可旋转式的针对圆形试验件的高速撞击试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于空间碎片防护试验技术领域，具体涉及一种可旋转式的针对圆形试验件的高速撞击试验装置。
【背景技术】
[0002]空间碎片，又称太空垃圾，是人类空间活动中丢弃在太空中的废弃物。随着人类航天事业的发展，空间碎片的空间密度日益增加，已经对航天器的安全造成威胁，且其数量仍在高速增长。大空间碎片的撞击会使航天器姿态和轨道发生改变，更严重的是会导致航天器破损甚至完全解体；小空间碎片的撞击会使航天器表面性能改变，部分器件损伤或失效，使航天器丧失功能。目前地基设备只能对厘米级及更大的碎片进行观测、跟踪和编目，航天器可以根据空间碎片的轨道参数进行规避和机动飞行，以避免撞毁；小空间碎片(< Icm)数量众多，但无法进行轨道测量，只能采取被动防护的方法，在航天器总体设计、防护结构和材料方面着手，降低小空间碎片的威胁。而解决航天器的空间碎片防护问题的首要问题应该是建立并完善具备超高速撞击试验能力的地面模拟设备。气体炮作为通用有效的高速撞击模拟设备，不仅可以发射各种形状的弹丸，而且对弹丸的质量、尺寸和材料有宽广的适应范围。二级轻气炮作为气体炮的一种，是模拟空间碎片超高速碰撞效应的重要设备。二级轻气炮的工作原理如图9所示。其工作原理为:泵管(一级炮发射管)抽真空后注入一定气压的轻质气体，高速运动的活塞绝热压缩轻质气体使其在泵管末端形成一个高压气室，当这个气室的气压超过隔离膜片的承受能力后则破膜发射装有弹丸的弹托，当弹托进入膨胀段后，弹托被弹托挡板挡住，弹托内的弹丸继续飞行进入靶舱，击中试验件。在进行高速撞击试验时，为了防止高速弹丸在进入靶舱内与靶舱内的空气摩擦而烧蚀弹丸，必须对靶舱抽真空处理。
[0003]然而二级轻气炮被应用在空间碎片地面模拟试验中往往面临轻气炮发射的弹丸始终保持在一条直线上，导致弹丸基本都是正撞击在靶件上，无法完成多角度的高速撞击试验。此外，相较于矩形或方形试验件，圆形试验件有着独有的轴对称性，但其夹持固定存在困难。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为解决上述不足，提供一种可旋转式的针对圆形试验件的高速撞击试验装置。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种可旋转式的针对圆形试验件的高速撞击试验装置，包括旋转底座、旋转面板和圆形试验件固定装置，旋转底座与旋转面板通过法兰盘连接，圆形试验件固定装置与旋转面板固定连接，将本装置固定在二级轻气炮的靶舱内，将试验件通过圆形试验件固定装置进行压夹固定；圆形试验件固定装置由三块中心处具有不同直径圆形孔洞的平板叠加组成，中间平板孔洞的直径大于其两侧平板的直径，试验件镶嵌于中间的平板中。
[0006]本发明还具有如下技术特征:一种可旋转式的针对圆形试验件的高速撞击试验装置的使用方法，使用如上所述的装置，步骤如下:
[0007](一 )、本装置结合二级轻气炮使用，将本装置固定在二级轻气炮的靶舱内，将试验件通过圆形试验件固定装置进行压夹固定；
[0008](二)、旋转底座的法兰盘能够使旋转面板在15°、30°、45°和60°旋转，调整好角度，通过螺栓将旋转面板固定在选定的试验角度；
[0009](三)、通过二级轻气炮在设定的速度下发射指定弹丸以不同角度撞击特定材料圆形试验件。
[0010]本发明的有益效果为:
[0011]本发明装置结构简单，夹持固定试验件方便，能根据实际需要完成对圆形试验件的多角度撞击试验。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的旋转底座不意图；
[0013]图2是本发明的旋转面板示意图；
[0014]图3是本发明的圆形试验件固定装置的三块平板示意图；
[0015]图4是本发明的整体结构示意图；
