【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高速穿甲，具体涉及一种穿甲试验靶后挡火装置、穿甲试验装置及试验方法。
技术介绍
1、随着高超声速武器的发展，高速弹体贯穿多层金属靶标成为国内外武器研究领域的热点问题，作为高速弹靶冲击研究的主要验证手段，穿甲试验一直是高速穿甲领域的一项重要研究内容。
2、为将弹体加速到1000m/s及更高速度，发射装置多采用火炮、轻气炮等，高速情况下弹体的剩余速度及对薄靶的贯穿能力已不是重点，弹体的靶后姿态和结构强度才是高速穿甲领域的关注内容，多层靶间的弹道轨迹与姿态偏转是打击能力的考核对象，贯穿后弹体的变形、破坏是结构强度判断的重要依据，所以对靶后弹体的图像数据的观测和获取是穿甲试验的重中之重。
3、试验中常采用高速摄影装置记录和捕捉多层靶穿甲过程，但在实际的情况中，剧烈的弹靶冲击会在弹体周围形成大直径火团并产生高亮火光，不仅遮挡了弹体运动，而且影响图像观测，给数据的获取和测量带来困难。由于弹体和靶板均为金属材料，高速撞靶时弹头表面组织在高温高压下发生塑性流动和熔融切削，产生的高温金属碎屑沿速度方向飞溅；靶板受到弹头撞击发生的冲塞、扩孔、撕裂等破坏会产生高温金属碎粒和碎片，这些高温粒子与空气中的氧气反应燃烧形成火团，由于弹体在靶后一段距离内被火团包围，试验中通常放弃靶后该段距离内数据的拍摄，但多层靶情况下由于相邻靶标间距离较近，放弃靶后的图像拍摄会导致全程数据丢失，仅起始点的数据无法分析弹体姿态偏转的影响因素，无法得知弹体变形破坏的根本原因，给科学研究带来困难。
4、现有技术中cn1155974
5、(1)该方案用于遮挡发射时的炮口火光，不能阻挡高速穿甲时靶板背弹面弹靶碎屑形成的火团，无法实现靶后挡火和观测；
6、(2)多层靶穿甲试验中，弹体姿态稳定性差、弹道偏转严重，而阻燃毯质地软、厚度和质量大，弹体贯穿阻燃毯时受力会加重姿态偏转，影响试验结果，增大试验误差；
7、(3)阻燃毯是商业产品，厚度大、质量大，规格不可调，在小口径弹道枪、弹道炮及轻气炮试验的应用中，阻燃毯与弹体质量不匹配会导致影响实验结果，该应用可调性差，在实验室观测和一定精度的观测中适用性差。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种穿甲试验靶后挡火装置、穿甲试验装置及试验方法，能够解决高速穿甲领域靶后弹体包围在火团中无法观测和靶后火光影响数据记录的问题。
2、本专利技术是通过下述技术方案实现的：
3、一种穿甲试验靶后挡火装置，所述挡火装置用于消除靶后火球和屏蔽火光辐射，包括：盒体、惰性气体气囊及青稞纸板；
4、所述盒体为矩形框架；矩形框架由四个侧板组成；四个侧板围成的矩形框架的正面和背面均为开口结构；
5、所述青稞纸板固定在盒体的背面，并将盒体的背面封闭；
6、所述盒体的正面安装在靶板的背弹面上，靶板将盒体的正面封闭；盒体、青稞纸板及靶板合围成一个长方体空腔；
7、所述惰性气体气囊安装在所述长方体空腔内；所述盒体上设有充气接头，所述充气接头与惰性气体气囊的内腔相通，用于给惰性气体气囊充气，惰性气体气囊内填充有惰性气体，惰性气体气囊满气时能够充满整个长方体空腔。
8、进一步的，所述矩形框架的背面沿四个侧板的边缘向矩形框架的中心延伸出安装板，使得每个侧板的横截面均为l形结构；所述青稞纸板通过螺栓和螺母固定在盒体的背面的安装板上。
9、进一步的，所述青稞纸板厚度和层数均可调，青稞纸板的厚度用以下公式计算：
10、忽略穿甲过程中的温升影响，已知弹靶冲击作用前后服从动能守恒定理，得
11、
12、式中：m0为弹体发射质量，v0为弹体着靶速度，忽略弹体穿靶前后质量变化，弹体穿靶后的剩余速度为v0′，靶后飞溅的金属碎粒由靶板破孔产生，金属碎粒的总数为n，mi为第i个金属碎粒的质量，vi′为第i个金属碎粒的速度；
13、令：
14、
15、式中：为金属碎粒的平均质量，为靶后金属碎粒的平均速度；因靶后的金属碎粒均由靶板塞块产生，则和n可表示为：
16、
17、
18、式中：为金属碎粒的平均直径，试验得到的统计值为0.8mm，ρ为靶板的材料密度，d为弹孔直径，h为靶板的厚度；
19、当靶后的金属碎粒刚好穿透青稞纸板时，由能量守恒得到：
20、
