CN111413066B - 一种降载模型实验发射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降载模型实验发射装置，使用气瓶内的高压气体加速撞击弹，而实验模型经撞击弹撞击后获得动能，通过控制气瓶内的气体压力来控制实验模型的速度，同时使用开式滑轨实现了实验模型带气管加速的过程。本发明设计了240°的开式滑轨，既能固定实验模型入水前的弹道，又能使气管顺利通过。同时可以通过改变气瓶中气体的压力达到控制实验模型入水速度的效果。

Description

一种降载模型实验发射装置

技术领域

本发明涉及水动力学实验领域，具体涉及一种新型降载模型实验的发射装置，包括气瓶、发射管、开式滑轨、撞击弹、拦截板、弹托和试验模型。

背景技术

近年来，海洋资源的开发趋于白热化，而航行器无论在军用还是民用领域都扮演着越来越重要的作用。现代航行器的投放方式趋于多样化，往往涉及到跨介质入水的过程。航行器在入水的过程中会受到巨大的冲击载荷，产生结构变形、仪器损坏等一系列不利的影响，尤其是在高速入水的过程中，航行器受到的冲击载荷与速度的平方成正相关，因此，开展航行器高速入水时的降载研究是很有必要的。

现有的降载方式主要有主动和被动两种。本发明涉及的降载方式为主动降载，通过在航行器头部通气，产生包围航行器的超空泡，在航行器入水过程中延长其与空气的作用时间以达到降载的目的。在研究的过程中，涉及到冲击载荷及复杂空泡形态的变化，因此，仅仅开展理论和数值仿真的研究是不够的，需要进行相关的实验研究。

考虑到实验过程中需要在航行器头部通气，而通气量随着入水速度和模型尺寸的增大而增大，因此小模型实验能够大大减小实验的费用和难度，更增加了实验的安全性。与传统入水实验相比，需要考虑喷气和模型加速的同步实现。因为模型尾部带有气管，需要在入水的过程中带气管运动，而传统的空气炮加速方案无法解决气管的布置问题，主要是无法将带气管的实验模型直接安装于空气炮发射管内，这为模型的直接加速带来了困难。因此设计一种适配新型降载模型实验的发射装置是很有必要的。

在公开号为108109489A的发明创造中，公开了一种结构物入水实验辅助实验装置，包括发射台和冲击水箱，可用于进行结构物高速入水实验。但是该实验装置的发射台对于实验模型的局限性较大，只能发射简单的圆柱体，当实验模型带有其它结构时(例如模型尾部带气管)，单纯的空气炮结构已无法直接为实验模型加速。在公开号为109974966A的发明创造中，公开了一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置，该装置使用弹托装置夹持发射物，进行多尺寸形状的发射物高速入水实验。但是该装置使用的弹托安装于发射管内，仍属于单纯的空气炮加速方案，管内无法容纳气管等零件，无法为带气管模型等特殊实验模型进行加速。

发明内容

要解决的技术问题

为了满足头部通气模型入水的实验技术要求，弥补现有实验条件的不足，本发明提出了一种新型降载方式模型实验发射装置，可以同步实现实验模型的通气和发射过程，操作简便，可行性和安全性高。

技术方案

一种降载模型实验发射装置，其特征在于包括气瓶、发射管、开式滑轨、撞击弹、卡箍、槽钢、拦截板、扣板、弹托和实验模型；发射管通过卡箍和螺母固定于槽钢，发射管的末端与气瓶相连；开式滑轨包括滑轨A段和滑轨B段，所述的滑轨A段主体为240°的轨道，所述的滑轨B段一端为240°的轨道，另一端为开有阶梯半圆槽的长方体结构，小半圆的半径与240°的轨道的半径一致，大半圆的半径和槽钢的内槽半径一致；在滑轨A段和滑轨B段连接处设有C形凹槽的橡胶圈；拦截板固定于滑轨B段的长方体结构上用于拦截撞击弹；两块侧板焊接于槽钢左右两侧，通过螺栓与底板连接，底板与开式滑轨的滑轨B段连接；扣板安装在滑轨B段的长方体结构上用于限制发射管前端，发射管前端面与滑轨B段的阶梯半圆槽的台阶处贴合；实验模型放置于开式滑轨的240°的轨道内；实验模型靠近发射管端与碗形的弹托固连；撞击弹头端为半球形，小于弹托碗形内表面，半球形之后为拦截斜面，撞击弹末端带有磁铁。

