CN113218238A - 一种可视化再生喷雾实验装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可视化再生喷雾实验装置和方法，包括锁合装置、上支撑盘、差动活塞、透明容器、支撑杆和下支撑盘，差动活塞的下端穿过上支撑盘伸入所述透明容器，锁合装置用于对差动活塞的上端限位，上支撑盘、差动活塞与透明容器包围的空间为液腔，下支撑盘、差动活塞与透明容器包围的空间为气腔，差动活塞的芯杆能够在差动活塞基体内沿轴向移动，差动活塞基体上设置有流液通道，芯杆沿轴向移动时能够实现流液通道的打开和闭合。本发明利用高压气体作用差动活塞，复现再生喷雾过程，并且采用透明的实验装置，解决了再生喷雾过程的观测难题，较好地反映了点火初期压力较低时再生式液体发射药火炮的射流雾化过程。

Description

一种可视化再生喷雾实验装置和方法
技术领域
本发明属于射流雾化技术领域，涉及一种可视化再生喷雾实验装置和方法。
背景技术
再生喷雾装置是再生式液体发射药火炮的核心机构。再生喷雾装置利用差动活塞两侧液体药与燃气压力的压力差将液体药不断喷入燃烧室雾化燃烧，形成再生喷雾原理。火炮发射时，燃烧室内燃气推动差动活塞压缩贮液室内液体药，液体药在差动活塞两侧压力差作用下从活塞喷口高速喷入燃烧室雾化并燃烧，燃烧生成的高压燃气将弹丸从身管中发射出去。
再生喷雾性能对再生式液体发射药火炮膛内燃烧稳定性与内弹道性能具有重要影响。然而，在发射期间差动活塞高速运动，并且喷射时间短、流速高，特别是再生喷雾燃烧过程是在炮膛内封闭条件下进行，这些因素导致直接观察和测量再生喷雾性能非常困难。目前，对于射流雾化质量的可视化研究普遍采用固定喷口，分别控制环境背压和喷射压力的方法(例如中国专利：一种研究喷嘴喷注雾化特性的实验装置201010588610.X号)，此类实验方法并未运用再生式液体发射药火炮的差动原理，并不符合再生式液体发射药火炮的射流雾化环境，不能较好地复现再生式液体发射药火炮的射流雾化现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可视化再生喷雾实验装置和方法，利用高压气体作用差动活塞，复现再生喷雾过程，并且采用透明的实验装置，解决了再生喷雾过程的观测难题，较好地反映了点火初期压力较低时再生式液体发射药火炮的射流雾化过程。
本发明所采用的技术方案是：
一种可视化再生喷雾实验装置，包括锁合装置、上支撑盘、差动活塞、透明容器、支撑杆和下支撑盘，所述支撑杆用于连接上支撑盘和下支撑盘，所述透明容器固定于所述上支撑盘和所述下支撑盘之间，
所述差动活塞的下端穿过上支撑盘伸入所述透明容器，所述锁合装置位于上支撑盘上用于对所述差动活塞的上端限位，所述上支撑盘、所述差动活塞与所述透明容器包围的空间为液腔，所述下支撑盘、所述差动活塞与所述透明容器包围的空间为气腔，所述差动活塞包括差动活塞基体和芯杆，所述芯杆位于所述差动活塞基体内且能够在所述差动活塞基体内沿轴向移动，所述差动活塞基体上设置有流液通道，所述芯杆沿轴向移动时能够实现流液通道的打开和闭合，所述流液通道打开时所述液腔内的液体能够通过差动活塞内的喷口喷出至所述气腔，所述流液通道闭合时所述液腔与气腔不连通。
进一步地，所述锁合装置包括旋转压钩和旋转压板，所述旋转压钩和旋转压板与上支撑盘的顶部铰接，所述旋转压钩包括闭锁面，所述旋转压板包括与所述闭锁面配合的闭锁端。
进一步地，所述支撑杆包括多个，每个所述支撑杆的上端与上支撑盘固定连接、下端与下支撑盘固定连接。
进一步地，所述上支撑盘设有至少一个注液孔，所述下支撑盘设有至少一个加压孔。
进一步地，所述上支撑盘、所述下支撑盘与透明容器接触位置设有密封结构，所述上支撑盘与所述差动活塞接触位置设有密封结构。
进一步地，所述差动活塞还包括位于下端的差动活塞端盖，所述芯杆与所述差动活塞端盖之间形成所述喷口。
进一步地，所述芯杆能够在上极限位置和下极限位置之间移动，在所述上极限位置时所述芯杆被所述差动活塞基体内的台阶面限位，在所述下极限位置时所述芯杆与所述差动活塞端盖抵靠。
进一步地，所述差动活塞还包括活塞筒套，所述活塞筒套固定连接于差动活塞基体上部，所述活塞筒套用于限制差动活塞向所述气腔方向移动的最大位移。
进一步地，所述芯杆与所述差动活塞基体、所述差动活塞端盖接触位置处均设有密封结构。
根据上述的可视化再生喷雾实验装置的实验方法，包括以下步骤：
