CN112710191A

CN112710191A - 一种气体弹射系统

Info

Publication number: CN112710191A
Application number: CN202011617981.6A
Authority: CN
Inventors: 张健; 马修泉; 武利龙; 操小龙; 赵宇; 刘华坪; 周奇; 朴慧慧; 周邵巍
Original assignee: Beijing Research Institute of Mechanical and Electrical Technology
Current assignee: Beijing Research Institute of Mechanical and Electrical Technology
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-04-27

Abstract

本发明提供了一种气体弹射系统，该弹射系统包括能量发生装置和密封腔，密封腔包括准备单元和弹射单元，准备单元内置气体发生物质，发射单元内部设置弹射体，准备单元的壁面上开设能量输入窗口，气体发生物质通过能量输入窗口吸收能量发生装置发出的能量并转化为气体，用于推动弹射体运动，发射单元的壁面上设置有气密阀门，用于使被气体推动的弹射体从密封腔中释放出去。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中蒸汽弹射器结构复杂、体积大、可控性差的技术问题。

Description

一种气体弹射系统

技术领域

本发明涉及水下激光推进技术领域，尤其涉及一种气体弹射系统。

背景技术

弹射器是通过将其它形式的能量转化为动能来进行弹射的装置，主要用于导弹、火箭、舰载飞机、无人机发射等军事领域。弹射器种类众多，包括液压弹射器、压缩空气弹射器、蒸汽弹射器等。液压弹射器尺寸大，自重大，结构复杂，主要用于中小型无人机发射。压缩空气弹射器结构复杂，且弹射能力弱。蒸汽弹射原理是加热水产生高温高压水蒸汽，然后通过高温蒸汽的瞬间释放推动活塞高速弹射出去，蒸汽弹射器弹射能力强，技术成熟，是唯一经过实战证明的技术，也是目前航母上使用的最成熟的弹射装置。但当前蒸汽弹射器主要通过锅炉等传统方式产生高温高压蒸汽，包括加热装置、蒸汽储存装置、贮水池等附属设施，结构较为复杂，体积大，可控性差。

发明内容

本发明提供了一种气体弹射系统，能够解决现有技术中蒸汽弹射器结构复杂、体积大、可控性差的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种气体弹射系统，弹射系统包括：能量发生装置和密封腔，密封腔包括准备单元和弹射单元，准备单元内置气体发生物质，发射单元内部设置弹射体，准备单元的壁面上开设能量输入窗口，气体发生物质通过能量输入窗口吸收能量发生装置发出的能量并转化为气体，用于推动弹射体运动，发射单元的壁面上设置有气密阀门，用于使被气体推动的弹射体从密封腔中释放出去。

进一步地，能量发生装置为定向电磁波发生器。

进一步地，能量发生装置为激光器。

进一步地，气体发生物质为液体。

进一步地，液体为水。

进一步地，液体为水溶液。

进一步地，液体为悬浮液。

应用本发明的技术方案，提供了一种气体弹射系统，该气体弹射系统将用于产生高能气体的准备单元和用于存储高能气体的弹射单元配置在一个密封腔内，通过在准备单元的壁面上开设能量输入窗口，利用能量发生装置透过能量输入窗口为准备单元内的气体发生物质提供能量，使气体发生物质汽化为高能气体，省去了专门的高能气体存储装置，简化了结构，系统简单，体积小，使用方便，可控性好，可以广泛用于水下武器发射、舰载飞机和无人机发射等军事领域。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中蒸汽弹射器结构复杂、体积大、可控性差的技术问题。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的气体弹射系统的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、能量发生装置；20、密封腔；21、准备单元；21a、能量输入窗口；22、弹射单元；22a、气密阀门；30、气体发生物质；40、弹射体。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种气体弹射系统，弹射系统包括：能量发生装置10和密封腔20，密封腔20包括准备单元21和弹射单元22，准备单元21内置气体发生物质30，发射单元22内部设置弹射体40，准备单元21的壁面上开设能量输入窗口21a，气体发生物质30通过能量输入窗口21a吸收能量发生装置10发出的能量并转化为气体，用于推动弹射体40运动，发射单元22的壁面上设置有气密阀门22a，用于使被气体推动的弹射体40从密封腔20中释放出去。

应用此种配置方式，提供了一种气体弹射系统，该气体弹射系统将用于产生高能气体的准备单元21和用于存储高能气体的弹射单元22配置在一个密封腔20内，通过在准备单元21的壁面上开设能量输入窗口21a，利用能量发生装置10透过能量输入窗口21a为准备单元21内的气体发生物质30提供能量，使气体发生物质30汽化为高能气体，省去了专门的高能气体存储装置，简化了结构，系统简单，体积小，使用方便，可控性好，可以广泛用于水下武器发射、舰载飞机和无人机发射等军事领域。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中蒸汽弹射器结构复杂、体积大、可控性差的技术问题。

进一步地，能量发生装置10发出的能量具有高能量密度，能量发生装置10透过能量输入窗口21a为准备单元21内的气体发生物质30提供高密度能量，使气体发生物质30在瞬间汽化为高能气体，改变了高能气体产生方式，提升了高能气体产生效率，能够实现高能气体的快速连续产生，从而进行快速连续弹射，仅需提供电能，可控性好，使用方便。

