一种环形破片群发射装置及方法与流程

本发明涉及破片发射装置及方法，具体涉及一种环形破片群发射装置及方法。

背景技术：

1、动爆产生的破片群扩散和触地形态一般为环形，破片数量一般超过上千枚，破片群能对目标造成严重破坏。为了研究破片群的扩散规律和破坏能力，出现了包括x射线、多普勒雷达、高速摄像等破片飞行参数测量设备。

2、通常来说，采用静爆实验的方式优化或检验破片飞行参数测量设备的精度与可靠性，然而此类实验存在破片扩散形态与动爆不一致、实施成本极高、可重复性差和数据量少等缺点。针对上述问题，人们提出了利用弹道枪发射破片方法，该方法采用火药爆炸的方式驱动破片飞行，其实验成本有所降低，但是依然面临弹药管制和破片发射数量有限的问题。为了进一步降低实验成本，人们研制了多种高压气体驱动的破片加载装置，此类装置能够在实验室内开展破片加载实验，具有限制条件少、重复性高等优点，但是此类装置依然面临破片发射数量有限和破片扩散形态与动爆不符等问题。

3、2017年11月，公开号为cn108061489a的中国发明专利公布了《一种破片发射装置》，采用雷管、壳体、雷管座、炸药、隔板等模块发射标准破片。该方法通过爆轰的方式驱动破片飞行，但爆炸驱动的方式一方面提升了实验开展的门槛，另一方面该装置只能发射单枚破片，无法模拟多破片飞行形态。

4、2023年3月，公开号为cn219674930u的中国发明专利公开了《一种基于高压气体驱动的多破片发射装置》，解决了现有技术中破片加载数量单一的问题。该装置设置了三个并行的气室和发射管，通过精确控制三个发射阀开启的方法，保证三枚破片飞行的同步性，但其一方面增加了系统的复杂性，另一方面破片发射数量仅为三枚。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种环形破片群发射装置及方法，以解决现有破片发射装置需要设置三个并行的气室和发射管，一方面导致结构太复杂，另一方面破片发射数量有限的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种环形破片群发射装置，其特殊之处在于：包括回收舱、光幕探测器、发射管、气室以及高压气源；

4、所述回收舱的内壁上设置有靶板，与靶板相对的侧壁上设有安装孔；

5、所述光幕探测器安装于回收舱内，其发射的光幕位于所述靶板和安装孔之间；

6、所述发射管内设有弹托，发射管的一端套装有脱弹器；所述弹托朝向脱弹器的一端设有用于安装破片的环形凹槽；所述脱弹器穿设于所述安装孔内，用于在发射破片时阻止弹托脱离发射管；

7、所述气室设置于发射管的另一端，用于通过高压气体推动弹托在发射管内运动，从而将破片发射至回收舱内的靶板上；

8、所述高压气源与气室连接，用于向气室内提供高压气体。

9、进一步地，所述弹托内的环形凹槽为锥形环槽，其大端位于弹托朝向回收舱内的一端；所述锥形环槽是指径向断面上呈圆环形、轴向断面上呈锥形的环形凹槽。

10、进一步地，所述脱弹器一端设有用于套装在发射管上的安装槽，另一端设有小端与所述安装槽连通且为锥形结构的避让槽；

11、所述避让槽的小端内径小于弹托的外径、大于所述锥形环槽的大端外径，使得破片发出时，安装槽的槽底能够抵挡弹托一端的外圆，避免弹托脱离发射管，同时避免阻挡发散性射出的破片。

12、进一步地，所述发射管、弹托、环形凹槽、脱弹器、安装槽、避让槽的轴线均位于同一直线上。

13、进一步地，所述气室内设有主气室和副气室；

14、所述发射管上设有气孔，发射管内设有弹簧；

15、所述主气室与副气室之间设有泄压阀，泄压阀靠近发射管的一端外壁与所述气孔的内壁相匹配；所述泄压阀上设有相互连通的径向通孔和轴向通孔；当泄压阀一端与所述气孔内壁相接触时，所述径向通孔与主气室连通；所述轴向通孔与副气室连通；所述弹簧一端与泄压阀一端端面抵接，弹簧的另一端与发射管内壁抵接；

