CN105758442A - 发射回收一体化空气炮实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发射回收一体化空气炮实验装置。该空气炮实验装置利用气体膨胀做功的方法来推动弹丸，以更好地模拟弹丸发射时的过载环境，真实地反映弹丸的过载情况。该空气炮实验装置主要由空气炮炮筒、环形预压室、空气炮支撑架、测量堵头、泄压阀炮门、弹簧泄压室、试验发动机、闭锁器、滑轨、夹紧环、破膜片、卸压孔、电磁阀以及气垫盖组成。利用空气压缩机向气罐充入一定量的气体，同时利用闭锁器将试验发动机锁住，当辅助段内压力足以克服闭锁力时，从而启动发动机，完成空气炮加速，均匀减速并最终停止，达到利用空气软回收的效果。本发明的空气炮实验装置活动部件少，结构简单可靠，并且容易安装拆卸，泄压速度快。

Description

发射回收一体化空气炮实验装置

技术领域

本发明涉及空气炮试验装置技术领域，具体而言涉及一种发射回收一体化空气炮实验装置，适用于模拟低过载的实验系统。

背景技术

火箭弹的发射过程中，火箭弹在刚出炮口往往就会发生爆炸。这种情况对理论上计算发射过载影响不大，但是在实际的发射过载往往对固体推进剂，尤其是对存在微裂纹的固体推进剂影响较大，所以要对发射过载环境下的固体推进剂进行检测。目前，实弹检测是一种通用的方式，但这样的检测会极大地浪费时间、财力，效率低下，特别是在多复杂的发射现场环境下，很难对失败的实弹实验进行全面分析。所以急需一种满足上述要求的火箭弹发射模拟试验装置。

目前，国内外相关研究和试验非常少，用于模拟火箭弹发射过载的研究则更少。现有的模拟方式是将气体储存在一个高压气罐里，然后通过管道进行输送，通过气体压力将火箭弹发射出去。传统的气体炮就是使用压缩气体代替火药燃烧产生的高压气体完成发射弹丸，试验件随着弹丸在身管内一起加速运动，从而达到了发射过载的目的。由于高温高压气体非常危险，实验过程中需要一种装置能够保证实验系统的安全，因此高压气体泄压装置的研究显得尤为重要。传统的空气炮使用水管沙箱综合回收装置来保证发动机能够在室内安全回收。例如自炮口飞出的实验弹飞抵阻尼水管后，首先撞开前封水塑料布,水管中的水在撞击压力作用下,一部分阻尼弹体的运动,另一部分受挤压将前管口被撞开的塑料布撕碎而逆实验弹的运动方向喷出,这样由于弹水相对运动速度的加大而提供了附加阻尼力。同时,由于水的不可压缩性,弹的入水撞击压力传递到水管后口,将后封水塑料布剪开,则另一部分水向后喷出，其喷出速度近于弹的阻尼运动速度。另一种回收装置是沙箱收弹器，假定沙箱足够的厚，弹体不可能穿过此沙箱，在这种情况下弹体穿人沙箱的过程就是能量交换的过程，即弹体的动能等于弹体克服沙箱阻力所做的功，由于弹体进人沙箱必然使弹体临区的沙被压的逐渐密实，从而使沙箱中的沙给弹体的运动阻力随着弹体在沙箱中运动距离的加大而加大。

然而，前述现有技术中的两种回收装置结构复杂，而且若想把弹体速度阻尼到零，所需水管长度根本无法适应实验室内使用的需要。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、安全可靠的发射回收一体化空气炮实验装置，适用于模拟空气炮低过载实验。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本发明提出一种发射回收一体化空气炮实验装置，包括：空气炮炮筒、环形预压室、空气炮支撑架、测量堵头、泄压阀炮门、弹簧泄压室、试验发动机、闭锁器、滑轨、夹紧环、破膜片、卸压孔、电磁阀以及气垫盖，其中：空气炮炮筒为薄壁型圆筒，圆筒中间部位均匀分布着若干个卸压孔以及若干个测量孔。环形预压室为一圆筒，焊接于空气炮的加速度段上，与加速度同轴，通过环形预压室的身管上的侧孔与加速度段的身管相连。空气炮支撑架是由不锈钢焊接而成，下端有转动轴，可以在滑轨上运动，测量堵头通过螺纹连接对称安装在空气炮炮筒的身上。弹簧泄压室通过泄压阀炮门安装在缓冲段末端。试验发动机初始位置是利用闭锁器上的闭锁活塞的作用下卡在发动机的固定槽中。闭锁器分别安装在辅助段和减速段的管壁上，破膜片安装在夹紧环之间。气垫盖为圆柱状，并且设有专门的固定槽，利用闭锁器上的闭锁活塞固定住气垫盖。卸压孔设在空气炮泄压段并且环绕于空气炮炮筒上。电磁阀通过螺纹与波纹管相连，并且外接24V的电源。

