CN113551861A - 一种用于轻气炮的飞行舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于轻气炮的飞行舱，包括飞行舱、与飞行舱连接的发射管、位于飞行舱内并与发射管的一端连接的分离舱、安装在飞行舱下方的集尘舱、通过磁吸式封膜装置与飞行舱连接的轻气炮靶室，分离舱包括舱室、用于连通发射管和舱室的导气管、沿远离发射管的方向间隔安装在舱室相对的两侧内壁上的分离舱扰流鳍和分离舱导流鳍，分离舱开设有与发射管连通的第一通孔，且分离舱正对第一通孔的内壁开设有第二通孔，第一通孔、舱室和第二通孔连通形成飞行通道。本发明利用分瓣弹托尾部的高压驱动气体在分瓣弹托和弹丸的飞行通道上形成高压区，作为分瓣弹托与弹丸气动分离的动力，而飞行舱内依然处于真空状态，有利于提高轻气炮靶室的真空度。

Description

一种用于轻气炮的飞行舱

技术领域

本发明涉及超高速碰撞加载试验技术领域，具体涉及一种用于轻气炮的飞行舱。

背景技术

轻气炮加载技术是天体物理、航空航天和军工领域常用的实验方法，根据发射速度和结构，可以分为一级轻气炮和多级轻气炮。二级轻气炮是最为常见的多级轻气炮，由高压气室、一级泵管、高压锥段、发射管和靶室等组成。一般高压气室内充入高压气体用于驱动活塞，一级泵管内充入氢气或者氦气等轻质气体。活塞在运动过程中不断压缩泵管内的氢气，将处于低压状态的轻质气体在较短时间内压缩到轻气炮的高压锥段内。当轻质气体被压缩到很高的压力状态后冲破预先设定的膜片，再迅速膨胀推动弹丸加速。弹丸飞入靶室作用于不同材料、不同形状的物体，进行各种高速和超高速的碰撞问题研究。

在进行超高速碰撞实验研究时，为了模拟空间环境，二级轻气炮的靶室一般处于真空状态，但现有技术中的二级轻气炮靶室的真空度也只能维持在100Pa量级。现有的二级轻气炮一般采用如图1或图2所示结构，图1为强制脱弹托轻气炮结构，轻气炮靶室2'直接与发射管1'连接，轻气炮靶室2'的环境容易受到驱动气体的影响，并且每次发射完毕后，轻气炮靶室2'会沉积大量炭黑等颗粒物质，而轻气炮靶室2'的清洁度将直接影响实验时的真空度。图2为气动脱弹托轻气炮结构，分离舱3"的两侧分别与发射管1"和轻气炮靶室2"连接，实验时为了将分瓣弹托4"与弹丸5"分离，需要在分离舱3"内充入5000～20000Pa压力的氮气，但是氮气的填充无疑会影响轻气炮靶室2"内的真空度，而且实验时操作人员为了方便，往往会将分离舱3"和轻气炮靶室2"处于连通状态，无法实现模拟空间环境的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于轻气炮的飞行舱，减小驱动气体以及炭黑等颗粒物质对轻气炮靶室的影响，既实现分瓣弹托与弹丸气动分离的功能，又可以维持轻气炮靶室的高真空度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种用于轻气炮的飞行舱，包括飞行舱、与所述飞行舱连接并用于发射分瓣弹托和弹丸的发射管、位于所述飞行舱内并与所述发射管的一端连接的分离舱、安装在所述飞行舱下方的集尘舱、通过磁吸式封膜装置与所述飞行舱连接的轻气炮靶室，所述分离舱包括舱室、位于所述舱室的外侧并用于连通所述发射管和所述舱室的导气管、沿远离所述发射管的方向间隔安装在所述舱室相对的两侧内壁上的若干个分离舱扰流鳍和位于所述分离舱扰流鳍远离所述发射管的一侧并安装在所述舱室相对的两侧内壁上的分离舱导流鳍，所述分离舱开设有与所述发射管连通的第一通孔，且所述分离舱正对所述第一通孔的内壁开设有第二通孔，所述第一通孔、所述舱室以及所述第二通孔依次连通以形成所述分瓣弹托和所述弹丸的飞行通道。

