CN108955372B - 一种发射气流均匀的空气炮发射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发射气流均匀的空气炮发射装置，包括空气压缩机、进气阀、气室、发射阀、第一压力传感器、第二压力传感器、快速释放机构、PLC控制器、拉瓦尔加速管、发射管；空气压缩机通过进气阀与气室进气口连接，气室出气口通过发射阀与快速释放机构一端连接，快速释放机构另一端通过拉瓦尔加速管与发射管连接，第一压力传感器设置于气室处用于监测气室内压力值，第二压力传感器设置于发射阀处用于监测发射阀处释放气体的压力值，PLC控制器与进气阀、发射阀、第一压力传感器、第二压力传感器、快速释放机构电连接。该装置可以在短时间内使发射气流快速、大量、均匀地流出，作用于弹丸底部，推动弹丸运动。

Description

一种发射气流均匀的空气炮发射装置
技术领域
本发明涉及一种空气炮发射技术，特别时一种发射气流均匀的空气炮发射装置。
背景技术
空气炮是一种特殊的发射装置，其工作原理是利用压缩空气储能，将气室中气体储存的一部分内能转化为身管中弹丸的动能，完成发射任务。与常规火炮相比，空气炮虽然威力较小但是具有常规火炮无法替代的优点。例如，它发射时的炮膛温度远低于一般火炮，可以用于发射试验仪器、救援物资等不耐高温的材料。
传统的空气炮压力释放机构有活塞式、双破膜式和包绕式等，它们有的结构复杂，有的安装困难，还有的耗损大，不能重复利用，发射精度差且安全性低。
201310416505.1公开了《一种超声速空气炮发射装置》，通过带预应力槽金属膜片在高压空气作用下的瞬间破裂提供较大的初始发射压力。但是，一方面其膜片为铝制，破裂后会随高速射流向弹丸运动，存在安全隐患；另一方面，预应力槽的槽深对应预应力的设计方法，会导致实际发射速度与设计发射速度存在很大的误差。还有就是破膜式压力释放机构不能重复利用，所以耗损很大，而且还很难保证发射气流的均匀作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发射气流均匀的空气炮发射装置，该装置可以在短时间内使发射气流快速、大量、均匀地流出，作用于弹丸底部，推动弹丸运动。
实现本发明目的的技术方案为：一种发射气流均匀的空气炮发射装置，包括空气压缩机、进气阀、气室、发射阀、第一压力传感器、第二压力传感器、快速释放机构、PLC控制器、拉瓦尔加速管、发射管；空气压缩机通过进气阀与气室进气口连接，气室出气口通过发射阀与快速释放机构一端连接，快速释放机构另一端通过拉瓦尔加速管与发射管连接，第一压力传感器设置于气室处用于监测气室内压力值，第二压力传感器设置于发射阀处用于监测发射阀处释放气体的压力值，PLC控制器与进气阀、发射阀、第一压力传感器、第二压力传感器、快速释放机构电连接；第一压力传感器、第二压力传感器测的的数值为PLC控制器提供信号，进气阀、出气阀在PLC控制器的控制下开关，快速释放机构在PLC控制器的控制下打开一定大小的通道供空气通过。
采用上述装置，PLC控制器的工作过程为：PLC控制器控制进气阀打开；第一压力传感器监测气室内压力的实时变化，将波动的压力值反馈给PLC控制；PLC控制器得到的第一压力传感器反馈值达到预设值时，控制发射阀打开；第二压力传感器测得发射阀处的压力值并反馈给PLC控制器；PLC控制器得到的第二压力传感器反馈值达到预设值时，控制快速释放机构动作。
采用上述装置，所述快速释放机构包括外壳、若干扇形结构体、若干伸缩机构；外壳设置通孔，该通孔两端分别与发射阀和拉瓦尔加速管通过管道连接，外壳内沿通孔周向设置若干供扇形结构体通过的通道，若干扇形结构体可以组成一圆柱体且所述圆柱体的直径与外壳通孔内径相同，每一扇形结构体在相应伸缩机构的驱动下缩回相应的通道中，伸缩机构的伸缩行程受PLC控制器控制。
采用上述装置，发射阀以一定速度匀速打开，第二压力传感器测得的为压力稳定值。
采用上述装置，每一扇形结构体的两边上分别设置上凸台和下凸台，相邻的扇形结构之间的上凸台和下凸台啮合。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明使发射气流均匀的空气炮发射装置采用的扇形伸缩式快速释放机构为模块化装置，安装简单，而且解决了破膜式压力释放机构不能重复利用、存在安全隐患的难题；(2)引入带两个压力传感器的PLC控制系统，不但能够自动化控制空气炮的发射过程，而且第二压力传感器的设置，使PLC控制器得到压力稳定值后才执行发射程序，而不是以波动峰值为准，这些都有利于提高发射精度。
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明发射气流均匀的空气炮发射装置的结构示意图。
图2为本发明扇形伸缩式快速释放机构的结构示意图。
图3为扇形结构体下啮合部位的结构示意图。
具体实施方式
结合图1，一种发射气流均匀的空气炮发射装置，包括空气压缩机1、进气阀2、气室3、发射阀4、第一压力传感器5、第二压力传感器6、快速释放机构7、PLC控制器8、拉瓦尔加速管9、弹丸10、发射管11、挡弹环12等。空气压缩机1与进气阀2、进气阀2与气室3、气室3与发射阀4、发射阀4与快速释放机构7、快速释放机构7与拉瓦尔加速管9之间均以气体通道连接管相连。
PLC控制器8与进气阀2、发射阀4、第一压力传感器5、第二压力传感器6、快速释放机构7电连接；第一压力传感器5、第二压力传感器6测的的数值为PLC控制器8提供信号，进气阀2、出气阀4在PLC控制器8的控制下开关，快速释放机构7在PLC控制器8的控制下打开一定大小的通道供空气通过。
结合图2、图3，快速释放机构7包括外壳72、若干扇形结构体711、若干伸缩机构。外壳72设置通孔，该通孔两端分别与发射阀4和拉瓦尔加速管9通过管道连接，外壳72内沿通孔周向设置若干供扇形结构体711通过的通道721，若干扇形结构体711可以组成一圆柱体71且所述圆柱体71的直径与外壳72通孔内径相同，每一扇形结构体711在相应伸缩机构的驱动下缩回相应的通道721中，伸缩机构的伸缩行程受PLC控制器8控制。每一扇形结构体711的两边上分别设置上凸台714和下凸台713，相邻的扇形结构711之间的上凸台714和下凸台713啮合。
由于本发明公布的快速释放机构7人工控制困难，为了便于实现精确控制，引入带压力传感器的PLC控制系统，由PLC控制器8来自动控制快速释放机构7的打开和弹丸10的发射。所述PLC控制器8的电性连接至进气阀2、发射阀4、第一压力传感器5、第二压力传感器6、快速释放机构7。
如图1所示，使用时，首先给PLC控制器8设定注气压力(即设计发射压力)，PLC控制器8收到开始指令后开启进气阀2，通过空气压缩机1向气室3充气，由第一压力传感器5监测气室3内压力的实时变化，并将波动的压力值反馈给PLC控制器8；当PLC控制器8得到的反馈数值达到设计发射压力时，控制发射阀4缓慢打开，发射阀4的缓慢打开可以使第二压力传感器6检测得到压力稳定值，而不是波动峰值，从而提高发射精度；当第二压力传感器6反馈的压力稳定值达到设计发射压力时，PLC控制器8发送指令使快速释放机构7动作，即同时打开六个扇形结构体711，这样可以在短时间内使发射气流均匀地流出，作用于弹丸9底部，推动弹丸9运动。
为了减少能源耗损，在较低的发射压力下得到较高的发射速度，甚至使弹丸10能够以超声速发射，在快速释放机构7与弹丸10之间引入拉瓦尔加速管9。
实施例一
快速释放机构7为扇形伸缩式快速释放机构，其由六个相等的扇形结构体711啮合成一个封闭性良好的圆柱体71，扇形结构体711为可伸缩式，伸出时上、下凸台712、713与相邻机构啮合封闭气体通道，收缩时各自退回长方体外壳72内，可以快速打开气体通道。为了使扇形结构体711可以自由伸缩进入长方体外壳72，扇形结构体711啮合而成的圆柱体71的上下表面与长方体外壳72的上下表面存在高度差，且上下表面的高度差相同。另外圆柱体71外的长方体外壳72对应的收缩区是空心的，以安放收缩回的扇形结构体711。为了使六个相等的扇形结构体711啮合成一个封闭性良好的圆柱体71，可以在啮合处加密封圈。为了保证气密性良好，快速释放机构7与其两端的气流通道可通过螺栓连接法兰压紧连接，且接口处也加设密封圈。