由以上技术方案可知，利用本发明提出的发射回收一体化空气炮实验装置，实验开始前，利用空气压缩机向气罐充入一定量的气体，同时利用闭锁器将试验发动机锁住，当辅助段内压力足以克服闭锁力时，从而启动发动机，完成空气炮加速，均匀减速并最终停止，达到利用空气软回收的效果。本实验装置活动部件少，并且容易安装拆卸，泄压速度快，尤其适用于室内低过载实验发动机的模拟，能够更好地研究固体推进剂在发射低过载环境中的应变特性，适用范围广。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

1原理简单，零件少，便于加工和装配，成本低；

2结构简单，安全可靠，泄压速度快，能够反复模拟试验发动机发射情况；

3空气炮尾部安装弹簧泄压室结合泄压孔，能够确保快速泄压，安全高效。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是根据本发明某些实施例的发射回收一体化空气炮实验装置的总体结构示意图。

图2是根据本发明某些实施例的发射回收一体化空气炮实验装置的具体部位的结构示意图。

图3是根据本发明某些实施例的发射回收一体化空气炮实验装置的空气炮炮管的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1，图2和图3，根据本发明的实施例，一种发射回收一体化空气炮实验装置，包括空气炮炮筒1，环形预压室2，空气炮支撑架3，测量堵头4，泄压阀炮门5，弹簧泄压室6，试验发动机7，闭锁器8，滑轨9，夹紧环10，破膜片11，气垫盖12，卸压孔13，空气压缩机14，电磁阀15，气罐16，波纹管17。

空气炮炮筒1为薄壁型圆筒，圆筒中间部位均匀环绕有若干个卸压孔以及测量孔。

环形预压室2为一圆筒，焊接于空气炮的加速度段上，与加速度段方向同轴。加速度段开窗与预压室2连为一体。

支撑架3是由不锈钢焊接而成，下端有转动轴，滚轮套在转动轴上，可以在滑轨9上运动。

测量堵头4通过螺纹连接对称安装在空气炮炮筒1身上。

弹簧泄压室6通过泄压阀炮门5安装在缓冲段末端。

试验发动机7尾部设计了环形固定槽，目的在于利用闭锁器8上的闭锁活塞固定试验发动机7的初始位置。

闭锁器8通过螺栓连接分别安装在辅助段和减速段上。

夹紧环10分为公夹紧环和母夹紧环两部分，呈圆环状，通过螺栓连接一起。同时母夹紧环与空气炮炮筒1连接。

破膜片11安装在夹紧环10的公夹紧环和母夹紧环之间。

气垫盖12为圆柱状，并且设有专门的固定槽，利用闭锁器8上的闭锁活塞固定住气垫盖12。

卸压孔13设在空气炮泄压段并且环绕于空气炮炮筒1上。

电磁阀15通过螺纹与波纹管17相连，并且外接24V的直流电源。

优选地，试验发动机7与气垫盖12之间设置有用于缓冲试验发动机7高速运动带来冲撞能量的气垫。

在实验前，使用闭锁器8固定试验发动机7，同时往环形预压室2里充气，达到预定值停止充气。实验开始后，使用空气压缩机14往气罐16充入一定量的气体，打开电磁阀15向辅助段通一定量的空气，当辅助段内压力足以克服闭锁力时，闭锁器8打开从而启动试验发动机7。环形预压室2与气罐16连成一整体，当试验发动机7滑过加速段开窗，环形预压室2内的气体迅速进入加速段并推动试验发动机7加速。试验发动机7在加速段末端达到所需速度。泄压段主要用于泄除试验发动机7后端的气体，避免试验发动机7因加速过度等原因造成二次损伤。在试验发动机7未进入气垫段前，其压力与环境压力相同；缓冲段在试验发动机7内亦充入压缩气体，其左侧的气垫盖12使用闭锁器8闭锁。当高速运动的试验发动机7头部进入气垫段后，气垫段相对处于密封状态。进一步运动的发动机对气垫进行压缩，当气垫段内的压力与缓冲段预加压力相等时，缓冲段左侧气垫盖12向缓冲段运动。试验发动机7与气垫盖12之间的气垫，可有效避免高速运动的发动机与其他零部件相碰撞造成试验发动机7的损坏。弹簧泄压室6与缓冲段共同作用，维持缓冲段内压力相对不变，从而近似使得试验发动机7在缓冲段内均匀减速并最终停止，达到利用空气软回收的效果。

