CN102908737B

CN102908737B - 一种超远程高压脉冲水炮

Info

Publication number: CN102908737B
Application number: CN201210389843.6A
Authority: CN
Inventors: 邢彤
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2032-10-15
Also published as: CN102908737A

Abstract

一种超远程高压脉冲水炮，包括蓄能器和水炮，油箱的出油口通过液压泵、单向阀与三位四通换向阀连接，油箱的回油口通过溢流阀与三位四通换向阀连接，三位四通换向阀通过插装单向阀与单出杆油缸的无杆腔连通，单出杆油缸的活塞杆的另一端安装在连接杆的一端，连接杆与活塞杆垂直布置，连接杆的另一端安装用以带动活塞向无杆腔移动的加载重块，单出杆油缸的有杆腔与气液缸的液体腔连通，气液缸的气体腔的进出气口通过安全阀、压力继电器与蓄能器连接，气液缸的气体腔的进出气口同时与吸气阀、气动梭阀和空气滤清器连接。本发明射程较长。

Description

一种超远程高压脉冲水炮

技术领域

本发明涉及水炮，尤其是一种远程水炮。

背景技术

中国的城市化步伐在加快，大中城市二十层以上的高楼林立，高楼层消防是重大课题。现装备的消防水炮（枪）性能不足，只能打到三四十米高，无法进行有效的外部压制，内攻时，英勇的消防队员付出了较大的伤亡代价。因此，我国迫切需要远程大威力消防水炮。

现有的远程水炮存在的技术缺陷：射程较短。

发明内容

为了克服已有水炮的射程较短的不足，本发明提供一种充气速度快、成本低、射程较长的超远程高压脉冲水炮。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超远程高压脉冲水炮，包括蓄能器和水炮，所述水炮包括上部炮体、锥形容器和射水缸，所述蓄能器通过第一高压球阀与所述射水缸的下部空气腔连通，所述射水缸上安装锥形容器，所述锥形容器的上端与炮体连通，所述锥形容器上连接进水机构，所述快超远程高压脉冲水炮还包括油箱、单出杆油缸和气液缸，所述油箱的出油口通过液压泵、单向阀与三位四通换向阀连接，所述油箱的回油口通过溢流阀与三位四通换向阀连接，所述三位四通换向阀通过插装单向阀与所述单出杆油缸的无杆腔连通，所述单出杆油缸的活塞杆的另一端安装在连接杆的一端，所述连接杆与活塞杆垂直布置，所述连接杆的另一端安装用以带动活塞向无杆腔移动的加载重块，所述单出杆油缸的有杆腔与所述气液缸的液体腔连通，所述气液缸的气体腔的进出气口通过安全阀、压力继电器与所述蓄能器连接，所述气液缸的气体腔的进出气口同时与吸气阀、气动梭阀和空气滤清器连接。

进一步，所述单出杆油缸的有杆腔与二位二通换向阀连接，所述二位二通换向阀与所述三位四通换向阀连接。

更进一步，所述单出杆油缸的内径大于所述气液缸的内径。

所述气动梭阀连接用于输入剩余高压气体的手动球阀，所述手动球阀通过第二高压球阀与所述射水缸的下部空气腔连通。

所述第一高压球阀和第二高压球阀均与减压阀连通，所述减压阀与附加蓄能器的进出口连通，所述附加蓄能器的进出口同时通过附加安全阀、附加压力继电器与所述气液缸的气体腔的进出气口连通。