Claims (4)

1.一种发射气流均匀的空气炮发射装置，其特征在于，包括空气压缩机(1)、进气阀(2)、气室(3)、发射阀(4)、第一压力传感器(5)、第二压力传感器(6)、快速释放机构(7)、PLC控制器(8)、拉瓦尔加速管(9)、发射管(11)；其中
空气压缩机(1)通过进气阀(2)与气室(3)进气口连接，
气室(3)出气口通过发射阀(4)与快速释放机构(7)一端连接，
快速释放机构(7)另一端通过拉瓦尔加速管(9)与发射管(11)连接，
第一压力传感器(5)设置于气室(3)处用于监测气室(3)内压力值，
第二压力传感器(6)设置于发射阀(4)处用于监测发射阀(4)处释放气体的压力值，
PLC控制器(8)与进气阀(2)、发射阀(4)、第一压力传感器(5)、第二压力传感器(6)、快速释放机构(7)电连接；
第一压力传感器(5)、第二压力传感器(6)为PLC控制器(8)提供信号，
进气阀(2)、发射阀(4)在PLC控制器(8)的控制下开关，
快速释放机构(7)在PLC控制器(8)的控制下打开一定大小的通道供空气通过；
所述快速释放机构(7)包括外壳(72)、若干扇形结构体(711)、若干伸缩机构；其中
外壳(72)设置通孔，该通孔两端分别与发射阀(4)和拉瓦尔加速管(9)通过管道连接，
外壳(72)内沿通孔周向设置若干供扇形结构体(711)通过的通道(721)，
若干扇形结构体(711)可以组成一圆柱体(71)且所述圆柱体(71)的直径与外壳(72)通孔内径相同，
每一扇形结构体(711)在相应伸缩机构的驱动下缩回相应的通道(721)中，
伸缩机构的伸缩行程受PLC控制器(8)控制。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，PLC控制器(8)的工作过程为：
PLC控制器(8)控制进气阀(2)打开；
第一压力传感器(5)监测气室(3)内压力的实时变化，将波动的压力值反馈给PLC控制器(8)；
PLC控制器(8)得到的第一压力传感器(5)反馈值达到预设值时，控制发射阀(4)打开；
第二压力传感器(6)测得发射阀(4)处的压力值并反馈给PLC控制器(8)；
PLC控制器(8)得到的第二压力传感器(6)反馈值达到预设值时，控制快速释放机构(7)动作。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，发射阀(4)以一定速度匀速打开，第二压力传感器(6)测得的数值为压力稳定值。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每一扇形结构体(711)的两边上分别设置上凸台(712)和下凸台(713)，相邻的扇形结构体(711)之间的上凸台(712)和下凸台(713)啮合。
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