本发明的发射回收一体化空气炮实验装置，通过利用空气压缩机向气罐充入一定量的气体，同时利用闭锁器将试验发动机锁住，当辅助段内压力足以克服闭锁力时，从而启动发动机，完成空气炮加速，均匀减速并最终停止，达到利用空气软回收的效果。本发明的发射回收一体化空气炮实验装置活动部件少，并且容易安装拆卸，泄压速度快，尤其适用于室内低过载实验发动机的模拟，能够更好地研究固体推进剂在发射低过载环境中的应变特性，适用范围广。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (4)

1.一种发射回收一体化空气炮实验装置，其特征在于，包括：空气炮炮筒(1)，环形预压室(2)，空气炮支撑架(3)，测量堵头(4)，泄压阀炮门(5)，弹簧泄压室(6)，试验发动机(7)，闭锁器(8)，滑轨(9)，夹紧环(10)，破膜片(11)，气垫盖(12)，卸压孔(13)，空气压缩机(14)，电磁阀(15)，气罐(16)，波纹管(17)，其中：

空气炮炮筒(1)为薄壁型圆筒，圆筒中间部位均匀环绕有若干个卸压孔以及测量孔；

环形预压室(2)为一圆筒，焊接于空气炮的加速度段上，并且与空气炮的加速度段方向同轴，空气炮的加速度段设有开窗，与预压室(2)连为一体；

支撑架(3)的下端有转动轴，转动轴上设有滚轮，套在转动轴上，该滚轮可在滑轨(9)上运动；

测量堵头(4)通过螺纹对称地安装在空气炮炮筒(1)身上；

弹簧泄压室(6)通过泄压阀炮门(5)安装在空气炮的缓冲段的末端；

试验发动机(7)的尾部设有环形固定槽，用于利用闭锁器(8)上的闭锁活塞固定试验发动机(7)的初始位置；

闭锁器(8)通过螺栓连接安装在空气炮的辅助段和减速段上；

夹紧环(10)呈圆环状，包括公夹紧环和母夹紧环两部分，通过螺栓连接一起，同时母夹紧环与空气炮炮筒(1)连接；

破膜片(11)安装在夹紧环(10)的公夹紧环和母夹紧环之间；

气垫盖(12)呈圆柱状，并且设有固定槽，用于利用闭锁器(8)上的闭锁活塞固定住气垫盖(12)；

卸压孔(13)设在空气炮的泄压段并且环绕于空气炮炮筒(1)上；

电磁阀(15)通过螺纹与波纹管(17)相连，并且外接电源；

空气压缩机(14)经由气罐(16)与波纹管(17)相连，并且空气压缩机(14)产生的压缩空气进入气罐(16)内缓冲后，进入波纹管(17)。

2.根据权利要求1所述的发射回收一体化空气炮实验装置，其特征在于，所述试验发动机(7)与气垫盖(12)之间设置有用于缓冲试验发动机(7)高速运动带来冲撞能量的气垫。

3.根据权利要求1所述的发射回收一体化空气炮实验装置，其特征在于，所述电磁阀(15)外接的电源为24V直流电源。

4.一种利用权利要求1所述的发射回收一体化空气炮实验装置的发射回收一体化空气炮实验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在实验前，使用闭锁器(8)固定试验发动机(7)的初始位置，同时向环形预压室(2)中充气，达到预定值时停止充气；

实验开始后，使用空气压缩机(14)往气罐(16)充入一定量的气体，打开电磁阀(15)向空气炮的辅助段通入空气，当辅助段内压力足以克服闭锁力时，闭锁器(8)打开从而启动试验发动机(7)；

环形预压室(2)与气罐(16)连成一整体，当试验发动机(7)滑过加速段开窗时，环形预压室(2)内的气体迅速进入加速段并推动试验发动机(7)加速；试验发动机(7)在加速段末端达到所需速度；空气炮的泄压段用于泄除试验发动机(7)末端的气体；

在试验发动机(7)未进入气垫段前，其压力与环境压力相同；缓冲段在试验发动机(7)内亦充入压缩气体，其左侧的气垫盖(12)使用闭锁器(8)闭锁；当高速运动的试验发动机(7)头部进入气垫段后，气垫段相对处于密封状态；进一步运动的试验发动机(7)对气垫进行压缩，当气垫段内的压力与缓冲段预加压力相等时，缓冲段左侧气垫盖(12)向缓冲段运动；

弹簧泄压室(6)与空气炮的缓冲段共同作用，维持缓冲段内压力相对不变，从而近似使得试验发动机(7)在缓冲段内均匀减速并最终停止，达到利用空气软回收的结果。