两级串联式复合材料易碎盖模拟发射试验装置及模拟方法
【专利摘要】本发明涉及一种两级串联式复合材料易碎盖模拟发射试验装置及模拟方法，属导弹发射【技术领域】。该试验装置包括底座、一级试验筒（内部）、二级试验筒（外部）、内部护栏、密封垫圈、金属压环、气压表、气泵。所述的一级试验筒、内部护栏及二级试验筒均安装在底座上，所述的气压表及气泵通过导气管与底座连接。与现有技术相比，本发明设备构造简单，便于维护，能够方便地完成实验目标，可方便调节开盖压力，能够准确模拟导弹发射时复合材料易碎盖的开盖过程及性能，有效降低试验成本，提高复合材料易碎盖结构设计的有效性及合理性。
【专利说明】两级串联式复合材料易碎盖模拟发射试验装置及模拟方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种两级串联式复合材料易碎盖模拟发射试验装置及模拟方法，属于导弹发射【技术领域】。
【背景技术】
[0002]导弹发射筒盖的冲破性能试验是保证导弹快速反映能力的重要因素。因此在研制导弹贮存发射筒时，箱盖的试验设计非常重要。箱盖主要是能承受一定的压差，密封性能好，在发射导弹时能迅速打开。为提高导弹发射效率，满足部队快速作战的要求，国内外已经研制出一些复合材料易碎薄膜箱盖(详见US Pat.4498368，1985 ；CN 1844839A, 2006)，利用导弹发射前引擎产生的气流冲击薄膜盖，薄膜盖以预定轨迹整体破坏。
[0003]同时，根据不同作战弹型，对导弹发射筒盖的要求也不断更新，在轻质、高气密性能的导弹发射筒盖结构设计的过程中，模拟发射试验装置的设计尤为重要。在节约试验成本的前提下，较为准确地模拟导弹发射条件进行试验验证，对提高复合材料易碎盖的设计和制造效率具有巨大的推动作用。
[0004]实际导弹发射过程中，导弹喷射尾流使导弹尾部密封箱盖迅速冲破；继而气流反向充满这个发射筒盖，并以一定压力冲向前盖，前盖达到开启压力，迅速打开，继而导弹从发射筒发射出去。
[0005]目前常用的复合材料易碎盖模拟发射试验装置主要采用一级充压试验筒进行气压加载试验(参见“钱元，等.复合材料易碎盖薄弱区结构设计分析.航空学报，2012，33(3): 487-493.”)，其缺点是只能单独模拟导弹发射筒尾盖或前盖的开盖性能，不能同时模拟导弹发射时尾盖和头盖先后破坏的过程，导致易碎盖的抛开性能不能完全吻合发射系统的设计要求。该方法限制了复合材料易碎盖的优化与发展。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种设备构造简单，便于维护，方便实现的用于复合材料易碎盖模拟发射试验的两级串联式试验装置及模拟方法。
[0007]本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种两级串联式复合材料易碎盖模拟发射试验装置，包括:底座、安装于底座上的一级试验筒、二级试验筒和内部护栏；其中一级试验筒位于二级试验筒中，内部护栏位于一级试验筒和二级试验筒之间，内部护栏顶端缠绕弹性绳索。
[0008]所述底座与一级试验筒焊接在一起，开有与一级试验筒内部相连的第一导气孔和第二导气孔，第一导气孔通过导气管与气泵相连，第二导气孔通过导气管与一级试验筒气压表及一级试验筒排气阀门相连；
所述底座开有与二级试验筒内部相连的第三导气孔，第三导气孔通过导气管与二级试验筒气压表及二级试验筒排气阀门(相连； 上述一级试验筒上还带有用于将内部易碎盖安装于一级试验筒上的压紧密封锁紧装置；
上述二级试验筒上还带有用于将外部易碎盖安装于二级试验筒上的压紧密封锁紧装置；
上述二级试验筒和底座之间也设置有密封锁紧装置。
[0009]所述两级串联式复合材料易碎盖模拟发射试验装置的模拟方法，包括以下过程: 将内部易碎盖安装于一级试验筒(上，将外部易碎盖安装于二级试验筒上；通过外部气泵对一级试验筒施加气压载荷，一级试验筒气压表和二级试验筒气压表测量气压；