所述的气瓶出气口带有电磁阀。

所述的弹托为顺利通过拦截板，在侧边设有切面。

有益效果

本发明提出的一种降载模型实验发射装置，通过撞击的方式，可以有效的加速带气管的实验模型。同时设计了240°的开式滑轨，既能固定实验模型入水前的弹道，又能使气管顺利通过。同时可以通过改变气瓶中气体的压力达到控制实验模型入水速度的效果。本发明的造价低，维护成本低，操作便捷，解决了带气管模型难以加速的问题。

附图说明

图1是整体结构示意图

图2是发射管固定示意图

图3是开式滑轨结构示意图

图4是开式滑轨与发射管连接示意图

图5是撞击弹结构示意图

图6是弹托与实验模型连接示意图

图7是撞击弹拦截示意图

附图标记说明：1-气瓶，2-发射管，3-开式滑轨，4-撞击弹，5-实验模型，6-卡箍，7-槽钢，8-滑轨A段，9-滑轨B段，10-拦截板，11-橡胶圈，12-扣板，13——底板，14-侧板，15-弹托，16-切面，17-斜面。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

为了实现通气和发射过程的同步进行，本发明采用的技术方案如下：使用气瓶内的高压气体加速撞击弹，而实验模型经撞击弹撞击后获得动能，通过控制气瓶内的气体压力来控制实验模型的速度，同时使用开式滑轨实现了实验模型带气管加速的过程。

具体实现过程为：先将通气的实验模型固定于开式滑轨末端，然后释放气瓶中的高压气体，推动撞击弹在发射管内加速，撞击弹在发射管头部达到最大速度后撞击带有弹托的实验模型，实验模型获得动能后在开式滑轨上带气管滑动，而撞击弹被拦截板拦截。整个过程实现了实验模型加速和通气的过程。

如图1-7所示，一种新型降载方式模型实验发射装置，它包括了气瓶1、发射管2、开式滑轨3、撞击弹4、拦截板10、弹托15和实验模型5。气瓶1出气口带有电磁阀，并与发射管2末端相连。发射管2通过卡箍6和螺母固定于槽钢7上。为了加工放置橡胶圈11的C形凹槽，将开式滑轨3设计成两段式，由滑轨A段8和滑轨B段9构成，滑轨A段8主体为240°的轨道，滑轨B段9一端为240°的轨道，另一端为带半圆槽和螺栓孔的长方体结构。其中C形凹槽位于滑轨A段8，靠近滑轨A段8和滑轨B段9的连接处。为保证滑轨A段8和滑轨B段9连接后的同轴度，设计了类似套管的接插结构，其中凸出端位于滑轨A段8上，凹槽位于滑轨B段9上，滑轨A段8和滑轨B段9通过螺栓固连。拦截板10通过螺栓固定于滑轨B段9上。为保证发射管2与滑轨B段9的同轴度，在滑轨B段9靠近发射管2的位置加工了半圆槽，使发射管2前端可与滑轨B段9紧密贴合。为了将开式滑轨3固定于槽钢7上，首先将两块侧板14焊接于槽钢7左右两侧，然后通过螺栓将底板13与侧板14固连，最后通过螺栓将开式滑轨3和底板13固连。为了进一步将发射管2与开式滑轨3固定，将扣板12扣在发射管2前端，然后拧紧扣板12与开式滑轨3对应位置的螺栓，使发射管2被压紧于滑轨B段9的半圆槽内。弹托15形状为碗形，为顺利通过拦截板10，在侧边切除一小部分，出现切面16，弹托15通过螺栓与实验模型5固连。撞击弹4头端为半球形，略小于弹托15碗形内表面，半球形之后为拦截斜面17，撞击弹4末端带有磁铁。

