一种用于高速入水弹道末端速度衰减及结构物回收装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于高速入水弹道末端速度衰减及结构物回收装置，属于高速跨介质入水试验技术领域。


背景技术：

2.结构物高速跨介质入水过程十分复杂，为了探究高速入水全过程的水动力学特性，由于理论研究尚未完全认知这一过程的特征及机理，试验研究是不可或缺的。
3.针对跨介质入水试验，试验难度较大，尤其是对高速入水时，由于试验条件限制，结构物入水撞底或撞壁时仍有较高速度，这将会对结构产生较大破坏，如结构划损、严重时甚至出现显著变形，这对于重复试验和节约成本有着严重影响。高速撞击还会对结构物中的数据采集系统产生严重破坏，导致试验无法正常进行。因此，要想避免结构物入水高速撞击壁面或水箱(池)底部，需要在结构物弹道末端布置合适的速度衰减装置，从而达到保护结构物的形状完整和内部数据采集系统的完好以及节约成本的目的，这就是本发明所要提出的重要解决项目。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述背景技术中提到的如何避免结构物入水高速撞击壁面或水箱(池)底的技术问题，提出一种用于高速入水弹道末端速度衰减及结构物回收装置。
5.本发明提出一种用于高速入水弹道末端速度衰减及结构物回收装置，包括运动伸缩杆、水池壁面滑道和纤维布阵列结构，所述水池壁面滑道沿水池的侧壁和底部设置，所述纤维布阵列结构沿水池壁面滑道移动，所述纤维布阵列结构包括底层环形主体管和活动环形主体管结构，活动环形主体管结构的一端通过合页结构与底层环形主体管铰接，另一端与底层环形主体管间设置有角度调节伸缩杆，所述活动环形主体管结构能够沿合页结构旋转，所述活动环形主体管结构内设置有缓冲结构。
6.优选地，所述活动环形主体管结构包括若干阵列支撑柱、一层环形主体管、二层环形主体管和三层环形主体管，所述一层环形主体管、二层环形主体管和三层环形主体管通过若干阵列支撑柱支撑，且从上至下相互平行排列。
7.优选地，所述一层环形主体管和二层环形主体管之间以及二层环形主体管和三层环形主体管之间均设置鼓形弹簧和外围纤维布，鼓形弹簧一端直接焊接于每层环形主体管上，另一端引出圆形口与外围纤维布上的环形圈形成死扣，保证高速撞击时不滑脱。
8.优选地，所述一层环形主体管内设置的缓冲结构为纤维布。
9.优选地，所述二层环形主体管、三层环形主体管和底层环形主体管内设置的缓冲结构采用纤维布-铝蜂窝-纤维布的组合形式。
10.优选地，所述底层环形主体管底部焊有若干接地支撑柱。
11.优选地，每层环形主体管通过螺纹与阵列支撑柱相连。
12.优选地，每个接地支撑柱底部设置有滑轮，所述滑轮沿水池壁面滑道移动。
13.本发明所述的用于高速入水弹道末端速度衰减及结构物回收装置的有益效果为：
14.1、结构物高速入水时，在弹道末端高速撞击本发明所设计的结构，穿透第一层纤维布，撞击后续纤维布，多层圆形纤维布的拦截以及鼓形弹簧非线性的应力应变特性，使得结构物高速撞击对弹簧伸长影响减弱，纤维布受力均匀且承载力强，大大地消耗了结构物的动能；若结构物在后续纤维布处发生反弹，周围的纤维布能够很好地阻止结构物飞出；然后通过运动伸缩杆将纤维布阵列结构拉出水面，实现对结构物的回收；通过运动伸缩杆水平竖直移动阵列结构并通过电机内部自带的伸缩杆锁止装置固定纤维布阵列结构。
15.2、通过本发明可实现入水末端结构物速度衰减，使得结构物无论是反射还是逐渐减速都停留于纤维布阵列结构内部，能够很好保护结构物及内部数据采集装置；实现弹道的末端控制增强结构物的弹道安全；通过启动卷扬机实现对结构物的回收及装置的修复。
16.3、本发明的自身结构以及其与试验模型之间的安装简易，拆解方便，修复简便，可通过提前的弹道预估合理选择装置的布置位置，起到保护作用。使用本装置能够避免潜入深水中对结构物进行回收等系列操作，很好得保障操作者的安全。
附图说明
17.在附图中：
18.图1为本发明所述的用于高速入水弹道末端速度衰减及结构物回收装置的立体结构剖面示意图；
19.图2为本发明缓冲装置局部放大图；
20.图3为第一层纤维布连接示意图；
21.图4为铝蜂窝示意图；
22.图5为两层纤维布之间周向围布示意图。
23.其中，1-水池，2-电机，3-运动伸缩杆，4-水池壁面滑道，5-纤维布阵列结构，6-角度调节伸缩杆，7-阵列支撑柱，8-底层环形主体管，9-一层环形主体管，10-二层环形主体管，11-三层环形主体管，12-合页结构，13-接地支撑柱，14-固定片，15-滑轮，16-鼓形弹簧，17-纤维布，18-环形圈，19-铝蜂窝结构，20-外围纤维布。
具体实施方式
