本发明属于火炸药实验室试验装置技术领域，涉及一种流动环境模拟试验装置，特别涉及一种用于模拟弹体侵彻多层隔板过程中浇注装药流动环境的试验装置。
背景技术：
军事指挥控制中心是现代战争的中枢，对其进行精确打击和高效毁伤是赢得战争的关键。常见的军事指挥控制中心如各种军政办公大楼、通信大楼等，其特征为由梁、板、柱和墙等结构构件组成，从目标特性上来讲，其可以将其等效为间隔一定距离的多层靶板，为了实现对目标的精确打击，一般要求弹体穿过多层靶板后在预定位置起爆。
目前，随着弹药技术的快速发展以及对目标高效毁伤要求的不断提高，弹体内部装药量越来越多，在弹体尺寸不变的情况下，弹体壳体将变薄，这使得弹体穿过多层靶过程中壳体将发生较大的弯曲变形，此时，弹体装药在相反的方向将同时受到拉伸和压缩作用，若弹体装药为浇注炸药，则浇注炸药将产生快速流动，进而可能导致“热点”的形成，使弹体装药发生意外爆炸，无法达到预定毁伤效果。所以，建立能够真实模拟弹体装药流动环境的试验装置，用于评估弹体浇注装药在不同流动环境下的安全性已成为武器研制部门关注的焦点。
王淑萍等人在文献“造型粉流动性能对分步压装工艺的影响”(兵工自动化，2010年7月，第29卷第7期40-42页)中报道了一种造型粉流动性测量装置，其原理为利用变频使螺杆旋转和往复运动，在拨料器的协调作用下物料从小孔中流出，在物料周围空间对称安装3个ccd摄像机进行图像采集，利用双目立体视觉原理对平面图像进行三维重构，实现对药物的非接触测量，可以获得物料流动速率。但该装置的测量环境与弹体装药在服役过程中所处流动环境存在较大差异，1)该装置所能模拟的装药的流动速率较低，流动时间为秒量级，而弹体装药流动时间为毫秒量级；2)弹体装药为具有一定强度的固体而非细小的造型粉颗粒，弹体服役过程中装药产生整体流动而非若干造型粉颗粒独立流动；3)弹体装药在流动过程中体积并未变化，只是由压缩区向拉伸区流动一定位移，由于受到壳体及周围装药的约束作用，装药的流动位移有限，不会形成造型粉流动性测量装置所模拟的造型粉大位移流动。
技术实现要素：
为克服现有技术的不足，本发明提供一种弹体装药流动环境模拟试验装置，可实现浇注装药在毫秒量级的整体流动，且可精确控制流动位移，能够更为真实模拟弹体浇注装药在服役过程中所处的流动环境。
本发明提供的一种弹体浇注装药流动环境模拟试验装置，包括套筒、隔板、左活塞、右活塞、左模拟药、右模拟药、炸药装药、定位板，其特征在于还包括弹丸；所述套筒为底部密封的变壁厚圆柱筒，套筒内部未开孔一端为半球形，开口一端为台阶状的圆柱形，台阶孔内径较小一端与半球形端相连接，且两者的内径相等；沿着筒体内部台阶孔直径较小端和半球形端壁面开有一对称于套筒轴线的凹槽，用于定位隔板；所述隔板为钢制薄板，隔板将套筒内部分成两个对称于轴线的两个部分，隔板一端为半圆形，并在半圆形上开有圆形通孔，另一端为长方形，隔板半圆形一端紧密安装于套筒内部半球形端的凹槽内，隔板长方形端的侧面紧密安装于套筒内部圆柱形端的凹槽内，隔板长方形端的端面通过定位板定位；所述定位板为中心开有长方形通孔的圆形钢制薄板，定位板的外径与筒体内台阶孔内径较大一端的内径相等，并通过台阶面定位，定位板中心长方形通孔的边长与隔板长方形端的边长相等，用于安装和定位隔板的长方形端，沿定位板周向对称于定位板轴线开有两个圆形通孔，用于安装左活塞和右活塞；在筒体内部隔板的两侧分别依次安装有左活塞、左模拟药、右活塞、右模拟药和炸药装药；所述左活塞和右活塞均为一端带有薄板的圆柱体，左活塞和右活塞上的薄板均为一端为圆弧形，另一端为直线形的钢制薄板，薄板曲面一端的半径与筒体内台阶孔内径较小端连接，且两者半径相等，薄板直线段的边长与隔板连接，且两者的边长相等；左活塞第一圆柱体与定位板上的左圆形通孔连接，第一薄板与左模拟药连接；右活塞第二圆柱体与定位板上的右圆形通孔连接，第二薄板与右模拟药连接；所述左模拟药和右模拟药均一端为曲面，另一端为直线段的柱体；所述炸药装药为浇注类炸药，直接成型于套筒内部，通过隔板上的圆形通孔将隔板两侧的炸药装药联通；所述弹丸为一侧带有两个高度不等圆柱形凸台的柱体，弹丸上两个圆柱形凸台中心轴线的间距与第一圆柱体和第二圆柱体轴间距相等。