16、所述副气室侧壁上设有气体入口和气体出口；所述气体入口通过充气阀与高压气源连通；所述气体出口通过电磁阀与外界连通，气体出口的口径大于所述轴向通孔的孔径。

17、进一步地，所述发射管内壁上绕其周向设有环形凸起；

18、所述环形凸起位于弹簧与弹托之间，用于弹托的限位。

19、进一步地，所述主气室侧壁上设有压力表；所述压力表用于实时测量主气室内气体的压力值。

20、进一步地，所述回收舱为矩形舱体，包括底板和盖板，以及垂直连接在底板和盖板之间且相互首尾相连的第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板；

21、其中，第一侧板与第三侧板相对，第二侧板与第四侧板相对；所述安装孔设置在第一侧板上；所述靶板设置在第三侧板的内壁上；所述光幕探测器设置在第二侧板与第四侧板上。

22、一种环形破片群发射方法，采用上述的环形破片群发射装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：

23、步骤1、打开光幕探测器，光幕探测器发射光幕；

24、步骤2、向弹托的环形凹槽内安装破片，而后将弹托设置于发射管内；

25、步骤3、在发射管一端套装脱弹器，并将脱弹器穿设在回收舱上的安装孔内；

26、步骤4、通过高压气源向气室内充气；

27、步骤5、开启气室，通过气室内的高压气体推动弹托带着破片在发射管内朝向脱弹器的方向运动；

28、步骤6、在弹托运动至发射管靠近回收舱一端时，通过脱弹器阻止弹托脱离发射管，位于弹托内的破片从环形凹槽内射出，穿过光幕探测器的光幕到达靶板，直至在靶板上留下弹孔群，同时，光幕探测器采集破片通过光幕时的相应信号，并输出外触发信号，完成环形破片群的发射。

29、进一步地，步骤2具体为，向弹托的环形凹槽内装满破片，并在环形凹槽槽口处涂抹凡士林，冷却至凡士林凝固，将弹托放置于发射管内，使环形凹槽大端朝向远离气室的方向，通过推杆推动弹托，直至其弹托与发射管内的环形凸起抵接，抽出推杆；

30、步骤4具体为，打开充气阀，通过高压气源向副气室内充入高压气体，高压气体对泄压阀产生压力，使得泄压阀向靠近发射管的方向运动，直至与发射管上的气孔内壁接触，使副气室内的高压气体依次通过轴向通孔和径向通孔进入主气室，直至主气室内气压与副气室内气压一致，则泄压阀保持静止；

31、步骤5具体为，远程控制打开电磁阀，副气室内的高压气体通过气体出口外泄，副气室内气压降低，主气室内的高压气体依次通过径向通孔和轴向通孔向副气室流入，因气体出口的口径大于轴向通孔的孔径，使泄压阀在气压及弹簧作用下向靠近副气室的方向快速运动，径向通孔关闭，气孔被打开，主气室内的气体通过所述气孔进入发射管，并推动弹托带着破片在发射管内朝向脱弹器的方向运动。

32、本发明的有益效果：

33、1、本发明提供的环形破片群发射装置及方法，利用气室内的高压气体加速发射管内的弹托，通过脱弹器分离弹托与破片群，破片群继续向外飞出，使得在实验室条件下，亦可低成本模拟动爆环形破片群飞行情况，结构简单易实现。

34、2、本发明提供的环形破片群发射装置及方法，相对于已有的火药或气体驱动破片发射装置，有效提升了破片发射数量，而且能够借助弹托内的锥形环槽控制破片群的扩散形态，以便模拟真实动爆破片群飞行时的环形扩散形态。

35、3、本发明提供的环形破片群发射装置及方法，通过内置的光幕探测器，可同步输出外触发信号，实现数据获取的时效性和同步性，并可根据圆形铜靶板计算破片着靶半径。

36、4、本发明提供的环形破片群发射装置及方法，能够借助高速电磁阀远程控制高压气体释放，通过封闭式回收舱限制破片飞散范围并记录破片的着靶形态，具有实验成本低、安全性高、可重复性好等优点。