CN108844420A - 一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及动态性能测试技术领域，具体涉及一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置。包括底部支架部分、中央气室动力部分和顶部水箱部分。底部支架部分为矩形框架结构，位于装置底部；中央气室动力部分位于底部支架部分内部；顶部水箱部分为框架容器结构，位于中央气室动力部分正上方，通过顶部水箱部分的下底方框固定于底部支架部分的支架上沿处；本发明可提供稳定的气动驱动方式，可通过调节高压气瓶内部的气压从而实现对子弹速度的可控调整，并且顶部的子弹回收箱可有效地对子弹进行回收，防止造成损伤，同时减少实验结束时清理难度。
Description
技术领域
本发明涉及动态性能测试技术领域，具体涉及一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置。
背景技术
在水下发射方面，国外相较国内起步较早，成果较多，多用于军事用途。特别在武器装备潜射导弹等的水下发射方面，有很多突出研究。因此现代国防科技中，水下武器的发展越来越成为关注重点。目前国际上公开的武器装备，如俄罗斯RSM-51M1、3M-4Club-S等潜射导弹，在导弹发射时尾部离筒后的强烈水气交互作用会在筒口部分和运行过程中形成气泡，这些气泡无论是对发射平台还是对导弹运行都有很多不利的影响。因此在研制水下潜射导弹时，都要对其在水中发射时以及运行过程中气泡的产生原因和运动规律进行研究和分析，最大程度上避免气泡对平台和导弹本身的不利影响。因此，建立模拟实验是简单有效、直接可靠的一种途径。
查询中国专利数据库，申请号为CN201510690568.5的专利，一种水下发射装置。该装置采用动力源压缩弹簧组件、弹簧组件弹射发射件的方式，其发射方式不稳定，弹簧组件寿命较短。申请号为CN201420049656.8的专利，一种水下清管物体发射装置。该装置为使水下物体获得很高的运动速度，其轴向尺寸较长，所需水下环境尺寸较大，且成本较大。
发明内容
本发明的目的在于提供结构简单、尺寸适中、可控性高、驱动方式稳定、适用范围广、安全性能好以及便于观测的一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置。
本发明的目的是这样实现的：
一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置，包括底部支架部分、中央气室动力部分和顶部水箱部分。底部支架部分为矩形框架结构，位于装置底部；中央气室动力部分位于底部支架部分内部，中央气室动力部分的位置固定座3-7与底部支架部分的支架底座2-1通过螺栓连接；顶部水箱部分为框架容器结构，位于中央气室动力部分正上方，通过顶部水箱部分的下底方框4-1固定于底部支架部分的支架上沿2-4处连接顶部水箱部分与底部支架部分。
底部支架部分，包括支架底座2-1、支架立柱2-2、支架腰线2-3和支架上沿2-4；其中，支架底座2-1是由四个支架底座角钢通过焊接而形成的稳定矩形框，且开口方向指向上方外测；四个支架立柱2-2的底端分别与支架底座2-1的四个直角顶点处焊接而连接；支架腰线2-3是由四个支架腰线角钢通过焊接而形成的稳定矩形框，且开口方向指向下方内测；支架腰线2-3焊接在支架立柱2-2外围的的上端1/3处；支架上沿2-4是由四个支架上沿角钢通过焊接而形成的稳定矩形框；支架上沿2-4的四个直角顶点处分别与四个支架立柱2-2的顶端焊接而连接，且开口方向指向上方内测。