作为用于轻气炮的飞行舱的一种优选方案，所述发射管的侧壁上开设有与所述导气管连通的进气孔，所述分离舱的侧壁上开设有与所述导气管连通的若干个出气孔，所述出气孔位于所述分离舱扰流鳍邻近所述发射管的一侧。

作为用于轻气炮的飞行舱的一种优选方案，沿靠近所述发射管的方向，所述分离舱扰流鳍和所述分离舱导流鳍均与所述分离舱的内壁呈锐角设置。

作为用于轻气炮的飞行舱的一种优选方案，所述分离舱的侧壁上且位于所述分离舱导流鳍靠近所述分离舱扰流鳍的一侧开设有导流孔，且所述导流孔邻近所述分离舱导流鳍。

作为用于轻气炮的飞行舱的一种优选方案，所述飞行舱的内壁安装有飞行舱扰流鳍，沿靠近所述发射管的方向，所述飞行舱扰流鳍与所述飞行舱的内壁呈锐角设置。

作为用于轻气炮的飞行舱的一种优选方案，所述飞行舱扰流鳍包括邻近所述集尘舱安装在所述飞行舱内壁上的第一扰流鳍和与所述第一扰流鳍位置相对并安装在所述飞行舱内壁上的第二扰流鳍，所述飞行舱的内壁上且其与所述第一扰流鳍的锐角夹角处开设有扰流孔。

作为用于轻气炮的飞行舱的一种优选方案，所述集尘舱内设置有吸尘管道，所述吸尘管道与所述扰流孔连通。

作为用于轻气炮的飞行舱的一种优选方案，所述磁吸式封膜装置包括用于连接所述飞行舱和所述轻气炮靶室的磁吸法兰、位于所述飞行舱内并与所述磁吸法兰的一侧连接的弹托挡环以及位于所述磁吸法兰和所述弹托挡环之间的密封膜。

作为用于轻气炮的飞行舱的一种优选方案，所述弹托挡环为锥形结构，且所述弹托挡环正对所述第二通孔的位置开设有第三通孔，所述磁吸法兰沿其径向开设有分别与所述第三通孔和所述轻气炮靶室连通的第四通孔。

作为用于轻气炮的飞行舱的一种优选方案，所述磁吸法兰包括法兰本体、密封圈和电磁铁，所述法兰本体靠近所述弹托挡环的一侧且邻近所述第四通孔开设有环形凹槽，所述密封圈安装在所述环形凹槽内，所述电磁铁邻近所述弹托挡环安装在所述法兰本体内。

本发明的有益效果：

(1)、本发明通过高压驱动气体将发射管内的分瓣弹托及分瓣弹托上的弹丸以高速形态依次通过分离舱、飞行舱、磁吸式封膜装置和轻气炮靶室，当高压驱动气体开始驱动分瓣弹托和弹丸发射时，分瓣弹托尾部的高压驱动气体通过导气管将提前进入分离舱，并在分离舱扰流鳍的作用下在分离舱内流动，在分瓣弹托和弹丸的飞行通道上形成高压区，为分瓣弹托与弹丸的分离提供气动力，因此在实验前飞行舱内无需提前充入气体，从而保持了飞行舱内的真空状态，并且可以在飞行舱与轻气炮靶室保持较小的压力差的情况下，提高轻气炮靶室的真空度。

(2)、本发明中分离舱内的驱动气体在分离舱导流鳍的导流作用下进入飞行舱，进入飞行舱的气体在飞行舱扰流鳍的扰流作用下，驱动气体中的炭黑等颗粒物质将沉积到飞行舱底部的集尘舱，而不会进入到轻气炮靶室，从而提高了轻气炮靶室的洁净度，进而提高了轻气炮靶室的真空度。

(3)、本发明采用了磁吸式封膜装置，通过电磁铁固定弹托挡环的位置，弹托挡环在电磁铁的作用下不断压缩密封圈从而形成密封作用，并且飞行舱和轻气炮靶室都处于高真空状态，密封膜两侧的压力差较小，密封膜的受力减小，从而可以减小密封膜的厚度，进而减小密封膜对弹丸的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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是现有的强制脱弹托轻气炮结构的剖视示意图。

