CN109387122A - 一种反向喷水通气空泡协助高速入水减低冲击载荷机构 - Google Patents

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王海波
邹志辉
张德欣
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    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
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Abstract

本发明属于运动物体高速入水技术领域，具体涉及一种反向喷水通气空泡协助高速入水减低冲击载荷机构；包括高压水泵，水箱，液体调压阀，液体管路，液体流量计，高能水射流孔，高压气瓶，气体调压阀，气体管路，气体流量计，气腔，通气孔，运动体，尾翼，喷管，整流罩；其特征在于：整流罩通过螺纹连接在运动体头部，在运动体头部周向均布若干气孔，气孔与壳体内部的环形气腔相通，高压气瓶通过气路给气腔供气，气路上布置有气体调压阀和气体流量计，气腔连接位于运动体顶部的高能水射流孔，高压水泵通过布置有液体调压阀和液体流量计的管路连接位于运动体顶部的高能水射流孔，高压水泵连接水箱，尾翼与喷管位于装置的尾部。

Description

一种反向喷水通气空泡协助高速入水减低冲击载荷机构
技术领域
本发明属于运动物体高速入水技术领域，具体涉及一种反向喷水通气空泡协助高速入水减低冲击载荷机构。
背景技术
运动体在高速入水过程中，由于介质密度发生突变从而产生过高的冲击载荷，过高冲击载荷会导致运动体内的仪器失灵，甚至导致运动体结构破坏。为了避免这种情况发生，通过高能量射流挤压水面，在入水过程中形成气体空腔包裹在航行体表面，从而减少阻力，起到缓冲和引导入水的作用。水下减阻中的空泡技术自上世纪以来就是各国关注的焦点，尤其是“暴风雪”超空泡鱼雷的出现，更是激励各国相继投入研究，近年来随着一些基础研究的丰富，空泡减阻技术也随之广泛应用，不仅用在水下航行体在水面快艇上的应用也越加的成熟。空泡技术成功避开了高速航行中水与航行体直接的“动量交换”，通过空泡这层“润滑油”缓和了两者之间的矛盾。众所周知，海洋权益的争夺越发紧张，在反潜战争中可以使用运动体进行打击，但是不管在近海防御还是远程精确消减，在空中高速飞行的运动体在接触水面时无疑会遇到巨大的阻力，不仅会使航行体偏离弹道甚至直接发生折断或者爆炸，因此如何解决高速飞行器入水问题成为国内外研究热点。
为了解决两者之间的矛盾，可以有多种思路，而以往都是通过入水前降落伞减速或者加装防护等措施，这样难免会降低运动体的快速打击能力和对敌方的杀伤力，并且给敌人避让和反制导的机会，现在有必要提出一种更好的入水方式。Worthington最先研究了运动体入水现象，观察到了球体入水时产生的喷溅和空泡。其后研究者主要针对空投鱼雷入水过程中结构破坏、弹道失稳及跳弹等问题来展开入水的研究。通常运动体入水过程中，前部将界面处的水挤压撕开，形成开空泡，空气在这个时候进入空泡中，在模型持续向下运动过程中，空气也不断卷入空泡中来维持空泡的发展。在进一步发展中，出现深水闭合，及运动体在水下被空泡完整的包裹。这种情况类似于水中通气空泡的形成过程，但是由于航行体的质量和前部接触水的面积较大，入水载荷的消极影响是致命的。
发明内容
本文发明的目的在于提供一种使航行体不需减速入水的反向喷水通气空泡协助高速入水减低冲击载荷机构。