中央气室动力部分，包括两组安装架竖向支撑、两组气炮安装架以及气炮主体部分；其中，每个安装架竖向支撑由两个安装架竖向角钢3-1分别与支架底座2-1通过焊接连接，构成两组安装架竖向支撑；每个气炮安装架由两个气炮安装腰线短角钢3-2和两个气炮安装腰线长角钢3-3通过焊接而成，构成两组气炮安装架，两组气炮安装架分别与两组安装架竖向支撑的顶端焊接连接；气炮主体部分包括固定连杆3-4、固定轴3-5、轴承座A3-6、位置固定座3-7、高压气瓶3-8、气室部分3-9、发射管3-10、垂直底座3-11、发射管夹具A3-12、发射管夹具B3-13、转轴连接座A3-14、转轴连接座B3-15、轴承座B3-16以及转轴3-17；两个轴承座A3-6分别通过螺栓连接于两组安装架竖向支撑的安装架竖向角钢3-1侧面，固定轴3-5两端插入轴承座A3-6，固定连杆3-4的中部穿过固定轴3-5；发射管3-10由上至下位于气炮主体部分中心轴线位置，是非变径管道形状；发射管3-10中部位置为发射管夹具A3-12和发射管夹具B3-13，两者通过螺栓连接并将发射管3-10夹在中间固定；发射管3-10中间偏下位置为轴承座B3-16，轴承座B3-16位于两组气炮安装架顶部的气炮安装腰线长角钢3-3平面上，轴承座B3-16与气炮安装腰线长角钢3-3通过螺栓连接，转轴3-17两端插入轴承座B3-16中，转轴3-17中段由转轴连接座A3-14和转轴连接座B3-15夹紧；发射管3-10底部位置为气室部分3-9，发射管3-10与气室部分3-9通过螺栓连接；气室部分3-9下方为高压气瓶3-8，气室部分3-9与高压气瓶3-8通过法兰盘螺栓连接；高压气瓶3-8侧面为位置固定座3-7，位置固定座3-7与固定连杆3-4底部通过螺栓连接；气炮主体部分的垂直底座3-11由上至下分别与发射管3-10、发射管夹具B3-13、转轴连接座B3-15和位置固定座3-7通过螺栓连接，将发射管3-10、发射管夹具B3-13、转轴连接座B3-15和位置固定座3-7稳定固定于垂直底座3-11上，并使发射管3-10与垂直底座3-11轴向平行。
顶部水箱部分，包括下底方框4-1、水箱腰线4-2、竖边等边角钢4-3、钢化玻璃4-4、上沿方框4-5、水箱底4-6、圆柱形防水帽4-7、防水帽夹片4-8、子弹回收箱4-9以及球塞4-10；其中，下底方框4-1由四个下底等边角钢焊接而成，下底方框4-1的四个直角顶点通过焊接连接于竖边等边角钢4-3底部；水箱腰线4-2是由四个腰线等边角钢通过焊接而形成的稳定矩形框，且开口方向指向上方外测，水箱腰线4-2焊接在竖边等边角钢4-3的中下部，并且在底部支架部分与顶部水箱部分对接时水箱腰线4-2和支架上沿2-4完美对接；上沿方框4-5是由四个上沿等边角钢通过焊接而形成的稳定矩形框，上沿方框4-5的四个直角顶点通过焊接连接于竖边等边角钢4-3顶部；竖边等边角钢4-3之间均安装有钢化玻璃4-4，两者通过胶粘连接在一起；水箱底4-6位于顶部水箱部分的最下方，水箱底4-6由四块底板通过焊接而成，并且在水箱底4-6几何中心处留有方形孔，方形孔下方焊接有一个凸台，凸台下方有一个圆柱形防水帽4-7，凸台与圆柱形防水帽4-7通过螺纹连接，圆柱形防水帽4-7下方有防水帽夹片4-8，圆柱形防水帽4-7与防水帽夹片4-8通过法兰盘螺栓连接；球塞4-10堵塞在出水口处；子弹回收箱4-9位于上沿方框4-5的上方，子弹回收箱4-9内部设置有防止击穿的缓冲粘性材料。
本发明的有益效果在于：
1.本发明采用气动驱动的方式，驱动方式稳定，同时高压气瓶内部的气压可以调节，从而实现对子弹速度的可控调整；
2.通过在顶部水箱部分的上沿方框上放置子弹回收箱的方式，可有效地对子弹进行回收，防止子弹在水箱中来回反弹对钢化玻璃造成损伤，同时避免了子弹落入顶部水箱底部，减少实验结束时清理难度；
3.本发明主要采用角钢焊接框架结构，结构稳定性好，尺寸适中，成本较低。
附图说明
图1为一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置整体结构示意图；
图2为本发明底部支架部分结构示意图；
图3(a)为本发明中央气室动力部分结构示意图；
图3(b)为本发明中央气室动力部分结构示意图；
图3(c)为本发明中央气室动力部分结构示意图；
图4为本发明顶部水箱部分结构示意图；
图5为本发明球塞示意图；
图6为本发明子弹回收箱示意图；
图7为本发明防水帽夹片示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
图1为一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置整体结构示意图。包括底部支架部分、中央气室动力部分和顶部水箱部分；底部支架部分为矩形框架结构，位于装置底部；中央气室动力部分位于底部支架部分内部，中央气室动力部分的位置固定座3-7与底部支架部分的支架底座2-1通过螺栓连接；顶部水箱部分为框架容器结构，位于中央气室动力部分正上方，通过顶部水箱部分的下底方框4-1固定于底部支架部分的支架上沿2-4处连接顶部水箱部分与底部支架部分。