步骤一：将所述差动活塞的下端穿过上支撑盘伸入所述透明容器，通过所述锁合装置对所述差动活塞的上端限位，将所述液腔内填充液体，将气腔内填充压力气体；
步骤二：将所述锁合装置解锁释放所述差动活塞，所述芯杆在所述气腔压力下向所述差动活塞上部运动打开所述喷口，所述差动活塞受所述气腔压力向所述液腔方向运动，从而使所述液腔内的液体由所述喷口喷出，透过所述透明容器观察并记录基于差动原理的射流雾化的实验现象。
本发明的有益效果是：
(1)本发明结构简单，设计合理，通过采用透明的实验装置，解决了再生喷雾过程的观测难题，较好地反映了点火初期压力较低时再生式液体发射药火炮的射流雾化过程；
(2)本发明采用上支撑盘、差动活塞、下支撑盘和锁合装置的配合设计，在实验时，只需打开锁合装置，即可自动实现射流雾化实验，操作简便，实验高效。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明可视化再生喷雾实验装置的准备阶段的示意图。
图2是本发明可视化再生喷雾实验装置的试验阶段的示意图。
图3是本发明准备阶段的差动活塞结构示意图。
图4是本发明试验阶段的差动活塞结构示意图。
图5是本发明实施例的旋转压钩结构示意图。
图6是本发明实施例的旋转压板结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
结合图1-2，一种可视化再生喷雾实验装置，包括锁合装置、上支撑盘3、差动活塞4、透明容器5、支撑杆6和下支撑盘7，所述支撑杆6用于连接上支撑盘3和下支撑盘7，所述透明容器5固定于所述上支撑盘3和所述下支撑盘7之间，锁合装置包括旋转压钩1、旋转压板2，
所述差动活塞4的下端穿过上支撑盘3伸入所述透明容器5，所述锁合装置位于上支撑盘3上用于对所述差动活塞4的上端限位，所述上支撑盘3、所述差动活塞4与所述透明容器5包围的空间为液腔51，所述下支撑盘7、所述差动活塞4与所述透明容器5包围的空间为气腔52，所述差动活塞4包括差动活塞基体44和芯杆42，所述芯杆42位于所述差动活塞基体44内且能够在所述差动活塞基体44内沿轴向移动，所述差动活塞基体44上设置有流液通道供以流液，所述芯杆42沿轴向移动时能够实现流液通道的打开和闭合，所述流液通道打开时所述液腔51内的液体能够通过差动活塞4内的喷口41喷出至所述气腔52，所述流液通道闭合时所述液腔51与气腔52不连通。
进一步地，结合图5-6，所述锁合装置包括旋转压钩1和旋转压板2，所述旋转压钩1和旋转压板2与上支撑盘3的顶部铰接，所述旋转压钩1包括闭锁面11，所述旋转压板2包括与所述闭锁面11配合的闭锁端21。
进一步地，所述支撑杆6包括多个，每个所述支撑杆6的上端与上支撑盘3固定连接、下端与下支撑盘7固定连接。
进一步地，所述上支撑盘3设有至少一个注液孔供以注液，所述下支撑盘7设有至少一个加压孔供以加压。
进一步地，所述上支撑盘3、所述下支撑盘7与透明容器5接触位置设有密封结构，所述上支撑盘3与所述差动活塞4接触位置设有密封结构。
进一步地，结合图3-4，所述差动活塞4还包括位于下端的差动活塞端盖43，所述芯杆42与所述差动活塞端盖43之间形成所述喷口41。
进一步地，所述芯杆42能够在上极限位置和下极限位置之间移动，在所述上极限位置时所述芯杆42被所述差动活塞基体44内的台阶面限位，在所述下极限位置时所述芯杆42与所述差动活塞端盖43抵靠。
进一步地，所述差动活塞4还包括活塞筒套45，所述活塞筒套45固定连接于差动活塞基体44上部，所述活塞筒套45用于限制差动活塞4向所述气腔52方向移动的最大位移。
进一步地，所述芯杆42与所述差动活塞基体44、所述差动活塞端盖43接触位置处均设有密封结构。
上述实验装置各部件的安装方式如下：所述支撑杆6连接所述上支撑盘3和所述下支撑盘7，所述透明容器5固定于所述上支撑盘3和所述下支撑盘7之间，所述旋转压钩1与所述旋转压板2铰接于所述上支撑盘3上，所述旋转压板2的闭锁端21与所述旋转压钩1的闭锁面11相抵。
本发明的可视化再生喷雾实验装置的实验方法，包括以下步骤：
步骤一：将所述差动活塞4的下端穿过上支撑盘3伸入所述透明容器5，通过所述锁合装置对所述差动活塞4的上端限位，将所述液腔51内填充液体，将气腔52内填充压力气体，所述旋转压钩1限制所述旋转压板2的旋转，所述旋转压板2限制所述芯杆42在所述差动活塞基体44内部运动从而限制所述喷口41的打开，同时所述旋转压板2还限制因所述气腔52的高压环境引起的所述差动活塞4向所述旋转压板2方向的位移；