所述套筒内部半球形端的高度与套筒总高度之比为1:3～4；炸药装药的高度与套筒内部半球形端的高度之差为弹丸上两个凸台的高度差的1.1～1.2倍；隔板上圆形通孔直径为套筒内部半球形端的高度0.2～0.3倍；隔板上圆形通孔高度为套筒内部半球形端高度的0.4～0.6；弹丸上两个凸台的高度差等于预设弹体装药流动位移的两倍。
本发明的弹体浇注装药流动环境模拟试验装置，与现有技术相比，带来的技术效果体现在以下几个方面：
1)通过弹丸高速撞击活塞，活塞挤压浇注装药，可实现浇注装药在毫秒量级由压应力区向拉应力区的整体流动；
2)通过两个活塞相反运动，确保浇注装药在流动过程保持体积不变，且可精确限制装药的流动位移，能够更为真实模拟弹体浇注装药在服役过程中所处的流动环境。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的一种弹体浇注装药流动环境模拟试验装置结构示意图。
图2为本发明中左活塞结构示意图。
图3为本发明中右活塞结构示意图。
图4为本发明中定位板结构示意图。
图中的标号分别表示：1.套筒，2.炸药装药，3.左模拟药，4.右模拟药，5.隔板，6.左活塞，7.右活塞，8.定位板，9.弹丸，6-1.第一薄板，6-2.第一圆柱体，7-1.第二薄板，7-2.第二圆柱体，8-1.左圆形通孔，8-2.长方形通孔，8-3.右圆形通孔。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于下列实施例的限制，凡在本发明技术方案基础上进行的同等变换均在本发明的保护范围内。
遵从上述技术方案，如图1-4所示，本实施例给出一种弹体浇注装药流动环境模拟试验装置，主要包括套筒1、炸药装药2、左模拟药3、右模拟药4、隔板5、左活塞6、右活塞7、定位板8和弹丸9；所述套筒1为底部密封的变壁厚钢制圆柱筒，套筒1内部未开孔一端为半球形，开口一端为台阶状的圆柱形，台阶孔内径较小一端与半球形端相连接，且两者的内径相等，半球形端的高度与套筒1总高度之比为1:3～4；本实施例中套筒1的外径为100mm，台阶孔内径较小的一端的直径为60mm，内径较大的一端的直径为80mm，台阶面距半球形端的高度为40mm，上端面距半球形端的高度为30mm，半球形端的高度与套筒1总高度之比为1:4；沿着筒体内部台阶孔直径较小端和半球形端壁面开有一对称于套筒1轴线的凹槽，用于定位隔板5；本实施例中凹槽的宽度为5mm，槽深为4mm；所述隔板5为钢制薄板，隔板5将套筒1内部分成两个对称于轴线的两个部分，隔板5一端为半圆形，并在半圆形上开有圆形通孔，圆形通孔直径为套筒1内部半球形端的高度0.2～0.3倍，圆形通孔的高度为套筒1内部半球形端的高度0.4～0.6倍，另一端为长方形，隔板5半圆形一端紧密安装于套筒1内部半球形端的凹槽内，隔板5长方形端的侧面紧密安装于套筒1内部圆柱形端的内，隔板5长方形端的端面通过定位板8定位；本实施例中隔板5的厚度为5mm，隔板5圆形通孔直径为套筒1内部半球形端的高度0.2倍，圆形通孔的高度为套筒1内部半球形端的高度0.5倍；所述定位板8为中心开有长方形通孔8-2的圆形钢制薄板，定位板8的外径与筒体内台阶孔内径较大一端的内径相等，并通过台阶处定位，定位板8中心长方形通孔8-2的边长与隔板5长方形端的边长相等，用于安装和定位隔板5的长方形端，沿定位板8周向对称于定位板8轴线开有左