图2为本发明底部支架部分结构示意图。包括支架底座2-1、支架立柱2-2、支架腰线2-3和支架上沿2-4；其中，支架底座2-1是由四个支架底座角钢通过焊接而形成的稳定矩形框，且开口方向指向上方外测；四个支架立柱2-2的底端分别与支架底座2-1的四个直角顶点处焊接而连接；支架腰线2-3是由四个支架腰线角钢通过焊接而形成的稳定矩形框，且开口方向指向下方内测；支架腰线2-3焊接在支架立柱2-2外围的的上端1/3处；支架上沿2-4是由四个支架上沿角钢通过焊接而形成的稳定矩形框；支架上沿2-4的四个直角顶点处分别与四个支架立柱2-2的顶端焊接而连接，且开口方向指向上方内测。
图3(a)、图3(b)以及图3(c)为本发明中央气室动力部分结构示意图。包括两组安装架竖向支撑、两组气炮安装架以及气炮主体部分；其中，每个安装架竖向支撑由两个安装架竖向角钢3-1分别与支架底座2-1通过焊接连接，构成两组安装架竖向支撑；每个气炮安装架由两个气炮安装腰线短角钢3-2和两个气炮安装腰线长角钢3-3通过焊接而成，构成两组气炮安装架，两组气炮安装架分别与两组安装架竖向支撑的顶端焊接连接；气炮主体部分包括固定连杆3-4、固定轴3-5、轴承座A3-6、位置固定座3-7、高压气瓶3-8、气室部分3-9、发射管3-10、垂直底座3-11、发射管夹具A3-12、发射管夹具B3-13、转轴连接座A3-14、转轴连接座B3-15、轴承座B3-16以及转轴3-17；两个轴承座A3-6分别通过螺栓连接于两组安装架竖向支撑的安装架竖向角钢3-1侧面，固定轴3-5两端插入轴承座A3-6，固定连杆3-4的中部穿过固定轴3-5；发射管3-10由上至下位于气炮主体部分中心轴线位置，是非变径管道形状；发射管3-10中部位置为发射管夹具A3-12和发射管夹具B3-13，两者通过螺栓连接并将发射管3-10夹在中间固定；发射管3-10中间偏下位置为轴承座B3-16，轴承座B3-16位于两组气炮安装架顶部的气炮安装腰线长角钢3-3平面上，轴承座B3-16与气炮安装腰线长角钢3-3通过螺栓连接，转轴3-17两端插入轴承座B3-16中，转轴3-17中段由转轴连接座A3-14和转轴连接座B3-15夹紧；发射管3-10底部位置为气室部分3-9，发射管3-10与气室部分3-9通过螺栓连接；气室部分3-9下方为高压气瓶3-8，气室部分3-9与高压气瓶3-8通过法兰盘螺栓连接；高压气瓶3-8侧面为位置固定座3-7，位置固定座3-7与固定连杆3-4底部通过螺栓连接；气炮主体部分的垂直底座3-11由上至下分别与发射管3-10、发射管夹具B3-13、转轴连接座B3-15和位置固定座3-7通过螺栓连接，将发射管3-10、发射管夹具B3-13、转轴连接座B3-15和位置固定座3-7稳定固定于垂直底座3-11上，并使发射管3-10与垂直底座3-11轴向平行。
图4为本发明顶部水箱部分结构示意图。顶部水箱部分，包括下底方框4-1、水箱腰线4-2、竖边等边角钢4-3、钢化玻璃4-4、上沿方框4-5、水箱底4-6、圆柱形防水帽4-7、防水帽夹片4-8、子弹回收箱4-9以及球塞4-10；其中，下底方框4-1由四个下底等边角钢焊接而成，下底方框4-1的四个直角顶点通过焊接连接于竖边等边角钢4-3底部；水箱腰线4-2是由四个腰线等边角钢通过焊接而形成的稳定矩形框，且开口方向指向上方外测，水箱腰线4-2焊接在竖边等边角钢4-3的中下部，并且在底部支架部分与顶部水箱部分对接时水箱腰线4-2和支架上沿2-4完美对接；上沿方框4-5是由四个上沿等边角钢通过焊接而形成的稳定矩形框，上沿方框4-5的四个直角顶点通过焊接连接于竖边等边角钢4-3顶部；竖边等边角钢4-3之间均安装有钢化玻璃4-4，两者通过胶粘连接在一起；水箱底4-6位于顶部水箱部分的最下方，水箱底4-6由四块底板通过焊接而成，并且在水箱底4-6几何中心处留有方形孔，方形孔下方焊接有一个凸台，凸台下方有一个圆柱形防水帽4-7，凸台与圆柱形防水帽4-7通过螺纹连接，圆柱形防水帽4-7下方有防水帽夹片4-8，圆柱形防水帽4-7与防水帽夹片4-8通过法兰盘螺栓连接；球塞4-10堵塞在出水口处；子弹回收箱4-9位于上沿方框4-5的上方，子弹回收箱4-9内部设置有防止击穿的缓冲粘性材料。
