CN109654948A - 一种二氧化碳相变膨胀发射装置及使用方法 - Google Patents
一种二氧化碳相变膨胀发射装置及使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于侵彻与防护技术领域，公开了一种二氧化碳相变膨胀发射装置及使用方法。二氧化碳相变膨胀发射装置由试验平台、控制装置、相变膨胀装置、发射装置、测试装置、试验弹体、试验弹体回收装置组成，充分发挥了二氧化碳相变膨胀过程的特点，能够很好地解决现有发射技术资质要求高、审批过程长及安全隐患多的问题。本发明结合二氧化碳相变膨胀发射装置的使用特点，同时设计了相应的发射方法。本发明使用非发射药类物质作为发射能源，安全性高，并实现了发射过程可靠控制，此外还具有常规发射试验功能。本发明具有重要的工程实用意义，具有广阔的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明属于侵彻与防护技术领域，特别涉及一种二氧化碳相变膨胀发射装置及使用方法。
背景技术
在侵彻与防护技术领域，通常要涉及弹体的侵彻破坏能力试验、防护材料的防护性能试验，此类试验需要对弹体进行赋能加速，让其具有一定的能动速度，以对防护、试验材料进行侵彻，观测侵彻后的效果如弹体的剩余速度、弹体的形变情况、防护及试验材料的损伤和形变情况，进而研究弹体的侵彻破坏能力或防护、试验材料的防护能力。
现有的技术途径均采用传统的弹药技术，即利用烟火药、发射药瞬间释能，在枪管、炮管膛内形成高压气流加速弹体沿枪管、炮管高速运动，达到预期的能动速度。
现有的弹药技术较为成熟，但存在如下问题：
一是烟火药、发射药、枪弹、炮弹均属于严格管控物件，其购买、储存、运输要求很高，需要的资质或条件不是一般教学、研究单位或个人所能满足的；
二是每次试验用枪、用炮、用弹都需要申请、审批，或是长途跋涉往具有相关试验条件的单位开展试验，严重影响试验效率，甚至造成科研进度延误；
三是枪弹、炮弹、发射用枪和炮一旦丢失、遗失、被盗流向社会便形成严重的公共安全隐患，若被不法分子甚至是恐怖分子利用，后果不堪设想。
据此，发明设计“一种二氧化碳相变膨胀发射装置及使用方法”，能够很好地解决现有发射技术资质要求高、审批过程长及安全隐患多的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：一是使用非发射药类物质作为发射能源；二是实现发射过程可靠控制；三是实现常规发射试验功能。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：
一种二氧化碳相变膨胀发射装置，所述二氧化碳相变膨胀发射装置由试验平台、控制装置、相变膨胀装置、发射装置、测试装置、试验弹体、试验弹体回收装置组成。
所述试验平台作为相变膨胀装置、发射装置的承载平台，可以是固定的浇筑件或是可移动的部件或是可拆卸的部件。
所述控制装置根据试验的指令即时对相变膨胀装置发出激发电能，激发电能是电流或是电压或是脉冲信号，进而使相变膨胀装置发生作用，控制装置是有线电能激发装置或是无线遥控电能激发装置。
所述相变膨胀装置接受控制装置的激发电能，内装的液态二氧化碳产生相变，瞬间产生高压、高速气流，进入发射装置膨胀做功，进而加速试验弹体产生高速沿发射装置内膛射出。
所述发射装置用以接受相变膨胀装置产生的高压、高速气流，并为试验弹体提供发射导管，以使试验弹体产生高速。
所述测试装置可以是相机、高速摄影仪器、分贝仪器、定位仪器及其组合，用以测定记录试验弹体的速度、加速度、空间位置、形变、姿态数据。