依照上述将气瓶1、发射管2、开式滑轨3和拦截板10安装到位，使用胶水将橡胶圈11固定在滑轨A段8的C形凹槽内。然后使用长杆将撞击弹4从滑轨A段8头端推至发射管2末端，撞击弹4通过磁铁吸力暂时固定于发射管2末端。将弹托15与实验模型5连接在一起，在安装实验模型5时，为了便于弹托15能顺利通过拦截板10，需将切面16一侧正对拦截板10。将实验模型5从滑轨A段8头端推至拦截板10处，须保证弹托15位于拦截板10之后，即弹托15位置更靠近发射管2头端，以保证撞击弹4被拦截之前可以完成撞击过程，同时，实验模型5靠近尾段的部分与橡胶圈11接触，通过摩擦力作用将实验模型5暂时固定。使用空压机对气瓶1进行充气。至此，发射装置准备阶段完毕。实验过程中，通过打开电磁阀释放气瓶1中的高压空气，推动撞击弹4加速。撞击弹4加速后撞击带弹托15的实验模型5，将大部分动能传递给实验模型5。在撞击完成后，撞击弹4仍携带小部分动能，继续向前运动小段距离后，撞击弹4上的斜面17与拦截板10接触，撞击弹4被拦截。而实验模型5获得动能后，在开式滑轨3上滑行，脱离橡胶圈11的束缚后继续向前滑行，直至主体入水，在这个过程中，因开式滑轨3具有120°的开放空间，能够使连接在实验模型5上的气管顺利通过，而240°的轨道又起到了发射前固定实验模型5和入水前固定实验模型5弹道的作用。至此就完成了单次发射过程，只需重复上述过程就可开展重复性发射过程。本发明的设计巧妙，解决了带气管实验模型5难以加速的难题，为新型降载模型实验的顺利开展提供了可靠的动力保障。

Claims (3)

1.一种降载模型实验发射装置，其特征在于包括气瓶(1)、发射管(2)、开式滑轨(3)、撞击弹(4)、卡箍(6)、槽钢(7)、拦截板(10)、扣板(12)、弹托(15)和实验模型(5)；发射管(2)通过卡箍(6)和螺母固定于槽钢(7)上，发射管(2)的末端与气瓶(1)相连；开式滑轨(3)包括滑轨A段(8)和滑轨B段(9)，所述的滑轨A段(8)主体为轨道，轨道截面为圆弧状，该圆弧为240°，所述的滑轨B段(9)一端为轨道，轨道截面为圆弧状，该圆弧为240°，另一端为开有阶梯半圆槽的长方体结构，小半圆的半径与轨道的半径一致，大半圆的半径和槽钢(7)的内槽半径一致；在滑轨A段(8)和滑轨B段(9)连接处设有C形凹槽的橡胶圈(11)；拦截板(10)固定于滑轨B段(9)的长方体结构上用于拦截撞击弹(4)；两块侧板(14)焊接于槽钢(7)左右两侧，通过螺栓与底板(13)连接，底板(13)与开式滑轨(3)的滑轨B段(9)连接；扣板(12)安装在滑轨B段(9)的长方体结构上用于限制发射管(2)前端，发射管(2)前端面与滑轨B段(9)的阶梯半圆槽的台阶处贴合；实验模型(5)放置于开式滑轨(3)的轨道内；实验模型(5)靠近发射管(2)端与碗形的弹托(15)固连；撞击弹(4)头端为半球形，小于弹托(15)碗形内表面，半球形之后为拦截斜面(17)，撞击弹(4)末端带有磁铁。

2.根据权利要求1所述的一种降载模型实验发射装置，其特征在于所述的气瓶(1)出气口带有电磁阀。

3.根据权利要求1所述的一种降载模型实验发射装置，其特征在于所述的弹托(15)为顺利通过拦截板(10)，在侧边设有切面(16)。

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