图5为本发明球塞示意图。
图6为本发明子弹回收箱示意图。
图7为本发明防水帽夹片示意图。
本发明的技术方案是这样实现的：首先是底部支架部分1-2的连接，先将四个支架底座角钢通过焊接成为支架底座2-1，然后将四个支架立柱2-2与支架底座2-1连接，接着把用四个支架腰线角钢焊接而成的支架腰线2-3和四个支架上沿角钢焊接而成的支架上沿2-4分别与支架立柱2-2焊接在一起。接着是气室动力部分1-3，先将安装架竖向角钢3-1下方与支架底座2-1通过焊接连接，上方是用气炮安装腰线长角钢3-3和气炮安装腰线的短角钢3-2组成的支架，通过焊接连接；接着将发射管夹具B3-13通过螺栓与底座3-11进行连接，然后将发射管3-10放在发射管夹具B3-13上，上方夹上发射管夹具A3-12，A和B通过螺栓连接紧固；发射管3-10后方通过螺栓连接气室3-9，气室3-9后方则螺栓连接高压气瓶3-8，接着底座3-11上通过螺栓连接转轴连接座B3-15，并与转轴连接座A3-14之间夹一个转轴，与两边的轴承座3-6通过深沟球轴承连接，其中轴承座3-6与气炮安装腰线长角钢3-3通过螺栓连接，底座3-11后方与位置固定座3-7通过螺栓连接，位置固定座3-7另一端通过轴承与固定连杆3-4连接，连接杆3-4中部插入固定轴3-5，固定轴3-5则插入两边的轴承座3-6中，轴承座3-6则与安装架竖向角钢3-1通过螺栓连接。最后是水箱部分1-1的连接，首先将四个下底等边角钢通过焊接制成下底方框4-1，并在挨着支架腰线2-3的上方，与竖边等边角钢4-3通过焊接连接，竖边等边角钢4-3最上方，是用四个上沿等边角钢焊接而成的上沿边框4-5，在上沿边框4-5和水箱腰线4-2之间，每两个竖边等边角钢4-3之间都用胶粘接一块玻璃4-4，下底方框4-1中间是通过四块底板焊接而成的水箱底4-6，焊机而成的水箱底4-6之间有一个方形孔，方形孔下方焊接了一个凸台，凸台上通过螺纹连接一个防水帽4-7，防水帽4-7下方通过法兰盘连接一个防水帽夹片4-8。实验测试时，先用球塞将水箱底4-6处的出水口堵上，在水箱上沿方框4-5处放置一个子弹回收箱4-9，里面铺一层厚的橡皮泥，使发射出的子弹，可以最后收在箱中。
本装置使用时，首先将移动固定连杆3-4使发射管3-10倾斜一定角度，然后将子弹放入发射管3-10中，接着将高压气瓶3-8充入相应的气压，再将发射管3-10转到竖直向上的位置；接着将球塞4-10堵住出水口，将水箱中倒满水，在水箱上沿边框4-5上放置一个子弹回收箱4-9；准备完成后，将水箱中注满水，然后按下发射按钮，待子弹进入子弹回收箱4-9后，通过放置在玻璃4-4旁边的高速摄像机观察实验瞬间现象，然后进行后续分析和研究。
Claims (6)
1.一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置，包括底部支架部分、中央气室动力部分和顶部水箱部分，其特征在于：底部支架部分包括支架底座(2-1)、支架立柱(2-2)、支架腰线(2-3)和支架上沿(2-4)；中央气室动力部分位于底部支架部分内部，由两组安装架竖向支撑、两组气炮安装架以及气炮主体组成；所述的安装架竖向支撑由两个安装架竖向角钢(3-1)分别与支架底座(2-1)连接构成，两组气炮安装架分别与两组安装架竖向支撑的顶端连接；顶部水箱部分位于中央气室动力部分正上方。
2.根据权利要求1所述的一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置，其特征在于：所述的支架底座(2-1)为矩形框，开口方向指向上方外测；所述的支架腰线(2-3)是矩形框，开口方向指向下方内测；支架腰线(2-3)焊接在支架立柱(2-2)外围上端的1/3处；所述的支架上沿(2-4)是矩形框，开口方向指向上方内测；四个支架立柱(2-2)的底端分别与支架底座(2-1)的四个直角顶点处连接，顶端分别与支架上沿(2-4)的四个直角顶点处连接。
3.根据权利要求1所述的一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置，其特征在于：所述的气炮安装架由两个气炮安装腰线短角钢(3-2)和两个气炮安装腰线长角钢(3-3)连接构成。