所述试验弹体置于发射装置内膛合适位置，根据试验需要定制成一定的尺寸、形状、结构、重量，材质可以是金属、合金、陶瓷、玻璃、混凝土、纤维材料、复合材料及其组合。
所述试验弹体回收装置用以回收直接从发射装置中射出的试验弹体，或对防护试验材料侵彻后的试验弹体起到缓冲耗能的作用，根据试验需要定制成一定的尺寸、形状，材质可以是沙、土、水、橡胶、胶状物、各类复合材料、多种材料的组合物。
所述相变膨胀装置由信号连接线、充气端、主管体、出气端、破裂片、发热器、液态二氧化碳组成。
所述信号连接线用于接收控制装置的电能信号。
所述充气端为金属或合金件，螺纹连接于主管体，充气端上设置有充装孔，用于充装液态二氧化碳，具有密封功能。
所述主管体为金属件或合金件，用于储存液态二氧化碳。
所述出气端为金属件或合金件，螺纹连接于主管体，设置有出气孔，用于泄放液态二氧化碳相变产生的高压气体，具有密封功能。
所述破裂片为金属件或合金件或复合材料件，通过出气端的螺纹旋紧作用固定在主管体端部内侧，液态二氧化碳发生相变前起到密封作用，发生相变后当主管体内压力超过破裂片的抗力阈值时，破裂片破裂，高压气体泄出。
所述发热器为化工药剂制品或电能或电磁加热装置，在一定电能激发作用下能够瞬间或快速放出大量热，以使液态二氧化碳发生相变。
一种二氧化碳相变膨胀发射装置的使用方法，使用前述的二氧化碳相变膨胀发射装置进行发射试验，包含以下步骤：
第一步，根据试验需要选用或定制恰当规格的试验弹体、发射装置。
第二步，针对已确定的试验弹体、发射装置，选用相变膨胀装置，根据需要可以使用单个相变膨胀装置，将单个相变膨胀装置通过螺纹、法兰与发射装置进行可靠连接；也可同时使用多个相变膨胀装置，各相变膨胀装置均通过螺纹、法兰与发射装置进行可靠连接。
第三步，对相变膨胀装置进行充装作业，即充装入液态二氧化碳并旋紧充气端、出气端以密封。
第四步，固定好发射装置于试验平台，放入试验弹体，设置好测试装置、试验弹体回收装置，若进行防护、试验材料侵彻试验，应设置好防护、试验材料以满足试验要求。
第五步，将相变膨胀装置的出气端连接于发射装置设置有试验弹体的端部，确保连接牢固、密封。
第六步，连接好相变膨胀装置的信号连接线至控制装置，若使用单个装置，即采用单次激发；若同时使用多个装置，根据需要可以同时激发，也可按照一定时间序列逐个激发。
第七步，做好人员、设备防护工作，清理试验场地，做好激发准备。
第八步，根据试验指令进行激发。
与现有技术相对，本发明具有如下优点：
1.使用非发射药类物质作为发射能源；
2.实现了发射过程可靠控制；
3.实现了常规发射试验功能。
附图说明
图1为二氧化碳相变膨胀发射装置组成示意图；
图2为相变膨胀装置结构示意图。
附图标号说明：
1-试验平台；2-控制装置；3-相变膨胀装置；4-发射装置；5-测试装置；6-试验弹体；7-试验弹体回收装置；8-信号连接线；9-充气端；10-主管体；11-出气端；12-破裂片；13-发热器；14-液态二氧化碳；15-充装孔；16-出气孔。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2所示，一种二氧化碳相变膨胀发射装置，所述二氧化碳相变膨胀发射装置由试验平台1、控制装置2、相变膨胀装置3、发射装置4、测试装置5、试验弹体6、试验弹体回收装置7组成。
所述试验平台1作为相变膨胀装置3、发射装置4的承载平台，可以是固定的浇筑件或是可移动的部件或是可拆卸的部件。
所述控制装置2根据试验的指令即时对相变膨胀装置3发出激发电能，激发电能是电流或是电压或是脉冲信号，进而使相变膨胀装置3发生作用，控制装置2是有线电能激发装置或是无线遥控电能激发装置。
所述相变膨胀装置3接受控制装置2的激发电能，内装的液态二氧化碳14产生相变，瞬间产生高压、高速气流，进入发射装置4膨胀做功，进而加速试验弹体6产生高速沿发射装置4内膛射出。