所述第一高压球阀有两个，且两个高压球阀串联。

所述进水机构包括注水阀、水泵和水箱，所述水箱的出水口上安装水泵，所述水泵与注水阀连接。

本发明的有益效果主要表现在：射程较长。

附图说明

图1是超远程高压脉冲水炮的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1，一种超远程高压脉冲水炮，包括蓄能器22和水炮，所述水炮包括上部炮体34、锥形容器33和射水缸32，所述蓄能器22通过第一高压球阀与所述射水缸32的下部空气腔连通，所述射水缸32上安装锥形容器33，所述锥形容器33的上端与上部炮体34连通，所述锥形容器33上连接进水机构，所述快超远程高压脉冲水炮还包括油箱1、单出杆单出杆油缸10和气液缸13，所述油箱1的出油口通过液压泵4、单向阀5与三位四通换向阀7连接，所述油箱1的回油口通过溢流阀6与三位四通换向阀7连接，所述三位四通换向阀7通过插装单向阀与8所述单出杆单出杆油缸10的无杆腔连通，所述单出杆单出杆油缸10的活塞杆的另一端安装在连接杆的一端，所述连接杆与活塞杆垂直布置，所述连接杆的另一端安装用以带动活塞向无杆腔移动的加载重块12，所述单出杆单出杆油缸10的有杆腔与所述气液缸13的液体腔连通，所述气液缸13的气体腔的进出气口通过安全阀20、压力继电器21与所述蓄能器22连接，所述气液缸13的气体腔的进出气口同时与吸气阀14、气动梭阀16和空气滤清器15连接。

进一步，所述单出杆单出杆油缸10的有杆腔与二位二通换向阀9连接，所述二位二通换向阀9与所述三位四通换向阀7连接。

更进一步，所述单出杆单出杆油缸10的内径大于所述气液缸13的内径。

所述气动梭阀16与连接用于输入剩余高压气体的手动球阀17，所述手动球阀17通过第二高压球阀31与所述射水缸32的下部空气腔连通。

所述第一高压球阀31和第二高压球阀均与减压阀28连通，所述减压阀28与附加蓄能器26的进出口连通，所述附加蓄能器26的进出口同时通过附加安全阀24、附加压力继电器25与所述气液缸13的气体腔的进出气口连通。

所述第一高压球阀有两个，且两个高压球阀29、30串联。

所述进水机构包括注水阀35、水泵36和水箱37，所述水箱的出水口上安装水泵，所述水泵与注水阀连接。

液压泵4由电机3驱动，所述连接杆上安装接近开关11，所述气液缸13的气体腔的进出气口与安全阀20之间的管道上安装第二手动球阀18、第三手动球阀19；所述蓄能器22的出口安装第四手动球阀23。

本实施例中，高压脉冲水炮有两个子系统，包括快速储能与剩余能量回收系统和水炮发射系统，高压脉冲水炮由蓄能器22提供能量。快速储能与剩余能量回收系统工作时，换向阀7右电磁铁得电，换向阀右位，压力油进入单出杆油缸10的下腔，将其上腔油压入气液缸13的下腔，压缩气液缸13上腔的空气，当气体压力超过安全阀20的充气压力时，气液缸13上腔的压缩气体被压入蓄能器22中。然后，换向阀7右电磁铁失电，换向阀中位，液压泵4卸荷，插装单向阀8开启，在加载重块的重力作用下，单出杆油缸10的下腔的液压油回到油箱，同时，气液缸13下腔的液压油进入到单出杆油缸10的上腔，气液缸通过空气过滤器15、气动梭阀16和吸气阀14将大气吸入气液缸13的上腔，当单出杆油缸10的活塞杆退回到位时，接近开关11发出信号，使换向阀7右电磁铁得电，开始下次蓄能过程。高能气体射流水炮发射后，射水缸32的下腔仍有一定的剩余压力，当高压球阀31打开后，射水缸32下腔的压缩气体经手动球阀17、梭阀16和吸气阀14进入气液缸13的上腔，并推动快速回油，从而实现能量回收。单出杆油缸10和气液缸13几个往复运动后，射水缸32下腔的剩余能量回收完成，其活塞下降到缸体的底部，缸内压力低于大气压力，气液缸13再吸气时不再从射水缸吸入，而是通过梭阀16和空气过滤器15从大气中吸取。经过多次对蓄能器22的充气过程后，当达到压力继电器21的设定压力时，换向阀7失电，泵卸荷，储能过程结束。长期工作后，由于泄漏造成气液缸13的活塞压气时不能到达最上端，开启二位二通换向阀9进行补油。另外，当液压缸10的内径大于气液缸13内径时，有增压作用，可使蓄能器22内的压力高于油源压力。