一级试验筒空间相当于导弹发射筒内部同心筒内导弹尾部与后盖组成的结构空间，内部易碎盖相当于后盖；二级试验筒空间相当于导弹发射筒与内部同心筒之间的结构空间，外部易碎盖相当于导弹发射筒前盖；
当气压加载到内部易碎盖的设计冲破压力值时，该易碎盖迅速冲破，整体抛出部分由内部护栏上的弹性绳阻隔，防止破坏二级试验筒上的外部易碎盖；此时，气泵停止加载，一级试验筒内气流扩散到二级试验筒，总体压力减小，但该气压为外部易碎盖的冲破压力，夕卜部易碎盖随之迅速开启，抛出部分脱离二级试验筒，进而实现导弹的顺利发射；
根据理想气体状态方程，假设试验温度及气体常数不变，则有P1V1=P2V2，其中P1J1表示一级试验筒内部气体压力及体积，匕、％表示二级试验筒内部含一级试验筒内部的气体压力及体积；通过调节试验筒内部体积，可实现两级试验筒内压力分布的调节。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
1、设备构造简单，便于维护，能够方便地完成试验目标；
2、可通过调节两级试验筒的体积比例实现加载比例的调节；
3、只需外接气泵及气压测量装置即可实现两级易碎盖发射模拟试验，降低试验成本；
4、该设备可保证足够的加载精度及两级易碎盖的冲破压力载荷的相对比例；
5、能够较为真实的实现导弹发射时发射筒前后盖的先后开盖过程，使得复合材料易碎盖的结构及性能设计更为精确。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的结构示意图；
图2为某型导弹与发射筒装配示意图；
图3为本发明的俯视图；
图中各标号名称:1、外部易碎盖，2、二级试验筒内六角锁紧螺栓，3、二级试验筒金属压环，4、二级试验筒密封垫圈，5、二级试验筒，6、底座内六角锁紧螺栓，7、二级试验筒底部边框，8、底座密封垫圈，9、底座，10、内部护栏，11、内部易碎盖，12、一级试验筒内六角锁紧螺栓，13、一级试验筒金属压环，14、一级试验筒密封垫圈，15、一级试验筒，16、二级试验筒气压表，17、二级试验排气阀门，18、一级试验筒气压表,19、一级试验筒排气阀门，20、气泵，21、发射筒前盖，22、发射筒，23、内部同心筒，24、导弹，25、导弹尾部，26、后盖。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图，通过实施例的方式，对本发明进行详细说明。实施例
[0013]一种两级串联式复合材料易碎盖模拟发射试验装置，其结构如图1、图3所示。该试验装置主要包括:底座9、一级试验筒15、二级试验筒5、内部护栏10、底座密封垫圈8、一级试验筒金属压环13、二级试验筒金属压环3、一级试验筒气压表18、二级试验筒气压表16、气泵20，一级试验筒15、内部护栏10及二级试验筒5均安装在底座9上，气压表及气泵20通过导气管与底座9连接，并装有排气阀门。
[0014]底座9开有3个导气孔，通过导气管与外部气压装置连接，其中第一、第二导气孔位于一级试验筒内，分别通过导气管与气泵20及一级试验筒气压表18连接；第三导气孔位于一级试验筒外、二级试验筒内，与二级试验筒气压表16连接。
[0015]一级试验筒15及内部护栏10焊接在底座9上，内部护栏10位于一级试验筒15外侧、二级试验筒5内侧，顶端缠绕弹性绳索。
[0016]二级试验筒5通过二级试验筒底部边框7与底座9以12个底座内六角锁紧螺栓6连接，两者之间垫有底座密封垫圈8。
[0017]一级试验筒15通过一级试验筒金属压环13、一级试验筒密封垫圈14及12个一级试验筒内六角螺栓12与内部易碎盖11连接。
[0018]二级试验筒5通过二级试验筒金属压环3、二级试验筒密封垫圈4及12个二级试验筒内六角螺栓2与外部易碎盖I连接。
[0019]该试验装置的工作最大载荷为:一级试验筒压力1.5MPa，二级试验筒压力
0.15MPa，采用的材料为45钢。