圆形通孔8-1和右圆形通孔8-3，用于安装左活塞6和右活塞7；本实施例中定位板8的外径为80mm，定位板8的厚度为5mm，定位板8中心长方形通孔8-2的长为68mm，宽为5mm，定位板8对称于轴线的左圆形通孔8-1和右圆形通孔8-3的直径均为10mm；在筒体内部隔板5的两侧分别依次安装有左活塞6、左模拟药3、右活塞7、右模拟药4和炸药装药2；所述左活塞6为一端带有第一薄板6-1的钢制圆柱体，第一薄板6-1为一端圆弧形，另一端直线形的钢制薄板，第一薄板6-1曲面一端的半径与筒体内台阶孔内径较小端连接，且两者半径相等，第一薄板6-1直线段的边长与隔板5连接，且两者的边长相等；本实施例中第一薄板6-1的厚度为10mm，第一薄板6-1圆弧的半径为30mm，左活塞6第一圆柱体6-2的直径为10mm，第一圆柱体6-2的高度为20mm；所述右活塞7为一端带有第二薄板7-1的钢制圆柱体，第二薄板7-1为一端圆弧形，另一端直线形的钢制薄板，第二薄板7-1曲面一端的半径与筒体内台阶孔内径较小端连接，且两者半径相等，第二薄板7-1直线段的边长与隔板5连接，且两者的边长相等；本实施例中右活塞7第二薄板7-1的厚度为10mm，第二薄板7-1圆弧的半径为30mm，右活塞7第二圆柱体7-2的直径为10mm，第二圆柱体7-2的高度为20mm；左活塞6第一圆柱体6-2与定位板8上的左圆形通孔8-1连接，第一薄板6-1与左模拟药3连接；右活塞7第二圆柱体7-2与定位板8上的右圆形通孔8-3连接，第二薄板7-1与右模拟药4连接；所述左模拟药3和右模拟药4均一端为曲面，另一端为直线段的柱体；本实施例中左模拟药3和右模拟药4的厚度均为5mm；所述炸药装药2为浇注类炸药，直接成型于套筒1内部，通过隔板5上的圆形通孔将隔板5两侧的炸药装药2连通；本实施例中炸药装药的高度为50mm；所述弹丸9为一侧带有两个高度不等圆柱形凸台的柱体，弹丸9上两个圆柱形凸台中心轴线的间距与第一圆柱体6-2和第二圆柱体7-2轴间距相等；本实施例中两个凸台中心轴线的间距为40mm。
所述套筒1内部半球形端的高度与套筒1总高度之比为1:3～4；本实施例中套筒1内部半球形端的高度与套筒1总高度之比为1:4；炸药装药2的高度与筒体内部半球形端的高度之差大于5cm，炸药装药2的高度与筒体内部半球形端的高度之差为20cm；所述隔板5上圆形通孔直径与套筒1内部半球形端的高度1:3～4；本实施例中隔板5上圆形通孔直径与套筒1内部半球形端的高度1:3；所述隔板5上圆形通孔的高度与套筒1内部半球形端的高度之比为1:2～3；本实施例中隔板5上圆形通孔的高度与套筒1内部半球形端的高度之比为1:2；所述的弹丸9上两个凸台的高度差等于预设弹体装药流动位移的两倍；本实施例中预设弹体装药流动位移为5mm，弹丸9左侧圆柱凸台的高度为20mm，弹丸9右侧圆柱凸台为10mm。
本发明的使用方法及工作原理如下：首先，将隔板5安装于套筒1的凹槽中，其次，将炸药装药2浇注于套筒1筒内隔板5的两侧，并将左模拟药3和右模拟药4分别安装于炸药装药2的上方，左活塞6和右活塞7分别安装于左模拟药3和右模拟药4的上方，接着，将定位板8安装于套筒1筒内台阶处，第一圆柱体6-2和第二圆柱体7-2分别插入定位板8左圆形通孔8-1和右圆形通孔8-3，隔板5长方形端插入定位板8长方形通孔8-2，然后，快速运动的弹丸9左侧的圆柱形凸台首先碰撞到第一圆柱体6-2，左活塞6通过左模拟药3间接快速挤压筒体内的炸药装药2通过隔板5上的圆孔往筒体的另一侧流动，同时另一侧筒体内的炸药装药2驱动右活塞7向上运动，当弹丸9向下运动的距离为弹丸9上两个凸台的高度差的一半时，弹丸9碰撞到套筒1，弹丸9停止运动，实现了炸药装药2从压应力区往拉应力区的流动，完成了对浇注装药在侵彻多层间隔靶过程中装药流动环境的模拟。