[0016]图5是旋转角为O度时的本装置示意图；
[0017]图6是旋转角为15度时的本装置示意图；
[0018]图7是旋转角为30度时的本装置示意图；
[0019]图8是旋转角为45度时的本装置示意图；
[0020]图9为二级轻气炮工作原理图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图举例对本发明作进一步的说明:
[0022]实施例1
[0023]如图1、图2和图4所示，一种可旋转式的针对圆形试验件的高速撞击试验装置，包括旋转底座102、旋转面板202和圆形试验件固定装置203，旋转底座102与旋转面板202通过法兰盘连接，能实现旋转面板的多角度旋转，圆形试验件固定装置203与旋转面板202固定连接，保证弹着点在板件的中心位置，将本装置固定在二级轻气炮的靶舱内，将试验件通过圆形试验件固定装置203进行压夹固定，圆形试验件固定装置203由三块中心处具有不同直径圆形孔洞的平板叠加组成，中间平板孔洞的直径大于其两侧平板的直径，试验件镶嵌于中间的平板中，两侧平板起到夹持固定作用。
[0024]本发明的使用方法:
[0025](一 )结合二级轻气炮使用，将本装置固定在二级轻气炮的靶舱内，将试验件通过圆形试验件固定装置203进行压夹固定。
[0026]( 二)、旋转底座的法兰盘设计能够实现旋转面板15、30、45、60角度的旋转，调整好角度，通过螺栓401将旋转面板固定在选定的试验角度。
[0027](三)、通过二级轻气炮在设定的速度下发射指定弹丸以不同角度撞击特定材料圆形试验件。
[0028]实施例2
[0029]如图5、图6、图7、图8所示，旋转面板的旋转角度分别为O度、15度、30度、45度，调整好试验的角度，通过螺栓401将旋转面板与旋转底座有效的固定，通过旋转底座和面板实现由圆形试验件固定装置夹持固定的圆形试验件撞击角度的改变。本装置可以为航空航天领域结构材料的空间碎片风险评估与结构优化设计提供试验依据。
【主权项】
1.一种可旋转式的针对圆形试验件的高速撞击试验装置，包括旋转底座、旋转面板和圆形试验件固定装置，其特征在于:旋转底座与旋转面板通过法兰盘连接，圆形试验件固定装置与旋转面板固定连接，将本装置固定在二级轻气炮的靶舱内，将试验件通过圆形试验件固定装置进行压夹固定；圆形试验件固定装置由三块中心处具有不同直径圆形孔洞的平板叠加组成，中间平板孔洞的直径大于其两侧平板的直径，试验件镶嵌于中间的平板中。
2.一种可旋转式的针对圆形试验件的高速撞击试验装置的使用方法，使用权利要求1所述的装置，其特征在于，方法步骤如下: (一)、本装置结合二级轻气炮使用，将本装置固定在二级轻气炮的靶舱内，将试验件通过圆形试验件固定装置进行压夹固定； (二)、旋转底座的法兰盘能够使旋转面板在15°、30°、45°和60°旋转，调整好角度，通过螺栓将旋转面板固定在选定的试验角度； (三)、通过二级轻气炮在设定的速度下发射指定弹丸以不同角度撞击特定材料圆形试验件。
【专利摘要】本发明提供一种可旋转式的针对圆形试验件的高速撞击试验装置，包括旋转底座、旋转面板和圆形试验件固定装置，旋转底座与旋转面板通过法兰盘连接，圆形试验件固定装置与旋转面板固定连接，将本装置固定在二级轻气炮的靶舱内，将试验件通过圆形试验件固定装置进行压夹固定；圆形试验件固定装置由三块中心处具有不同直径圆形孔洞的平板叠加组成，中间平板孔洞的直径大于其两侧平板的直径，试验件镶嵌于中间的平板中。本发明装置结构简单，夹持固定试验件方便，能根据实际需要完成对圆形试验件的多角度撞击试验。
【IPC分类】G01N3-307
【公开号】CN104777044
【申请号】CN201510179063
【发明人】解维华, 韩国凯, 孟松鹤, 王利彬, 金华, 许承海, 易法军, 李金平
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月10日