图2是现有的气动脱弹托轻气炮结构的剖视示意图。

图3是本发明一实施例所述的用于轻气炮的飞行舱的剖视示意图。

图4是本发明一实施例所述的磁吸式封膜装置的剖视示意图。

图5是本发明一实施例所述的磁吸法兰的剖视示意图。

图1中：

1'、发射管；2'、轻气炮靶室。

图2中：

1"、发射管；2"、轻气炮靶室；3"、分离舱；4"、分瓣弹托；5"、弹丸。

图3至图5中：

1、飞行舱；11、飞行舱扰流鳍；111、第一扰流鳍；112、第二扰流鳍；12、扰流孔；

2、分瓣弹托；3、弹丸；4、发射管；

5、分离舱；51、舱室；52、导气管；53、分离舱扰流鳍；54、分离舱导流鳍；55、导流孔；

6、集尘舱；

7、磁吸式封膜装置；71、磁吸法兰；711、法兰本体；712、密封圈；713、电磁铁；72、弹托挡环；73、密封膜；

8、轻气炮靶室。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图3所示，本发明实施例中的用于轻气炮的飞行舱，包括飞行舱1、与飞行舱1连接并用于发射分瓣弹托2和弹丸3的发射管4、位于飞行舱1内并与发射管4的一端连接的分离舱5、安装在飞行舱1下方的集尘舱6、通过磁吸式封膜装置7与飞行舱1连接的轻气炮靶室8，分离舱5包括舱室51、位于舱室51外侧并用于连通发射管4和舱室51的导气管52、沿远离发射管4的方向间隔安装在舱室51相对的两侧内壁上的若干个分离舱扰流鳍53和位于分离舱扰流鳍53远离发射管4的一侧并安装在舱室51相对的两侧内壁上的分离舱导流鳍54，分离舱5开设有与发射管4连通的第一通孔，且分离舱5正对第一通孔的内壁开设有第二通孔，第一通孔、舱室51以及第二通孔依次连通以形成分瓣弹托2和弹丸3的飞行通道。

本实施例通过高压驱动气体将发射管4内的分瓣弹托2及分瓣弹托2上的弹丸3以高速形态依次通过分离舱5、飞行舱1、磁吸式封膜装置7和轻气炮靶室8，当高压驱动气体开始驱动分瓣弹托2和弹丸3发射时，分瓣弹托2尾部的高压驱动气体通过导气管52将先于分瓣弹托2和弹丸3进入分离舱5内，并在分离舱扰流鳍53的作用下在分离舱5内流动，在分瓣弹托2和弹丸3的飞行通道上形成高压区，为分瓣弹托2与弹丸3的分离提供气动力，省去了在实验前向飞行舱1内充入高压的氮气以提供气动力的步骤，从而保持了飞行舱1内的真空状态，并且可以在飞行舱1与轻气炮靶室8保持较小的压力差的情况下，提高轻气炮靶室8的真空度。

作为本发明一优选的实施方案，发射管4的侧壁上开设有与导气管52连通的进气孔，分离舱5的侧壁上开设有与导气管52连通的若干个出气孔，出气孔位于分离舱扰流鳍53邻近发射管4的一侧，出气孔与分离舱扰流鳍53一一配合。

于本实施例中，沿远离发射管4的方向，分离舱扰流鳍53和分离舱导流鳍54均与分离舱5的内壁呈锐角设置，分离舱扰流鳍53主要起到扰流作用，高压驱动气体通过导气管52进入分离舱5后，在分离舱扰流鳍53的影响下留在分离舱5内流动，从而形成高压区，分瓣弹托2及弹丸3经过分离舱5时，在高压区的气动力作用下，分瓣弹托2与弹丸3将分离开。