24.具体实施方式一：参见图1-5说明本实施方式。本实施方式所述的用于高速入水弹道末端速度衰减及结构物回收装置，包括电机2、运动伸缩杆3、水池壁面滑道4和纤维布阵列结构5，所述水池壁面滑道4沿水池1的侧壁和底部设置，所述纤维布阵列结构5沿水池壁面滑道4移动，所述纤维布阵列结构5包括底层环形主体管8和活动环形主体管结构，活动环形主体管结构的一端通过合页结构12与底层环形主体管8铰接，另一端与底层环形主体管8间设置有角度调节伸缩杆6，通过电机驱动伸缩用于调整装置角度，所述活动环形主体管结构内设置有缓冲结构。
25.所述运动伸缩杆3通过电机2驱动伸缩，运动伸缩杆3的伸长与收缩使得纤维布阵列结构5实现沿水池壁面滑道4水平或竖直运动，所述角度调节伸缩杆6位于底层环形主体管8和活动环形主体管结构之间，通过调节伸缩部位高度，实现纤维布阵列结构5角度的改变，能够接住任意角度入水的结构物。
26.纤维布阵列结构5安装于水池1的壁面轨道4上，通过启动电机2，伸缩杆3的伸长部伸长与收缩使得纤维布阵列结构5实现水平、竖直沿轨道运动，并通过电机2内部的锁止装置实现纤维布阵列结构5的固定。
27.伸缩杆锁止装置位于电机2内部，锁止装置仅用于运动伸缩杆3伸长、收缩后的固定锁止装置可以只是一个齿轮限制伸缩杆的运动即可，具体可以参考实用新型专利：一种电机驱动的伸缩杆(申请号201620244880.1)。
28.所述活动环形主体管结构包括若干阵列支撑柱7、一层环形主体管9、二层环形主体管10和三层环形主体管11，所述一层环形主体管9、二层环形主体管10和三层环形主体管11通过若干阵列支撑柱7支撑，且从上至下相互平行排列。
29.所述一层环形主体管9和二层环形主体管10之间以及二层环形主体管10和三层环形主体管11之间均设置鼓形弹簧16和外围纤维布20，鼓形弹簧16一端直接焊接于每层环形主体管上，另一端引出圆形口与外围纤维布20上的环形圈18形成死扣，保证高速撞击时不滑脱。
30.所述一层环形主体管9内设置的缓冲结构为纤维布17。所述二层环形主体管10、三层环形主体管11和底层环形主体管8内设置的缓冲结构采用纤维布-铝蜂窝-纤维布的组合形式。
31.第一层的纤维布采用韧性一般的纤维布，高速运动的结构物能够较容易地穿透，然后撞击后续纤维布。后续几层的纤维布采用图4所示的铝蜂窝结构19搭配纤维布用于捕捉结构物，减小触碰纤维布发生反弹地可能性；所需铝蜂窝结构19的强度较低，避免结构物撞击后破坏结构物形状；所述的铝蜂窝搭配纤维布为纤维布-铝蜂窝-纤维布结构。四层环形主体管连接的纤维布从上至下强度韧性不断提高，能够在结构物高速撞击时达到减速效果。
32.纤维布阵列结构5的上三层结构通过合页结构12与底层环形主体管8连接，上三层结构可绕图2所示的合页结构12旋转，另一端通过伸缩杆3的支撑部将上三层与最底层相连，通过调节伸缩杆3支撑部高度，实现纤维布阵列结构5角度的改变，能够接住任意角度入水的结构物。
33.纤维布阵列结构5的底层环形主体管8焊有接地支撑柱13，通过焊接的固定片14、轮轴与滑轮15连接，所述滑轮15沿水池壁面滑道4移动，便于纤维布阵列结构5的水平或竖直运动。
34.所述纤维布阵列结构5由四层缓冲结构组成，上下层环形主体管之间通过阵列支撑柱7连接，阵列支撑柱7特定位置攻有螺纹，每层环形主体管通过螺纹与阵列支撑柱7相连，三个环形主体管通过螺母进行固定。
35.如图5所示，为了预防结构物反弹掉出纤维布阵列结构5，每两层纤维布之间即在支撑柱内侧围有纤维布20。所述上下层结构之间，运用阵列支撑柱限制，围有一圈韧性良好的外围纤维布20，外围纤维布20布置于阵列支撑柱7内侧，在阵列支撑柱7处通过缝纫并配合粘结剂固定。该外围纤维布20的上下边连接鼓形弹簧16与上下层的环形主体管相连。
36.环形主体管上的纤维布17的四周均匀缝制布条，并配合粘结剂使布条与纤维布两者紧密相连，缝纫密度需要保证足够大，布条在纤维布边缘留一能穿过环形圈18的小缝。
37.鼓形弹簧16的一端焊接至环形主体管上，另一端引出一圆圈与环形圈18形成死
扣，保证高速撞击时不滑脱。环形圈18通过布条上预留的小缝固定于纤维布17上；同理外围纤维布20上下边也通过上述方法连接环形圈18，再连接鼓形弹簧16与上下层的环形主体管相连。
38.结构物高速入水时，在弹道末端高速撞击本发明所设计的结构，穿透第一层纤维布，撞击后续纤维布，多层圆形纤维布的拦截以及鼓形弹簧非线性的应力应变特性，使得结构物高速撞击对弹簧伸长影响减弱，纤维布受力均匀且承载力强，大大地消耗了结构物的动能；若结构物在后续纤维布处发生反弹，周围的纤维布能够很好地阻止结构物飞出；然后通过运动伸缩杆将纤维布阵列结构拉出水面，实现对结构物的回收；通过运动伸缩杆水平竖直移动阵列结构并通过电机内部自带的伸缩杆锁止装置固定纤维布阵列结构。
39.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。