一种反向喷水通气空泡协助高速入水减低冲击载荷机构，包括高压水泵，水箱，液体调压阀，液体管路，液体流量计，高能水射流孔，高压气瓶，气体调压阀，气体管路，气体流量计，气腔，通气孔，运动体，尾翼，喷管，整流罩，计算机控制，380伏特电池；整流罩通过螺纹连接在运动体头部，在运动体头部周向均布若干气孔，气孔与壳体内部的环形气腔相通，高压气瓶通过气路给气腔供气，气路上布置有气体调压阀和气体流量计，气腔连接位于运动体顶部的高能水射流孔，高压水泵通过布置有液体调压阀和液体流量计的管路连接位于运动体顶部的高能水射流孔，高压水泵连接水箱，380伏特电池位于高压水泵前方，尾翼与喷管位于装置的尾部。
本发明的有益效果在于：
本发明通过高能量的水射流在运动体接触水面前撕开一道豁口，及通过水射流代替运动体头部挤压水面，并且在头部适当补充空气，形成开空泡和稳定的超空泡，没有对运动体进行明显的减速，运动体快速打击能力没有减弱，能够更加有效击中目标，运动体不需要减速就避开了正面大部分的载荷阻力，速度和入水阻力两者的矛盾迎刃而解；而且在本发明中运动体所受的阻力是连续缓慢的变化，并没有受到突然的阶跃力，有利于运动体的稳定性。
附图说明
图1为本发明机构的原理图；
图2为本发明入水过程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如附图1所示，为本发明机构的原理图；包括高压水泵1，水箱2，液体调压阀3，液体管路4，液体流量计5，高能水射流孔6，高压气瓶7，气体调压阀8，气体管路9，气体流量计10，气腔11，通气孔12，运动体13，尾翼14，喷管15，整流罩16，计算机控制17，380 伏特电池18；整流罩通16过螺纹连接在运动体13头部，在运动体头部周向均布若干气孔12，气孔12与壳体内部的环形气腔11相通，高压气瓶7通过气路给气腔供气，气路上布置有气体调压阀8和气体流量计10，气腔11连接位于运动体顶部的高能水射流孔6，高压水泵1通过布置有液体调压阀3和液体流量计5的管路连接位于运动体顶部的高能水射流孔，高压水泵1连接水箱2，380伏特电池18位于高压水泵1前方，尾翼14与喷管15位于装置的尾部。
如附图2所示，为本发明入水过程；运动体13从发射基地发射，根据设定的弹道在空中飞行，当运动体传感器感受到临近水面某一高度，准备入水，进行第二步；运动物体控制程序打开高压水泵，水泵从水仓吸入水经过加压以高能量的形式通过水管从运动物体前部的出水孔高速喷射出去，水射流激烈的喷射水面，控制程序根据计算公式通过液体流量计和调压阀适当调整以免反冲过大运动物体失稳；水射流挤压水面撕开豁口，逐渐形成开口空泡，高压气瓶适时打开，在整流罩下的出气孔喷出气体，补充表面空泡的气体，运动物体逐渐被空泡包裹形成超空泡，运动物体表面几乎没有沾湿液体，摩擦阻力大幅下降，运动物体从空气到水中没有进行明显减速顺利平滑的浸入水中；运动物体入水后由于超空泡的存在，速度非常快，这时可以通过缓慢减少水射流和气量，增加沾湿面积进行弹道的改变，从而击中敌方目标。

Claims (1)

1.一种反向喷水通气空泡协助高速入水减低冲击载荷机构，包括高压水泵，水箱，液体调压阀，液体管路，液体流量计，高能水射流孔，高压气瓶，气体调压阀，气体管路，气体流量计，气腔，通气孔，运动体，尾翼，喷管，整流罩，计算机控制，380伏特电池；其特征在于：整流罩通过螺纹连接在运动体头部，在运动体头部周向均布若干气孔，气孔与壳体内部的环形气腔相通，高压气瓶通过气路给气腔供气，气路上布置有气体调压阀和气体流量计，气腔连接位于运动体顶部的高能水射流孔，高压水泵通过布置有液体调压阀和液体流量计的管路连接位于运动体顶部的高能水射流孔，高压水泵连接水箱，380伏特电池位于高压水泵前方，尾翼与喷管位于装置的尾部。
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