所述发射装置4用以接受相变膨胀装置3产生的高压、高速气流，并为试验弹体6提供发射导管，以使试验弹体6产生高速。
所述测试装置5可以是相机、高速摄影仪器、分贝仪器、定位仪器及其组合，用以测定记录试验弹体6的速度、加速度、空间位置、形变、姿态数据。
所述试验弹体6置于发射装置4内膛合适位置，根据试验需要定制成一定的尺寸、形状、结构、重量，材质可以是金属、合金、陶瓷、玻璃、混凝土、纤维材料、复合材料及其组合。
所述试验弹体回收装置7用以回收直接从发射装置4中射出的试验弹体6，或对防护试验材料侵彻后的试验弹体6起到缓冲耗能的作用，根据试验需要定制成一定的尺寸、形状，材质可以是沙、土、水、橡胶、胶状物、各类复合材料、多种材料的组合物。
所述相变膨胀装置3由信号连接线8、充气端9、主管体10、出气端11、破裂片12、发热器13、液态二氧化碳14组成。
所述信号连接线8用于接收控制装置2的电能信号。
所述充气端9为金属或合金件，螺纹连接于主管体10，充气端9上设置有充装孔15，用于充装液态二氧化碳14，具有密封功能。
所述主管体10为金属件或合金件，用于储存液态二氧化碳14。
所述出气端11为金属件或合金件，螺纹连接于主管体10，设置有出气孔16，用于泄放液态二氧化碳14相变产生的高压气体，具有密封功能。
所述破裂片12为金属件或合金件或复合材料件，通过出气端11的螺纹旋紧作用固定在主管体10端部内侧，液态二氧化碳14发生相变前起到密封作用，发生相变后当主管体10内压力超过破裂片12的抗力阈值时，破裂片12破裂，高压气体泄出。
所述发热器13为化工药剂制品或电能或电磁加热装置，在一定电能激发作用下能够瞬间或快速放出大量热，以使液态二氧化碳14发生相变。
一种二氧化碳相变膨胀发射装置的使用方法，使用前述的二氧化碳相变膨胀发射装置进行发射试验，包含以下步骤：
第一步，根据试验需要选用或定制恰当规格的试验弹体6、发射装置4。
第二步，针对已确定的试验弹体6、发射装置4，选用相变膨胀装置3，根据需要可以使用单个相变膨胀装置3，将单个相变膨胀装置3通过螺纹、法兰与发射装置4进行可靠连接；也可同时使用多个相变膨胀装置3，各相变膨胀装置3均通过螺纹、法兰与发射装置4进行可靠连接。
第三步，对相变膨胀装置3进行充装作业，即充装入液态二氧化碳14并旋紧充气端9、出气端11以密封。
第四步，固定好发射装置4于试验平台1，放入试验弹体6，设置好测试装置5、试验弹体回收装置7，若进行防护、试验材料侵彻试验，应设置好防护、试验材料以满足试验要求。
第五步，将相变膨胀装置3的出气端11连接于发射装置4设置有试验弹体6的端部，确保连接牢固、密封。
第六步，连接好相变膨胀装置3的信号连接线8至控制装置2，若使用单个装置，即采用单次激发；若同时使用多个装置，根据需要可以同时激发，也可按照一定时间序列逐个激发。
第七步，做好人员、设备防护工作，清理试验场地，做好激发准备。
第八步，根据试验指令进行激发。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种二氧化碳相变膨胀发射装置，其特征在于：所述二氧化碳相变膨胀发射装置由试验平台(1)、控制装置(2)、相变膨胀装置(3)、发射装置(4)、测试装置(5)、试验弹体(6)、试验弹体回收装置(7)组成；
所述试验平台(1)作为相变膨胀装置(3)、发射装置(4)的承载平台，可以是固定的浇筑件或是可移动的部件或是可拆卸的部件；
所述控制装置(2)根据试验的指令即时对相变膨胀装置(3)发出激发电能，激发电能是电流或是电压或是脉冲信号，进而使相变膨胀装置(3)发生作用，控制装置(2)是有线电能激发装置或是无线遥控电能激发装置；
