板状热防护材料的高温撞击实验装置

摘要

本发明公开一种板状热防护材料的高温撞击实验装置，包括试验板、两个铜电极、两个绝缘板、绝缘底座横梁、三个防护板和六根丝杠，每个铜电极的一侧开有凹槽，试验板的两端分别插入到两个铜电极的凹槽内，每个铜电极底部与一个绝缘板固定连接，绝缘底座横梁上开有滑道，两个绝缘板安装在滑道上，第三防护板位于绝缘底座横梁的后端，第二防护板位于绝缘底座横梁的前端，第一防护板位于第二防护板的前端，第一防护板和第二防护板上与试验板相应位置的高度上开有通孔。本发明结构简单，满足了高温环境下测试材料的抗打击能力的要求，不仅能提供稳定的高温环境，而且能同时适用两种实验方案。

说明书

技术领域

本发明涉及一种板状热防护材料的高温撞击实验装置。

背景技术

随着我国飞行器的飞行速度的不断提升，应用于测试常规飞行器承受碎片撞击 能力的实验方法已经不适用特殊飞行器。因为飞行器极速飞行时，飞行器外壁与空 气发生剧烈摩擦，导致表面温度很高，而常规方法只能提供常温下的碎片撞击实验。 在飞行器研发过程中，往往需要对碎片与飞行器舱壁在高温环境下撞击的力学性能 进行评价，这个时候就需要高温撞击装置进行实验。本发明分别针对两种撞击实验 方案而设计，两种试验方案的试验件形状都是平板状，区别在于弹丸类型不同，一 种弹丸类型是实心大尺寸弹丸，如图8所示；另一种弹丸类型是散弹弹丸，外部有 软质材料包裹着较多小尺寸的弹丸，如图9所示。

发明内容

本发明提供一种板状热防护材料的高温撞击实验装置，通过电流加热的方式加 热板状热防护材料，为碎片撞击实验提供理想的环境温度。根据不同的实验需要， 中间层防护板可在弹丸入射方向上进行调节，实现不同的散弹撞击的损伤面积效果。

本发明采用的技术如下：一种板状热防护材料的高温撞击实验装置，包括试验板、 两个铜电极、两个绝缘板、绝缘底座横梁、三个防护板和六根丝杠，其特征在于： 每个铜电极的一侧开有凹槽，试验板的两端分别插入到两个铜电极的凹槽内，试验 板插入凹槽的位置的前、后侧通过两个铜块和螺栓与铜电极固定，每个铜电极底部 与一个绝缘板固定连接，绝缘底座横梁上开有滑道，两个绝缘板安装在滑道上，每 个铜电极的外侧安装有接线铜柱，铜电极的内部安装有散热水管，每个防护板的四 个角和中线位置分别开有六个孔，六根丝杠分别穿过这三个防护板上的开孔并与三 个防护板螺纹连接，每根丝杠两两平行，绝缘底座横梁与中间位置的两根丝杠螺纹 连接，第三防护板位于绝缘底座横梁的后端，第二防护板位于绝缘底座横梁的前端， 第一防护板位于第二防护板的前端，第一防护板和第二防护板上与试验板相应位置 的高度上开有通孔。

本发明还具有如下技术特征：

1、所述的第二防护板通孔的面积小于试验板的面积。

2、当弹丸类型为包裹的散弹时，在第三防护板的通孔上粘接一块软质材料薄板，当 包裹的散弹击碎软质材料薄板时，包裹的弹丸将以散弹形式射向试验件，这时候通 过调节第二防护板在丝杠上的位置，从而实现不同的损伤效果。

