本發(fā)明涉及火炮或氣炮高溫試驗領(lǐng)域，特別是設(shè)計一種基于平面碰撞沖擊實驗的樣品快速組裝加溫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

溫度是影響材料物性參數(shù)變化的重要影響因素之一，在許多研究材料熱學(xué)特性與熱強度試驗中往往需要建立特定的溫度場，控制方法研究是建立穩(wěn)定的溫度場的核心問題。pid控制是過程控制中應(yīng)用最為廣泛的控制方法，作為一種基本的控制算法已經(jīng)比較成熟，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制。該方法具有易于實現(xiàn)、適用范圍廣、參數(shù)整定簡單、魯棒性強等優(yōu)勢，在溫度控制中被廣泛采用。目前結(jié)構(gòu)在高溫?zé)彷d荷下的動力學(xué)特性研究吸引了眾多研究人員的關(guān)注。由于實驗結(jié)構(gòu)和測試結(jié)構(gòu)的原因，一般來說要求樣品處于開放狀態(tài)，這使得對樣品進行加溫變得困難，升溫速率較慢，且加熱均勻性偏差較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)在應(yīng)用于火炮或氣炮加溫系統(tǒng)中的加熱速率慢，加熱均勻性偏差較大的問題，提供一種基于平面碰撞沖擊實驗的樣品快速組裝加溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，使加熱樣品加溫速率更快，樣品上各點的加熱溫度偏差更小，均勻性更好。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于平面碰撞沖擊實驗的樣品快速組裝加溫系統(tǒng)，包括發(fā)射控制器、炮管、中央控制器、加熱腔，所述中央控制器的信號線連接到發(fā)射控制器，包括伸縮器，所述加熱腔設(shè)置在炮管管口的側(cè)面，所述伸縮器上設(shè)置有樣品，樣品在伸縮器的作用下由加熱腔內(nèi)移動到炮管管口的正對面，所述中央控制器的信號線分別連接到伸縮器和樣品上。

在上述技術(shù)方案中，所述加熱腔為一面開口的封閉腔體。

在上述技術(shù)方案中，所述加熱腔上開口面上設(shè)置有用于封閉的腔體的門。

在上述技術(shù)方案中，其加溫方法包括以下步驟：

步驟一：初始化各類數(shù)據(jù)，將樣品固定與伸縮器上；

步驟二：試驗開始后，通過伸縮器將樣品送至加熱腔內(nèi)進行加熱；

步驟三：中央控制器采集樣品上的溫度，當(dāng)加熱一段時間后，溫度穩(wěn)定在試驗溫度后，由中央控制器控制伸縮器復(fù)位，并將樣品停放在炮管管口的正對面，并同步控制發(fā)射控制器發(fā)射；

步驟四：炮管中的飛片在飛片托架的作用下，快速的射出炮管并撞擊到樣品上，中央控制器在撞擊的同時采集樣品上的溫度信號。

在上述技術(shù)方案中，所述樣品從加熱腔到炮管管口正對面的時間為百毫秒量級，所述飛片從發(fā)射到撞擊時間為毫秒量級。

在上述技術(shù)方案中，所述樣品離開熱源暴露于真空的時間約為百毫秒量級，在百毫秒時間內(nèi)由于熱輻射產(chǎn)生的溫度降低為1k～2k。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：相對于常規(guī)的碰撞試驗，改變了熱源，從以前的開放式熱源開成現(xiàn)有的封閉式熱源，減少樣品雜加溫過程中的溫度不均勻性，使樣品上各點的加熱溫度偏差更小，具有更好的試驗效果。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是現(xiàn)有的測試系統(tǒng)示意圖；