步骤二：将所述锁合装置解锁释放所述差动活塞4，所述芯杆42在所述气腔52压力下向所述差动活塞4上部运动打开所述喷口41，所述差动活塞4受所述气腔52压力向所述液腔51方向运动，从而使所述液腔51内的液体由所述喷口41喷出，透过所述透明容器5观察并记录基于差动原理的射流雾化的实验现象。
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 (10)

1.一种可视化再生喷雾实验装置，其特征在于，包括锁合装置、上支撑盘(3)、差动活塞(4)、透明容器(5)、支撑杆(6)和下支撑盘(7)，所述支撑杆(6)用于连接上支撑盘(3)和下支撑盘(7)，所述透明容器(5)固定于所述上支撑盘(3)和所述下支撑盘(7)之间，
所述差动活塞(4)的下端穿过上支撑盘(3)伸入所述透明容器(5)，所述锁合装置位于上支撑盘(3)上用于对所述差动活塞(4)的上端限位，所述上支撑盘(3)、所述差动活塞(4)与所述透明容器(5)包围的空间为液腔(51)，所述下支撑盘(7)、所述差动活塞(4)与所述透明容器(5)包围的空间为气腔(52)，所述差动活塞(4)包括差动活塞基体(44)和芯杆(42)，所述芯杆(42)位于所述差动活塞基体(44)内且能够在所述差动活塞基体(44)内沿轴向移动，所述差动活塞基体(44)上设置有流液通道，所述芯杆(42)沿轴向移动时能够实现流液通道的打开和闭合，所述流液通道打开时所述液腔(51)内的液体能够通过差动活塞(4)内的喷口(41)喷出至所述气腔(52)，所述流液通道闭合时所述液腔(51)与气腔(52)不连通。
2.根据权利要求1所述的可视化再生喷雾实验装置，其特征在于，所述锁合装置包括旋转压钩(1)和旋转压板(2)，所述旋转压钩(1)和旋转压板(2)与上支撑盘(3)的顶部铰接，所述旋转压钩(1)包括闭锁面(11)，所述旋转压板(2)包括与所述闭锁面(11)配合的闭锁端(21)。
3.根据权利要求1所述的可视化再生喷雾实验装置，其特征在于，所述支撑杆(6)包括多个，每个所述支撑杆(6)的上端与上支撑盘(3)固定连接、下端与下支撑盘(7)固定连接。
4.根据权利要求1所述的可视化再生喷雾实验装置，其特征在于，所述上支撑盘(3)设有至少一个注液孔，所述下支撑盘(7)设有至少一个加压孔。
5.根据权利要求1所述的可视化再生喷雾实验装置，其特征在于，所述上支撑盘(3)、所述下支撑盘(7)与透明容器(5)接触位置设有密封结构，所述上支撑盘(3)与所述差动活塞(4)接触位置设有密封结构。
6.根据权利要求1-5任一项所述的可视化再生喷雾实验装置，其特征在于，所述差动活塞(4)还包括位于下端的差动活塞端盖(43)，所述芯杆(42)与所述差动活塞端盖(43)之间形成所述喷口(41)。
7.根据权利要求6所述的可视化再生喷雾实验装置，其特征在于，所述芯杆(42)能够在上极限位置和下极限位置之间移动，在所述上极限位置时所述芯杆(42)被所述差动活塞基体(44)内的台阶面限位，在所述下极限位置时所述芯杆(42)与所述差动活塞端盖(43)抵靠。
8.根据权利要求7所述的可视化再生喷雾实验装置，其特征在于，所述差动活塞(4)还包括活塞筒套(45)，所述活塞筒套(45)固定连接于差动活塞基体(44)上部，所述活塞筒套(45)用于限制差动活塞(4)向所述气腔(52)方向移动的最大位移。
9.根据权利要求6所述的可视化再生喷雾实验装置，其特征在于，所述芯杆(41)与所述差动活塞基体(44)、所述差动活塞端盖(43)接触位置处均设有密封结构。
10.根据权利要求6-9任一项所述的可视化再生喷雾实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将所述差动活塞(4)的下端穿过上支撑盘(3)伸入所述透明容器(5)，通过所述锁合装置对所述差动活塞(4)的上端限位，将所述液腔(51)内填充液体，将气腔(52)内填充压力气体；
步骤二：将所述锁合装置解锁释放所述差动活塞(4)，所述芯杆(42)在所述气腔(52)压力下向所述差动活塞(4)上部运动打开所述喷口(41)，所述差动活塞(4)受所述气腔(52)压力向所述液腔(51)方向运动，从而使所述液腔(51)内的液体由所述喷口(41)喷出，透过所述透明容器(5)观察并记录基于差动原理的射流雾化的实验现象。
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