能量发生装置10根据实际需要进行选择，作为本发明的一个具体实施例，能量发生装置10为定向电磁波发生器。

作为本发明的另一个具体实施例，能量发生装置10为激光器。激光器的选择可以根据实际需要进行选择，例如固体激光器，气体激光器等。本发明通过此种配置方式，利用激光器发出的高能激光束或者定向电磁波发生器发出的定向电磁波能作为能量源加热气体发生物质30，利用气体发生物质30中的分子结构对高能激光束或者定向电磁波能的能量吸收来产生高温高压气体，由于高能激光束和定向电磁波能具有高能量密度，因此气体发生物质30到高能气体的转变过程非常迅速，瞬间就能产生高温高压气体。同时由于激光束与电磁充能时间极短，因此能够连续不断地产生高温高压气体，从而实现快速、连续弹射。

进一步地，气体发生物质30为液体。当液体在短时间内被高能激光束或定向电磁波能直接或间接地加热后，其温度瞬间上升到蒸发温度并汽化，在较小的腔体环境中能够快速连续产生非常强的能量源，推动弹射体40弹出，满足快速连续作业的需求。

作为本发明的一个具体实施例，液体为水。当水在短时间内被高能激光束或定向电磁波能直接或间接地加热后，其温度瞬间上升到蒸发温度并汽化，在较小的腔体环境中能够快速连续产生非常强的能量源，推动弹射体40弹出，满足快速连续作业的需求。

此外，在水中掺杂不同的物质能够改变溶液的吸收光谱，保证对能量发生装置10所发出能量的吸收。作为本发明的另一个具体实施例，液体为水溶液。

本发明中，无论所选用的液体自身是否能够对高能激光束或定向电磁波能进行吸收，都可以通过添加悬浮物的方式来实现本发明的目的，即液体为悬浮液。添加的悬浮物一方面改变悬浮液中溶液的光谱，增强溶液对高能激光束或定向电磁波能的吸收，蒸发产生高温高压气体，另一方面，悬浮物自身对高能激光束或定向电磁波能进行强烈吸收，在极短时间内，其温度迅速上升，燃烧甚至形成等离子体，将能量迅速转移给蒸发悬浮液中的溶液，进而蒸发溶液，产生高温高压气体并实现蒸汽弹射。

综上，液体的选用范围较广，保证了全波段高能激光光束或定向电磁能的使用，可以适用于各种情况、各种条件下的蒸汽产生与弹射。

本发明中，由于气化过程非常迅速，因此，密封腔20不要求完全密闭。

如图1所示，利用本发明提出的气体弹射系统进行弹射的具体实施方式为：

①准备用于激发气体发生物质30的能量发生装置10例如激光器或定向电磁波发生器作为持续输入的能量源；

②将高能激光束或者定向电磁波能通过图1中所示的能量输入窗口21a定向传输至密闭腔20；

③利用气体发生物质30中分子结构对高能激光束或者定向电磁波能的吸收，快速加热气体发生物质30并汽化产生高温高压气体，甚至产生高温等离子体；

④快速打开密封腔20的气密阀门22a，喷射的高能气体推动弹射体40例如活塞快速射出。

综上所述，本发明提供了一种气体弹射系统，该气体弹射系统将用于产生高能气体的准备单元和用于存储高能气体的弹射单元配置在一个密封腔内，通过在准备单元的壁面上开设能量输入窗口，利用能量发生装置透过能量输入窗口为准备单元内的气体发生物质提供能量，使气体发生物质汽化为高能气体，省去了专门的高能气体存储装置，简化了结构，系统简单，体积小，使用方便，可控性好，可以广泛用于水下武器发射、舰载飞机和无人机发射等军事领域。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中蒸汽弹射器结构复杂、体积大、可控性差的技术问题。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种气体弹射系统，其特征在于，所述弹射系统包括：能量发生装置(10)和密封腔(20)，所述密封腔(20)包括准备单元(21)和弹射单元(22)，所述准备单元(21)内置气体发生物质(30)，所述发射单元(22)内部设置弹射体(40)，所述准备单元(21)的壁面上开设能量输入窗口(21a)，所述气体发生物质(30)通过所述能量输入窗口(21a)吸收所述能量发生装置(10)发出的能量并转化为气体，用于推动所述弹射体(40)运动，所述发射单元(22)的壁面上设置有气密阀门(22a)，用于使被气体推动的所述弹射体(40)从所述密封腔(20)中释放出去。

2.根据权利要求1所述的气体弹射系统，其特征在于，所述能量发生装置(10)为定向电磁波发生器。

3.根据权利要求1所述的气体弹射系统，其特征在于，所述能量发生装置(10)为激光器。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的气体弹射系统，其特征在于，所述气体发生物质(30)为液体。

5.根据权利要求4所述的气体弹射系统，其特征在于，所述液体为水。

6.根据权利要求4所述的气体弹射系统，其特征在于，所述液体为水溶液。

7.根据权利要求4所述的气体弹射系统，其特征在于，所述液体为悬浮液。