圖2是本發(fā)明的測試系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

如圖1所示，是現(xiàn)有的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括發(fā)射控制器、炮管、中央控制器、加熱腔，所述中央控制器的信號線連接到發(fā)射控制器，其中加熱腔是設(shè)置在炮管管口的正對面的，并且始終處于加熱狀態(tài)，而樣品設(shè)置在加熱腔內(nèi)，并通過伸縮器支撐住，這樣設(shè)置的話就在于樣品始終處于在加熱腔內(nèi)。但是因為這種設(shè)置必須需要有兩個側(cè)面開口，其中一個側(cè)面需要面對炮管管口，另一個側(cè)面需要用于支撐樣品，而加熱腔如果具有了兩個開口的側(cè)面，那么就意味著空氣可以在兩個側(cè)面上形成對流。這也就意味著整個樣品的加熱成為開放式的加熱，空氣的流動使得樣品表面的溫度升高具有明顯的不均勻性，而且因為空氣的流動使得溫度不能穩(wěn)定在某一特定溫度，這樣的溫度使得最終的試驗效果精度不高，誤差相當(dāng)?shù)拇蟆?/p>

如圖2所示，為了改變上述的情況，本發(fā)明在其基礎(chǔ)上做出改進，將加熱腔不在設(shè)置在炮管管口的正對面，而是將加熱腔設(shè)置在炮管管口的側(cè)面，將伸縮器設(shè)置在炮管管口的另一個側(cè)面，加熱腔面對伸縮器的側(cè)面為開口面，伸縮器可以將樣品在炮管管口正對面與加熱腔內(nèi)伸縮。為了解決掉樣品加熱的不均勻性，加熱腔采用密封設(shè)置，并且在開口的一面上設(shè)置一個門，當(dāng)其樣品在加熱的時候，加熱腔的六個面都是密封的，這樣的話整個樣品可以處以一個穩(wěn)定的加熱環(huán)境，使得樣品均勻加熱。

在本方案具體試驗時，具體步驟如下：

首先，由中央控制器給出控制信號，控制伸縮器伸縮，將其上的樣品送入到加熱腔體內(nèi)，送入加熱腔體后并控制其上的門進行管壁，使得加熱腔處于內(nèi)部密封狀態(tài)；

其次，由中央控制器控制加熱腔對于其中的樣品進行加熱，并對樣品表面的溫度進行監(jiān)控，當(dāng)樣品表面的溫度穩(wěn)定到某一特定溫度后，維持一段時間后，控制加熱腔開門，并使得伸縮器復(fù)位，將其樣品送到炮管管口的正對面；

同時，中央控制器控制發(fā)射控制器發(fā)射飛片，飛片在飛片托架的帶動下迅速的從炮管內(nèi)發(fā)射出去，并撞擊到樣品表面，在撞擊的同時由中央控制器采集樣品表面的溫度，完成試驗。

整個過程中，火炮或氣炮發(fā)射到飛片擊靶時間約為幾毫秒，樣品從加熱完成到回到實驗位置的時間為百毫秒，即實驗過程中，樣品離開熱源暴露于真空的時間約為百毫秒量級。根據(jù)斯特番-波爾茲曼熱輻射熱量公式計算，在百毫秒時間內(nèi)由于熱輻射產(chǎn)生的溫度降低約為1k～2k，這個溫差對實驗結(jié)果的影響是很小的。

本方案中使用的加熱方法，具有加溫速率快；樣品上各點的加熱溫度偏差小，均勻性好，試驗精度高等優(yōu)點。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于平面碰撞沖擊實驗的樣品快速組裝加溫系統(tǒng)，包括發(fā)射控制器、炮管、中央控制器、加熱腔，所述中央控制器的信號線連接到發(fā)射控制器，包括伸縮器，所述加熱腔設(shè)置在炮管管口的側(cè)面，所述伸縮器上設(shè)置有樣品，樣品在伸縮器的作用下由加熱腔內(nèi)移動到炮管管口的正對面，所述中央控制器的信號線分別連接到伸縮器和樣品上；相對于常規(guī)的碰撞試驗，改變了熱源，從以前的開放式熱源開成現(xiàn)有的封閉式熱源，減少樣品雜加溫過程中的溫度不均勻性，使樣品上各點的加熱溫度偏差更小，具有更好的試驗效果。

技術(shù)研發(fā)人員：李亞維;張祖根;張毅;康龍飛;張信;張林;李英華;藍欣
受保護的技術(shù)使用者：中國工程物理研究院流體物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.18
技術(shù)公布日：2017.11.03