于本实施例中，分离舱5的侧壁上且位于分离舱导流鳍54靠近分离舱扰流鳍53的一侧开设有导流孔55，且导流孔55邻近分离舱导流鳍54，高压驱动气体在完成驱动分瓣弹托2和弹丸3进入分离舱5后，在分离舱导流鳍54的作用下，大部分高压驱动气体将通过导流孔55进入飞行舱1。本实施例中的分离舱导流鳍54与导流孔55一一配合；根据实验需要可以在分离舱5内布置多个分离舱导流鳍54与导流孔55组合使用。

于本实施例中，飞行舱1的内壁安装有飞行舱扰流鳍11，沿靠近发射管4的方向，飞行舱扰流鳍11与飞行舱1的内壁呈锐角设置，飞行舱扰流鳍11可以将高压气体中炭黑等颗粒物质中的绝大部分都沉积在集尘舱6，提高轻气炮靶室8的洁净度，从根本上解决提高轻气炮靶室8真空度的难题。

于本实施例中，飞行舱扰流鳍11包括邻近集尘舱6安装在飞行舱1内壁上的第一扰流鳍111和与第一扰流鳍111位置相对并安装在飞行舱1内壁上的第二扰流鳍112，飞行舱1的内壁上且其与第一扰流鳍111的锐角夹角处开设有扰流孔12。本实施例中的飞行舱扰流鳍11与扰流孔12一一配合，根据实验需要可以在飞行舱1内布置多个飞行舱扰流鳍11与扰流孔12配合使用。

于本实施例中，集尘舱6内设置有吸尘管道，吸尘管道与扰流孔12连通，当高压气体中的炭黑等颗粒物质会沉降到集尘舱6后，通过吸尘管道可以快速将集尘舱6清理干净，以便于实验设备的再次使用。

本实施例中分离舱5内的驱动气体在分离舱导流鳍54的导流作用下进入飞行舱1，进入飞行舱1的驱动气体在飞行舱扰流鳍11的扰流作用下，驱动气体中的炭黑等颗粒物质将沉积到飞行舱1底部的集尘舱6，而不会进入到轻气炮靶室8，从而提高了轻气炮靶室8的洁净度，进而提高了轻气炮靶室8的真空度。

如图4所示，磁吸式封膜装置7包括用于连接飞行舱1和轻气炮靶室8的磁吸法兰71、位于飞行舱1内并与磁吸法兰71的一侧连接的弹托挡环72以及位于磁吸法兰71和弹托挡环72之间的密封膜73，弹托挡环72为钢铁材质，磁吸法兰71用于固定弹托挡环72的位置，密封膜73用于保持轻气炮靶室8的真空度。

于本实施例中，弹托挡环72为锥形结构，且弹托挡环72正对第二通孔的位置开设有第三通孔，磁吸法兰71沿其径向开设有分别与第三通孔和轻气炮靶室8连通的第四通孔，分瓣弹托2与弹丸3在气动力的作用下实现气动分离，分瓣弹托2分成两瓣，第三通孔的直径设置为大于弹丸3的直径，且小于分瓣弹托2的两瓣之间的距离，因此弹丸3可以继续以高速形态通过弹托挡环72和磁吸法兰71进入轻气炮靶室8，而分瓣弹托2在弹托挡环72的阻挡作用下，停留在飞行舱1内，以减小分瓣弹托2对弹丸3的影响。

如图5所示，磁吸法兰71包括法兰本体711、密封圈712和电磁铁713，法兰本体711靠近弹托挡环72的一侧且邻近第四通孔开设有环形凹槽，密封圈712安装在环形凹槽内，电磁铁713邻近弹托挡环72安装在法兰本体711内，电磁铁713用于磁吸固定弹托挡环72，弹托挡环72在电磁铁713的作用下不断压缩密封圈712从而形成密封作用，并且飞行舱1和轻气炮靶室8都处于高真空状态，密封膜73两侧的压力差较小，密封膜73的受力减小，从而可以减小密封膜73的厚度，进而减小密封膜73对弹丸3的影响。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (10)