水炮发射系统工作时，需先打开手动球阀27，控制器控制高压球阀29和30先后开启关闭，一定体积的高能气体进入射水缸32的下腔，高能气体迅速膨胀推动活塞向上运动，将射水缸上腔的水体加速，当活塞加速运动结束时，高速水体经过上部炮管射出。发射完成后，水泵36开启向锥形容器33内注水，水量达到后，水泵关闭。高压球阀29和30是通过气动驱动器控制的，控制气体由蓄能器26经减压阀28提供。当蓄能器26内的压力降至压力继电器25的下限压力时，蓄能器26的充气提示灯开启，打开手动球阀23，经气体安全阀24，由储能与回收系统向蓄能器26充气，直至上限压力升高至压力继电器25的上限压力时，蓄能器26的充气结束提示灯开启，关闭手动球阀23。

超远程高压脉冲水炮的特色是：

1、超远程高压脉冲水炮是通过高能气体的瞬间爆发将气体的压力能转化为水体的动能，可以获得非常大的水流速度，射程比消防水炮能有大幅度提高。

2、超远程高压脉冲水炮的效率取决于气体蓄能过程和水体发射过程，发射过程时间非常短暂，能量损失小，剩余能量回收后比传统水炮的效率更高。

3、超远程高压脉冲水炮流速只取决于高能气体的能量多少，通过控制高能气体的体积来调节水炮流速，最大流速只是受到射水缸行程的限制。

4、尽管超远程高压脉冲水炮间歇发射水流，考虑到比消防水炮效率高，其输出水流的平均功率高于传统水炮。

5、实际使用时，超远程高压脉冲水炮则不受水源压力的影响。

Claims

1.一种超远程高压脉冲水炮，包括蓄能器和水炮，所述水炮包括上部炮体、锥形容器和射水缸，所述蓄能器通过第一高压球阀与所述射水缸的下部空气腔连通，所述射水缸上安装锥形容器，所述锥形容器的上端与炮体连通，所述锥形容器上连接进水机构，其特征在于：所述超远程高压脉冲水炮还包括油箱、单出杆油缸和气液缸，所述油箱的出油口通过液压泵、单向阀与三位四通换向阀连接，所述油箱的回油口通过溢流阀与三位四通换向阀连接，所述三位四通换向阀通过插装单向阀与所述单出杆油缸的无杆腔连通，所述单出杆油缸的活塞杆的另一端安装在连接杆的一端，所述连接杆与活塞杆垂直布置，所述连接杆的另一端安装用以带动活塞向无杆腔移动的加载重块，所述单出杆油缸的有杆腔与所述气液缸的液体腔连通，所述气液缸的气体腔的进出气口通过安全阀、压力继电器与所述蓄能器连接，所述气液缸的气体腔的进出气口同时与吸气阀、气动梭阀和空气滤清器连接。

2.如权利要求1所述的超远程高压脉冲水炮，其特征在于：所述单出杆油缸的有杆腔与二位二通换向阀连接，所述二位二通换向阀与所述三位四通换向阀连接。

3.如权利要求1或2所述的超远程高压脉冲水炮，其特征在于：所述单出杆油缸的内径大于所述气液缸的内径。

4.如权利要求1或2所述的超远程高压脉冲水炮，其特征在于：所述气动梭阀连接用于输入剩余高压气体的手动球阀，所述手动球阀通过第二高压球阀与所述射水缸的下部空气腔连通。

5.如权利要求4所述的超远程高压脉冲水炮，其特征在于：所述第一高压球阀和第二高压球阀均与减压阀连通，所述减压阀与附加蓄能器的进出口连通，所述附加蓄能器的进出口同时通过附加安全阀、附加压力继电器与所述气液缸的气体腔的进出气口连通。

6.如权利要求5所述的超远程高压脉冲水炮，其特征在于：所述第一高压球阀有两个，且两个高压球阀串联。

7.如权利要求1或2所述的超远程高压脉冲水炮，其特征在于：所述进水机构包括注水阀、水泵和水箱，所述水箱的出水口上安装水泵，所述水泵与注水阀连接。