所述相变膨胀装置(3)接受控制装置(2)的激发电能，内装的液态二氧化碳(14)产生相变，瞬间产生高压、高速气流，进入发射装置(4)膨胀做功，进而加速试验弹体(6)产生高速沿发射装置(4)内膛射出；
所述发射装置(4)用以接受相变膨胀装置(3)产生的高压、高速气流，并为试验弹体(6)提供发射导管，以使试验弹体(6)产生高速；
所述测试装置(5)可以是相机、高速摄影仪器、分贝仪器、定位仪器及其组合，用以测定记录试验弹体(6)的速度、加速度、空间位置、形变、姿态数据；
所述试验弹体(6)置于发射装置(4)内膛合适位置，根据试验需要定制成一定的尺寸、形状、结构、重量，材质可以是金属、合金、陶瓷、玻璃、混凝土、纤维材料、复合材料及其组合；
所述试验弹体回收装置7用以回收直接从发射装置(4)中射出的试验弹体(6)，或对防护试验材料侵彻后的试验弹体(6)起到缓冲耗能的作用，根据试验需要定制成一定的尺寸、形状，材质可以是沙、土、水、橡胶、胶状物、各类复合材料、多种材料的组合物；
所述相变膨胀装置(3)由信号连接线(8)、充气端(9)、主管体(10)、出气端(11)、破裂片(12)、发热器(13)、液态二氧化碳(14)组成；
所述信号连接线(8)用于接收控制装置(2)的电能信号；
所述充气端(9)为金属或合金件，螺纹连接于主管体(10)，充气端(9)上设置有充装孔(15)，用于充装液态二氧化碳(14)，具有密封功能；
所述主管体(10)为金属件或合金件，用于储存液态二氧化碳(14)；
所述出气端(11)为金属件或合金件，螺纹连接于主管体(10)，设置有出气孔(16)，用于泄放液态二氧化碳(14)相变产生的高压气体，具有密封功能；
所述破裂片(12)为金属件或合金件或复合材料件，通过出气端(11)的螺纹旋紧作用固定在主管体(10)端部内侧，液态二氧化碳(14)发生相变前起到密封作用，发生相变后当主管体(10)内压力超过破裂片(12)的抗力阈值时，破裂片(12)破裂，高压气体泄出；
所述发热器(13)为化工药剂制品或电能或电磁加热装置，在一定电能激发作用下能够瞬间或快速放出大量热，以使液态二氧化碳(14)发生相变。
2.一种二氧化碳相变膨胀发射装置的使用方法，其特征在于：使用权利要求1所述的二氧化碳相变膨胀发射装置进行发射试验，包含以下步骤：
第一步，根据试验需要选用或定制恰当规格的试验弹体(6)、发射装置(4)；
第二步，针对已确定的试验弹体(6)、发射装置(4)，选用相变膨胀装置(3)，根据需要可以使用单个相变膨胀装置(3)，将单个相变膨胀装置(3)通过螺纹、法兰与发射装置(4)进行可靠连接；也可同时使用多个相变膨胀装置(3)，各相变膨胀装置(3)均通过螺纹、法兰与发射装置(4)进行可靠连接；
第三步，对相变膨胀装置(3)进行充装作业，即充装入液态二氧化碳(14)并旋紧充气端(9)、出气端(11)以密封；
第四步，固定好发射装置(4)于试验平台(1)，放入试验弹体(6)，设置好测试装置(5)、试验弹体回收装置(7)，若进行防护、试验材料侵彻试验，应设置好防护、试验材料以满足试验要求；
第五步，将相变膨胀装置(3)的出气端(11)连接于发射装置(4)设置有试验弹体(6)的端部，确保连接牢固、密封；
第六步，连接好相变膨胀装置(3)的信号连接线(8)至控制装置(2)，若使用单个装置，即采用单次激发；若同时使用多个装置，根据需要可以同时激发，也可按照一定时间序列逐个激发；
第七步，做好人员、设备防护工作，清理试验场地，做好激发准备；
第八步，根据试验指令进行激发。
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