1.一种用于轻气炮的飞行舱，其特征在于，包括飞行舱(1)、与所述飞行舱(1)连接并用于发射分瓣弹托(2)和弹丸(3)的发射管(4)、位于所述飞行舱(1)内并与所述发射管(4)的一端连接的分离舱(5)、安装在所述飞行舱(1)下方的集尘舱(6)、通过磁吸式封膜装置(7)与所述飞行舱(1)连接的轻气炮靶室(8)，所述分离舱(5)包括舱室(51)、位于所述舱室(51)的外侧并用于连通所述发射管(4)和所述舱室(51)的导气管(52)、沿远离所述发射管(4)的方向间隔安装在所述舱室(51)相对的两侧内壁上的若干个分离舱扰流鳍(53)和位于所述分离舱扰流鳍(53)远离所述发射管(4)的一侧并安装在所述舱室(51)相对的两侧内壁上的分离舱导流鳍(54)，所述分离舱(5)开设有与所述发射管(4)连通的第一通孔，且所述分离舱(5)正对所述第一通孔的内壁开设有第二通孔，所述第一通孔、所述舱室(51)以及所述第二通孔依次连通以形成所述分瓣弹托(2)和所述弹丸(3)的飞行通道。

2.根据权利要求1所述的用于轻气炮的飞行舱，其特征在于，所述发射管(4)的侧壁上开设有与所述导气管(52)连通的进气孔，所述分离舱(5)的侧壁上开设有与所述导气管(52)连通的若干个出气孔，所述出气孔位于所述分离舱扰流鳍(53)邻近所述发射管(4)的一侧。

3.根据权利要求1所述的用于轻气炮的飞行舱，其特征在于，沿靠近所述发射管(4)的方向，所述分离舱扰流鳍(53)和所述分离舱导流鳍(54)均与所述分离舱(5)的内壁呈锐角设置。

4.根据权利要求3所述的用于轻气炮的飞行舱，其特征在于，所述分离舱(5)的侧壁上且位于所述分离舱导流鳍(54)靠近所述分离舱扰流鳍(53)的一侧开设有导流孔(55)，且所述导流孔(55)邻近所述分离舱导流鳍(54)。

5.根据权利要求1所述的用于轻气炮的飞行舱，其特征在于，所述飞行舱(1)的内壁安装有飞行舱扰流鳍(11)，沿靠近所述发射管(4)的方向，所述飞行舱扰流鳍(11)与所述飞行舱(1)的内壁呈锐角设置。

6.根据权利要求5所述的用于轻气炮的飞行舱，其特征在于，所述飞行舱扰流鳍(11)包括邻近所述集尘舱(6)安装在所述飞行舱(1)内壁上的第一扰流鳍(111)和与所述第一扰流鳍(111)位置相对并安装在所述飞行舱(1)内壁上的第二扰流鳍(112)，所述飞行舱(1)的内壁上且其与所述第一扰流鳍(111)的锐角夹角处开设有扰流孔(12)。

7.根据权利要求6所述的用于轻气炮的飞行舱，其特征在于，所述集尘舱(6)内设置有吸尘管道，所述吸尘管道与所述扰流孔(12)连通。

8.根据权利要求1所述的用于轻气炮的飞行舱，其特征在于，所述磁吸式封膜装置(7)包括用于连接所述飞行舱(1)和所述轻气炮靶室(8)的磁吸法兰(71)、位于所述飞行舱(1)内并与所述磁吸法兰(71)的一侧连接的弹托挡环(72)以及位于所述磁吸法兰(71)和所述弹托挡环(72)之间的密封膜(73)。

9.根据权利要求8所述的用于轻气炮的飞行舱，其特征在于，所述弹托挡环(72)为锥形结构，且所述弹托挡环(72)正对所述第二通孔的位置开设有第三通孔，所述磁吸法兰(71)沿其径向开设有分别与所述第三通孔和所述轻气炮靶室(8)连通的第四通孔。

10.根据权利要求9所述的用于轻气炮的飞行舱，其特征在于，所述磁吸法兰(71)包括法兰本体(711)、密封圈(712)和电磁铁(713)，所述法兰本体(711)靠近所述弹托挡环(72)的一侧且邻近所述第四通孔开设有环形凹槽，所述密封圈(712)安装在所述环形凹槽内，所述电磁铁(713)邻近所述弹托挡环(72)安装在所述法兰本体(711)内。

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