4.根据权利要求1所述的一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置，其特征在于：所述的气炮主体部分包括固定连杆(3-4)、固定轴(3-5)、轴承座A(3-6)、位置固定座(3-7)、高压气瓶(3-8)、气室部分(3-9)、发射管(3-10)、垂直底座(3-11)、发射管夹具A(3-12)、发射管夹具B(3-13)、转轴连接座A(3-14)、转轴连接座B(3-15)、轴承座B(3-16)以及转轴(3-17)；两个轴承座A(3-6)分别连接于两组安装架竖向支撑的安装架竖向角钢(3-1)侧面，固定轴(3-5)两端插入轴承座A(3-6)，固定连杆(3-4)的中部穿过固定轴(3-5)；发射管(3-10)位于气炮主体部分中心轴线位置；发射管夹具A(3-12)和发射管夹具B(3-13)夹在发射管(3-10)中部位置；轴承座B(3-16)位于两组气炮安装架顶部，转轴(3-17)两端插入轴承座B(3-16)中，转轴(3-17)中段由转轴连接座A(3-14)和转轴连接座B(3-15)夹紧；发射管(3-10)底部位置与气室部分(3-9)连接；气室部分(3-9)下方与高压气瓶(3-8)连接；高压气瓶(3-8)侧面为位置固定座(3-7)，位置固定座(3-7)与固定连杆(3-4)底部连接；气炮主体部分的垂直底座(3-11)由上至下分别与发射管(3-10)、发射管夹具B(3-13)、转轴连接座B(3-15)和位置固定座(3-7)连接，并使发射管(3-10)与垂直底座(3-11)轴向平行。
5.根据权利要求1所述的一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置，其特征在于：所述的顶部水箱部分为框架容器结构，包括下底方框(4-1)、水箱腰线(4-2)、竖边等边角钢(4-3)、钢化玻璃(4-4)、上沿方框(4-5)、水箱底(4-6)、圆柱形防水帽(4-7)、防水帽夹片(4-8)、子弹回收箱(4-9)以及球塞(4-10)；下底方框(4-1)固定于底部支架部分，下底方框(4-1)的四个直角顶点连接于竖边等边角钢(4-3)底部；水箱腰线(4-2)为矩形框，且开口方向指向上方外测，水箱腰线(4-2)焊接在竖边等边角钢(4-3)的中下部，并与支架上沿(2-4)对接；上沿方框(4-5)为矩形框，上沿方框(4-5)的四个直角顶点连接于竖边等边角钢(4-3)顶部；钢化玻璃(4-4)安装在竖边等边角钢(4-3)之间；水箱底(4-6)位于顶部水箱部分的最下方，圆柱形防水帽(4-7)下方与防水帽夹片(4-8)连接；球塞(4-10)堵塞在出水口处；子弹回收箱(4-9)位于上沿方框(4-5)的上方。
6.根据权利要求5所述的一种可模拟水下弹体发射并观测气泡变化规律的装置，其特征在于：水箱底(4-6)几何中心处有方形孔，方形孔下方焊接有一个凸台，凸台下方与圆柱形防水帽(4-7)连接。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114018918A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-02-08 | 武汉数字化设计与制造创新中心有限公司 | 基于多传感信号的水下局部干法激光焊接监测实验平台 |
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2018
- 2018-05-25 CN CN201810510951.1A patent/CN108844420A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114018918A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-02-08 | 武汉数字化设计与制造创新中心有限公司 | 基于多传感信号的水下局部干法激光焊接监测实验平台 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181120 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |