[发明专利]一种基于高压轻气炮发射的垂直入水实验装置

说明书

一种基于高压轻气炮发射的垂直入水实验装置，属于入水超空泡实验技术领域。该实验装置的发射筒内装有弹托和弹体，缓冲机构、气室与发射筒刚性连接，发射筒在嵌入气室的部分开有两圈进气的通孔，发射筒的下部设有两圈排气的通孔，端部设有炮口缓冲器。连接管一端连接储气罐，另一端连接气室，在连接管上设有压力传感器。通过对高压气体流入发射筒进行流量控制，实现了弹体稳定安全高速发射，可以有效防止轻气炮出口排出高压气体，对平静水面的入水超空泡实验造成干扰；避免弹托进入实验水域，对实验造成干扰；缓冲机构和减震机构能够弱化弹体发射过程中产生的振动，避免了实验机构受到损伤；具有较高的可靠性、可操作性和安全性。

技术领域

本发明涉及一种基于高压轻气炮发射的垂直入水实验装置，属于入水超空泡实验技术领域。

背景技术

轻气炮是一种性能良好的高压动力装置，可以发射不同形状、材质的弹体，可以满足高速实验的要求，因而在入水超空泡实验中具有重要地位。

具有特殊外形的弹体，在高速发射入水后，会引起弹体表面附件流场压力的迅速降低，表面附件的水会汽化，形成空泡，当射速足够大时，形成完全包裹弹体的空泡，我们称之为超空泡。轻气炮装置常应用于高速、超高速发射实验中。

轻气炮装置利用高压气体作为动力，经过一系列的气体导管，将高压气体通入发射管中，可以发射不同形状、材质的弹体，使弹体高速发射，可以满足高速实验的要求。

传统的多通道式发射系统多通过一次性注入高压气体将弹体加速发射，由于其注入高压气体流量不易控制，而且相对于弹体高压气体流量具有不均匀性会对弹体产生干扰，造成弹体在发射筒内振动的影响，弹体加速发射之后，高压气体也会经由发射出口排出，高压气体的速度有可能是高于加速后的弹体的，并且由于出口处的扩张，高压气体会呈辐射状到达入水区域水面，使包括弹体入水区域的较大面积的水面产生波动，在进行平静水面入水超空泡实验时造成不利影响。一般实验用弹体的尺寸是不适合直接在发射管中发射的，因此多使用与发射管相匹配的弹托，弹体与弹托的分离问题，也会对实验造成干扰。

发明内容

本发明是为了解决高压轻气炮发射的垂直入水实验，当对发射筒注入高压气体时，气体流量不易控制，对弹体影响的不均匀性会导致弹体会发生振动，造成实验设备稳定性及损坏的问题；同时出口处高压气体有可能会对入水自由表面造成影响，对实验结果造成干扰的问题；弹体射出时的弹体与弹托分离问题。

本发明采用的技术方案是：一种基于高压轻气炮发射的垂直入水实验装置，它包括储气罐、连接管和由支撑架支撑的发射装置，所述连接管采用一号连接管、二号连接管、弯头、三号连接管、四号连接管、气动法兰球阀、转接管和软式连接管依次连接，所述发射装置包括气室、 缓冲机构、减震机构、发射筒和炮口缓冲器，所述支撑架通过横梁固定在实验平台上，与发射筒固定连接的减震机构设置在支撑架的桁架式支座上；所述发射筒内装有弹托和弹体，缓冲机构、气室与发射筒刚性连接，发射筒在嵌入气室的部分开有两圈进气的通孔，发射筒的下部设有两圈排气的通孔，端部设有炮口缓冲器；所述连接管一端的一号连接管连接储气罐，另一端的软式连接管连接气室，在四号连接管上设有压力传感器；在进行实验时，首先打开气动法兰球阀，储气罐中的高压气体进入气室，部分进入缓冲机构中形成的低压气体，推动弹托中的弹体下行逐步打开两圈进气的通孔，气室中的高压气体进入发射筒，高速推动弹托和弹体下行，当打开两圈排气的通孔排气时，发射筒端部的炮口缓冲器把弹托挡在发射筒内，仅把弹体发射出去。

所述通孔的数量为12个，分两层环形均布于发射筒嵌入气室部分的筒壁上；通孔的面积总和大于发射筒的横截面面积。

所述发射筒的出口端同样分两层环形均布有12个通孔，通孔的面积总和大于发射筒的横截面面积。

本发明具有以下优点如下：

一、通过对高压气体流入发射筒进行流量控制，实现了弹体稳定安全高速发射的过程，避免了弹体在发射筒内产生振动等影响；