[发明专利]一种超临界二氧化碳气体炮装置

说明书

本发明公开了一种超临界二氧化碳气体炮装置，包括主气室、炮管、弹托、弹体、抽真空装置、CO₂储气罐、弹体释放机构、弹托拦截装置、加热装置和底托；炮管后端套设有密封罩盖，其中心设有充气孔；主气室同轴套设在炮管前端的导气孔外周；CO₂储气罐能向主气室加注液态CO₂；加热装置能使主气室中的液态CO₂加热形成为超临界二氧化碳；弹体释放机构将主气室中的超临界二氧化碳，分别通过充气孔和导气孔，进入炮管后端内腔，从而推动弹托向前发射；底托用于支撑主气室和炮管。本发明利用二氧化碳从液态至超临界态的相态转变特性，从而实现更大功率密度的储能，发射周期短。同时，二氧化碳性质稳定，对储存和运输的环境要求低。

技术领域

本发明涉及一种气体炮装置，特别是一种超临界二氧化碳气体炮装置。

背景技术

气体炮是利用空气动力原理，以压缩气体为工作介质，由差压装置和可实现自动控制的快速排气阀瞬间将气体压力能转变成空气射流动力能并产生强大冲击力的装置，且气体炮具有高速发射弹体等载荷的能力，它的冲击加载可在固体材料中产生几百MPa至几百GPa的冲击波压力。气体压力能越大，瞬间排放的气流加速度越高，具有的空气射流动力能就越高，气体炮产生的冲击力也就越强大。利用气体炮爆炸瞬间排放高速气流的强大驱动力，易于实现高加速度冲击力学环境。由于上述特点，气体炮技术逐步在抢险救灾、紧急救援、部队日常训练等领域中得到应用。本设计以创新气体炮结构设计和应用前景为目标，旨在将气体炮应用于小型运载火箭发射。

现阶段运载火箭发射主要分为两种方式：热发射和冷发射。

热发射作为传统发射模式，具有以下特点：(1)结构简单，便于设计和大批量生产。(2)常温常压即可进行发射，对环境要求较低。(3)一种发射筒便可兼容多种运载火箭，具有较高的兼容性。(4)技术较为成熟，安全系数更高，承担风险较小。但热发射的缺点也是显而易见的：由于火箭直接在发射管或发射井内点火，高温高压的尾焰对于发射管或发射井的灼烧以及对相邻较近的地面设备的烧蚀危害是不可避免的，每次发射后都需要大量的经费来恢复发射设备。

冷发射作为新型发射方式，它所具有特点如下：(1)冷发射不再受到发射管的隔热问题困扰，因此冷发射筒不需要设置导焰道，对洲际导弹来说，可以把发射井设计的更加坚固。(2)导弹空中点火，意味着对发射筒的损伤会大幅度降低，这点尤其适合核潜艇发射导弹，发射后导弹再独立点火，对核潜艇强度要求可降低很多，同时对核潜艇使用寿命的延长也多有益处。(3)减少了导弹点火失败或者运转不正常时在发射筒自爆的风险。然而，现阶段的冷发射也具有不少缺点：首先现阶段冷发射多采用压缩空气或轻质气体来进行助推，但压缩空气由于气体特性，需要较大的空气压缩装置，并且准备时间较长，这就会导致发射周期的增长，无法跟上越来越快的战场节奏。而轻质气体由于其气体性质的不稳定，极易发生爆炸风险，对于储存和运输的环境要求较高，很多情况并不能满足其要求，这就导致了其适用性的降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种超临界二氧化碳气体炮装置，该超临界二氧化碳气体炮装置利用二氧化碳从液态至超临界态的相态转变特性，从而实现更大功率密度的储能，发射周期短。同时，二氧化碳性质稳定，对储存和运输的环境要求低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种超临界二氧化碳气体炮装置，包括主气室、炮管、弹托、弹体、抽真空装置、CO₂储气罐、弹体释放机构、弹托拦截装置、加热装置和底托。

弹托密封滑动式布设在炮管内腔中，弹托的前端放置所述弹体。

炮管的后端套设有密封罩盖，密封罩盖与弹托之间的炮管内腔称为炮管后端内腔；密封罩盖中心设置有与炮管后端内腔相连通的充气孔。

炮管的前端安装所述弹托拦截装置，弹托拦截装置用于阻拦弹托，使弹体与弹托分离后发射。