辟了新的低温实验手段；因此，上述抗弹实验装置能够为靶板提供-20℃-90℃的可控低温环境，在可控低温环境下对装甲防护材料进行抗弹实验，方便研究防护材料在低温环境下枪械弹体速度范围内的冲击行为。

技术特征：

1.一种可控低温环境下抗弹实验装置，其特征在于，包括靶座、夹具、冷却箱、温度传感器、液氮容器、温度控制器、输送泵以及输送管道；

2.如权利要求1所述的可控低温环境下抗弹实验装置，其特征在于，还包括冷却箱架；

3.如权利要求2所述的可控低温环境下抗弹实验装置，其特征在于，所述冷却箱为边长40mm-60mm、壁厚5mm的正方体形箱体；

4.如权利要求3所述的可控低温环境下抗弹实验装置，其特征在于，所述夹具包括依次平行相接的固定板、连接板以及压紧板；

5.如权利要求4所述的可控低温环境下抗弹实验装置，其特征在于，所述连接板在朝向所述压紧板的一侧表面设置有沿周向分布多个螺纹孔；

6.如权利要求2所述的可控低温环境下抗弹实验装置，其特征在于，所述靶座和所述夹具的通孔均为方孔；

7.如权利要求6所述的可控低温环境下抗弹实验装置，其特征在于，所述方孔的边长为90mm-120mm；

8.如权利要求1-7任意一项所述的可控低温环境下抗弹实验装置，其特征在于，所述靶座、所述夹具以及所述冷却箱架均采用45钢制成；

9.如权利要求1-7任意一项所述的可控低温环境下抗弹实验装置，其特征在于，所述输送管道由外径10mm、壁厚2mm的铝合金管制成。

10.如权利要求1-7任意一项所述的可控低温环境下抗弹实验装置，其特征在于，所述温度传感器为低温热电偶；

技术总结
本发明公开了一种可控低温环境下抗弹实验装置，该抗弹实验装置通过夹具将靶板固定于靶座；冷却箱固定安装于夹具，并在朝向夹具的端面与靶板之间紧密贴合；冷却箱具有内部空腔和用于弹体穿过的弹道；靶座和夹具均设置有与弹道相对的通孔；温度传感器固定安装于冷却箱；输送管道连接于液氮容器与冷却箱之间；输送泵安装于输送管道中，用于将低温氮气输送至冷却箱的内部空腔中；温度控制器与温度传感器和输送泵信号连接，用于根据温度传感器检测的内部空腔中温度控制输送泵。上述抗弹实验装置能够为靶板提供‑20℃‑90℃的可控低温环境，在可控低温环境下对装甲防护材料进行抗弹实验。

技术研发人员：陈鹏万,葛彦鑫,贾彬,郭岩松,周长青,高天泽,王晨光
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15