21、式中：σs为青稞纸板的材料强度；
22、最终可以计算得到青稞纸板的极限厚度h。
23、一种穿甲试验装置，包括：弹道炮、靶板、靶架、平台、观测背景、高速摄影装置、挡火装置及挡光板；
24、所述挡火装置采用权利要求1-3任一项的挡火装置；
25、所述平台与地面连接固定，一个以上所述靶架沿弹体的飞行方向依次安装在平台上，每个靶架上均固定有一个待测的金属材质的靶板；
26、弹道炮用于发射弹体；弹道炮的炮口与靶板的一个表面相对，该表面为靶板的迎弹面，靶板的另一相对表面即为背弹面；
27、观测背景和高速摄影装置分别位于靶板两相对侧；高速摄影装置用于记录弹体飞行和贯穿多层靶板过程；
28、每个靶板的迎弹面均设有一个挡光板，每个靶板的背弹面均设有一个挡火装置；
29、所述挡光板通过焊接或者悬挂的方式安装在靶架上，并位于靶板的迎弹面的侧面，该侧面为更靠近高速摄影装置的一侧，挡光板用于屏蔽弹体着靶瞬间迎靶面上的火光；
30、所述挡火装置通过夹具固定在靶架上，并位于靶板的背弹面，挡火装置用于消除靶后火球和屏蔽火光辐射。
31、一种穿甲试验方法，高速穿甲试验中，弹体从弹道炮中发射后撞击靶板，弹体贯穿靶板时在靶板的背弹面产生金属碎片飞溅，高温碎片颗粒与空气中的氧气发生氧化反应剧烈燃烧，在靶后形成巨大火球和火光辐射影响高速摄影对靶后弹体的观测；在靶架后安装挡火装置来消除靶后火球和屏蔽火光辐射；
32、挡火装置消除靶后火球和屏蔽火光辐射时，由于惰性气体气囊中充满高压的惰性气体，穿甲作用发生时，弹体和靶后破片冲破惰性气体气囊后，高压惰性气体从弹孔冲出，惰性气体充满弹体周围和靶板周围，弹/靶碎片在惰性气体环境中与氧气隔绝，金属碎片和碎粒不会发生氧化反应，抑制了火团的形成；同时，高温金属碎粒在穿过惰性气体气囊后，打在青稞纸板上，青稞纸板具有防火阻燃的作用，且具有一定的机械强度，所以金属碎粒不会穿过青稞纸板，靶板形成的塞块不会发生燃烧反应，高速弹体穿过毫米级的青稞纸板后也不会受到飞行扰动。
33、有益效果：
34、(1)本专利技术提供了一种穿甲试验靶后挡火装置，采用惰性气体靶后消焰技术和青稞纸板靶后挡火本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种穿甲试验靶后挡火装置，其特征在于，所述挡火装置用于消除靶后火球和屏蔽火光辐射，包括：盒体、惰性气体气囊及青稞纸板；
2.如权利要求1所述的一种穿甲试验靶后挡火装置，其特征在于，所述矩形框架的背面沿四个侧板的边缘向矩形框架的中心延伸出安装板，使得每个侧板的横截面均为L形结构；所述青稞纸板通过螺栓和螺母固定在盒体的背面的安装板上。
3.如权利要求1或2所述的一种穿甲试验靶后挡火装置，其特征在于，所述青稞纸板厚度和层数均可调，青稞纸板的厚度用以下公式计算：
4.一种穿甲试验装置，其特征在于，包括：弹道炮、靶板、靶架、平台、观测背景、高速摄影装置、挡火装置及挡光板；
5.一种穿甲试验方法，基于权利要求4所述穿甲试验装置，其特征在于，该方法为：
6.一种穿甲试验方法，基于权利要求1-3任一项所述穿甲试验装置，其特征在于，高速穿甲试验中，弹体从弹道炮中发射后撞击靶板，弹体贯穿靶板时在靶板的背弹面产生金属碎片飞溅，高温碎片颗粒与空气中的氧气发生氧化反应剧烈燃烧，在靶后形成巨大火球和火光辐射影响高速摄影对靶后弹体的观测；在靶架后
...【技术特征摘要】
1.一种穿甲试验靶后挡火装置，其特征在于，所述挡火装置用于消除靶后火球和屏蔽火光辐射，包括：盒体、惰性气体气囊及青稞纸板；
2.如权利要求1所述的一种穿甲试验靶后挡火装置，其特征在于，所述矩形框架的背面沿四个侧板的边缘向矩形框架的中心延伸出安装板，使得每个侧板的横截面均为l形结构；所述青稞纸板通过螺栓和螺母固定在盒体的背面的安装板上。
3.如权利要求1或2所述的一种穿甲试验靶后挡火装置，其特征在于，所述青稞纸板厚度和层数均可调，青稞纸板的厚度用以下公式计算：
4.一种穿甲试验装...
【专利技术属性】
技术研发人员：全鑫，武海军，董恒，邓希旻，蒋腾，黄风雷，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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