[0020]本发明通过外部气泵通过与底座连接的导气管，对试验装置上的复合材料易碎盖施加气压载荷，模拟导弹发射时的尾流冲击载荷，实现复合材料易碎盖的开盖过程验证试验。本发明根据气体状态方程中压力与体积的比例关系，通过调节两级试验筒的体积大小，实现不同气压比例的分配，实现不同加载气压的两级易碎盖冲破性能试验。
[0021]导弹发射前，导弹尾部25点火喷射首次燃气流，将尾部后盖26冲破，继而气流通过发射筒22与内部同心筒23之间的空间上升扩散至发射筒前盖21，气流冲破发射筒前盖21，继而使得导弹通过尾流喷射顺利发射出去。
[0022]本发明实现模拟导弹发射来测试前后易碎盖性能的方法及步骤如下:
1.进行试验之前，需检查装置密封性能是否良好，导气管与气泵及气压表或压力传感器连接好；
2.调节合适的加载速率，进行预试加载，继而进行正式加载试验，通过摄像设备记录试验进程；
3.气泵对一级试验筒充气，压力表记录压力数据，气压加载至内部易碎盖设计冲破压力时，内部易碎盖冲破，气泵停止充气；
4.一级试验筒内部气体迅速扩散至二级试验筒，气体压力加载在外部易碎盖上，二级试验筒外部气压表记录压力数据，外部易碎盖在设计载荷下冲破，抛出部分脱离试验筒。
[0023]至此，对两级复合材料易碎盖的模拟导弹发射试验即可完成。加载过程中需注意保证压力不要超过设计气压要求，同时需确保外部易碎盖抛出范围内的安全。
【权利要求】
1.一种两级串联式复合材料易碎盖模拟发射试验装置，其特征在于包括: 底座(9)、安装于底座(9)上的一级试验筒(15)、二级试验筒(5)和内部护栏(10);其中一级试验筒(15)位于二级试验筒(5)中，内部护栏(10)位于一级试验筒(15)和二级试验筒(5)之间，内部护栏(10)顶端缠绕弹性绳索； 所述底座(9)与一级试验筒(15)焊接在一起，开有与一级试验筒(15)内部相连的第一导气孔和第二导气孔，第一导气孔通过导气管与气泵(20)相连,第二导气孔通过导气管与一级试验筒气压表(18)及一级试验筒排气阀门(19)相连； 所述底座(9)开有与二级试验筒(5)内部相连的第三导气孔，第三导气孔通过导气管与二级试验筒气压表(16)及二级试验筒排气阀门(17)相连； 上述一级试验筒(15 )上还带有用于将内部易碎盖(11)安装于一级试验筒(15 )上的压紧密封锁紧装置； 上述二级试验筒(5)上还带有用于将外部易碎盖(I)安装于二级试验筒(5)上的压紧密封锁紧装置； 上述二级试验筒(5)和底座(9)之间也设置有密封锁紧装置。
2.利用权利要求1所述两级串联式复合材料易碎盖模拟发射试验装置的模拟方法，其特征在于包括以下过程: 将内部易碎盖(11)安装于一级试验筒(15)上，将外部易碎盖(I)安装于二级试验筒(5)上；通过外部气泵(20)对一级试验筒(15)施加气压载荷,一级试验筒气压表(18)和二级试验筒气压表(16)测量气压；一级试验筒(15)空间相当于导弹发射筒内部同心筒(23)内导弹尾部(25)与后盖(26)组成的结构空间，内部易碎盖(11)相当于后盖(26) ;二级试验筒(5)空间相当于导弹发射筒(22)与内部同心筒(23)之间的结构空间，外部易碎盖(I)相当于导弹发射筒前盖(21)；当气压加载到内部易碎盖(11)的设计冲破压力值时，该易碎盖迅速冲破，整体抛出部分由内部护栏(10)上的弹性绳阻隔，防止破坏二级试验筒上的外部易碎盖(I);此时，气泵(20)停止加载，一级试验筒(15)内气流扩散到二级试验筒(5)，总体压力减小，但该气压为外部易碎盖的冲破压力，外部易碎盖(I)随之迅速开启，抛出部分脱离二级试验筒(5)，进而实现导弹的顺利发射； 根据理想气体状态方程，假设试验温度及气体常数不变，则有P1V1=P2V2，其中P1J1表示一级试验筒内部气体压力及体积，匕、％表示二级试验筒内部含一级试验筒内部的气体压力及体积；通过调节试验筒内部体积，可实现两级试验筒内压力分布的调节。
【文档编号】G01N3/12GK104237022SQ201410473360
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】蔡登安, 周光明 申请人:南京航空航天大学