本发明通过电流加热方法和支架结构结合设计，结构简单，满足了高温环境下 测试材料的抗打击能力的要求，不仅能提供稳定的高温环境，而且能同时适用两种 实验方案。

附图说明

图1是本发明装置的加热单元的立体示意图；

图2是本发明装置的加热单元的仰视图；

图3是本发明装置的加热单元的后视图；

图4是第一防护板的示意图；

图5是第二防护板的示意图；

图6是第三防护板的示意图；

图7是本发明装置的立体示意图；

图8是实验的大尺寸实心弹丸示意图；

图9是实验的散弹弹丸示意图；

图10是大尺寸实心弹丸撞击实验方案示意图；

图11是散弹弹丸撞击实验方案示意图；

具体实施方式

实施例1

如图1-7所示，本实施例公开一种板状热防护材料的高温撞击实验装置，包括 试验板1、两个铜电极2、两个绝缘板3、绝缘底座横梁4、三个防护板5.6.7和六根 丝杠8，每个铜电极2的一侧开有凹槽9，试验板1的两端分别插入到两个铜电极2 的凹槽9内，试验板1插入凹槽3的位置的前、后侧通过两个铜块10和螺栓与铜电 极2固定，每个铜电极2底部与一个绝缘板3固定连接，绝缘底座横梁4上开有滑 道11，两个绝缘板3安装在滑道11上，每个绝缘板3在绝缘底座横梁4上的位置 通过U型卡12和限位卡13固定，每个铜电极2的外侧安装有接线铜柱14，铜电极 3的内部安装有散热水管15，每个防护板1的四个角和中线位置分别开有六个孔， 六根丝杠8分别穿过这三个防护板上5.6.7的开孔并与三个防护板5.6.7通过双向螺 母螺纹连接，每根丝杠8两两平行，绝缘底座横梁4与中间位置的两根丝杠通过双 向螺母螺纹连接，第三防护板7位于绝缘底座横梁4的后端，第二防护板6位于绝 缘底座横梁4的前端，第一防护板5位于第二防护板6的前端，第一防护板5和第 二防护板6上与试验板1相应位置的高度上开有通孔。第三防护板选用硬度较大材 料制成，防止弹丸击透试验件，直接击伤靶室内壁；第二防护板选用硬度较大材料 制成，同时起着支撑和保护的作用，当弹丸类型为散弹时，可以通过调节第二防护 板的纵向位置实现弹丸对试验件的不同损伤面积效果，第二防护板的镂空处小于试 验板尺寸，既能保证弹丸顺利通过也能防止弹丸击毁电极；当弹丸类型为散弹时， 第一防护板的镂空槽上粘接一块薄板，当包裹弹丸击碎这块材料板的同时，软质材 料破碎，包裹的小尺寸弹丸将以散弹形式射向试验件，这时候通过调节第二防护板 的纵向位置，可以实现不同的损伤效果。

本发明的实现方式是这样的，本实验装置应用电流加热方式对试验件进行加热 处理，当试件表面温度稳定后，再使用高速弹丸对试验件进行撞击，本发明巧妙的 将电流加热方法和支架的灵活性融合到一起。本发明包括两个整体结构，一个是电 流加热装置，另一个是支架结构，电流加热装置能将试验件加热到指定温度，而支 架既可以保证高速弹丸击中试验件中心，也可以满足两种不同的实验需求。安装前， 两个结构是彼此独立的，使用后也可拆卸存放。安装时，只需将电流加热装置使用 螺母固定在丝杠上，将整个实验装置放入密闭的靶室内，并针对弹丸射出方向进行 调节，以保证高速弹丸击中中心位置。在使用时，先启动水冷装置，然后通入电流， 当试件温度达到指定温度后，发射高速弹丸对试验件进行撞击。

实施例2

第一种实验方案选用大尺寸实心弹丸，本方案的实验演示如图10所示。当试验 件加热到实验温度后，t₁时刻，大尺寸实心弹丸由图中所示方向射入，t₂、t₃时刻 弹丸分别穿过第三层防护板和第二层防护板撞击试验件，完成高温下大尺寸弹丸的 撞击实验。

实施例3

第二种实验方案选用散弹弹丸类型，本发明装置的实验演示如图11所示。当试 验件加热到实验温度后，t₁时刻，由软质易碎材料包裹多个小尺寸弹丸射向试验件。 t₂时刻，弹丸碰撞第一层防护板上粘结的薄板时，包裹弹丸的软质材料破碎，小尺 寸弹丸将以散弹形式撞击试验件。t₃时刻，通过调节第二层防护板的纵向位置，挡 住撞击目标窗口外的弹丸，以有效保护夹持试件的电极，从而实现利用散射弹丸对 试验件进行区域性随机高速撞击的模拟。