CN113819396B - 一种适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀，属于水下射弹技术领域，解决现有水下射弹的气源难以集成在弹体内的问题。适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀包括：开关阀、充气阀、减压阀、气瓶和电磁铁；气瓶为回转体，充气阀设置在气瓶的一端，开关阀设置在气瓶的另一端；减压阀设置在开关阀的出气端；开关阀设有沿气瓶径向设置的活塞，活塞控制开关阀开启或关闭；电磁铁控制活塞沿气瓶的径向移动。本发明采用外置电磁铁时序控制，打开开关阀，小型化集成充气阀、气瓶、开关阀及减压阀，以实现射弹系统气体触发通气时刻及气体通气流量可控的目标。

Description

一种适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀
技术领域
本发明涉及水下射弹技术领域，尤其涉及一种适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀。
背景技术
水下射弹利用炮射技术获得高初始速度，并采用气体包裹技术进行减阻，继而实现水下高速航行，以打击拦截水下运动装置。因此水下射弹需求自带气源及气体控制装置。然而由于水下射弹直径较小，一般小于35mm，在射弹内部布置气源及气体装置十分困难。
射弹发射方式一般采用适配器约束发射方式，即适配器与射弹通过定位销限定轴向位置，同时补偿射弹外表面与炮筒内表面的间隙，以起到对射弹发射过程导向、限位、减小摩擦阻力的作用，射弹出筒后适配器在流体阻力作用下自动分离。
针对水下射弹系统，由于气体通入并达到流量稳定需要一定时间，且气体流量对弹体减阻特性影响较大，因此弹内气源及气体控制装置因实现气体触发通气时刻及气体通气流量可控，目前尚无装置可实现上述技术要求。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀，用以解决现有水下射弹的气源难以集成在弹体内的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明技术方案中，一种适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀，适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀包括：开关阀、充气阀、减压阀、气瓶和电磁铁；
气瓶为回转体，充气阀设置在气瓶的一端，开关阀设置在气瓶的另一端；减压阀设置在开关阀的出气端；开关阀设有沿气瓶径向设置的活塞，活塞控制开关阀开启或关闭；电磁铁控制活塞沿气瓶的径向移动。
本发明技术方案中，开关阀设有气流通路，连通气瓶内部和减压阀；气流通路设有径向段；
活塞为回转体，设有第一变径部，第一变径部能够插入并阻塞径向段；
开关阀还设有复位结构，复位结构能够使第一变径部处于插入径向段的状态。
本发明技术方案中，开关阀设有衬套和衬套安装孔，衬套沿气瓶的径向完全插入衬套安装孔中，径向段设置在衬套安装孔的底部；
气流通路还设有出气段，出气段穿过衬套安装孔的侧壁，并与径向段连通；
活塞设有第二变径部，第二变径部安装在衬套内，且第二变径部能够在衬套内沿气瓶径向移动。
本发明技术方案中，复位结构为处于压缩状态的开关弹簧，开关弹簧的一端抵在衬套上，另一端抵在第二变径部上。
本发明技术方案中，第二变径部的侧壁设有沿活塞径向的锁定孔；
衬套设有锁定销，锁定销通过锁定弹簧能够插入锁定孔；
当第一变径部与径向段完全脱离时，锁定销插入锁定孔。
本发明技术方案中，衬套设有沿气瓶径向的滑槽，活塞的第二变径部设有能够在滑槽内滑动的滑动部；
本发明技术方案中，第一变径部设有第一密封圈，第一密封圈能够将第一变径部与径向段之间密封；
第二变径部设有第二密封圈，第二密封圈能够将第二变径部与衬套之间密封。
本发明技术方案中，充气阀为单向阀。
本发明技术方案中，气瓶由碳纤维材料制成，能够承受的最大气压为15MPa。
本发明技术方案中，减压阀能够调整输出的气体流量。
本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：
1.本发明采用外置电磁铁时序控制，打开开关阀，小型化集成充气阀、气瓶、开关阀及减压阀，以实现射弹系统气体触发通气时刻及气体通气流量可控的目标。
2.本发明采用电磁铁控制活塞的形式来时开关阀开启，使得在弹体发射瞬间，开关阀就能够打开，气体集成阀能够将气瓶内的气体排出，实现弹体的气体减阻。
3.本发明通过锁定销与锁定孔的设置，使得整个装置随弹体发射出去后依然能够保持气体输出，以在弹体发射后依然进行气体减阻。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例的剖视图；
图2为本发明实施例的开关阀剖视图；
图3为本发明实施例的充气阀剖视图。
附图标记：
1-开关阀；101-基座；102-径向段；103-开关弹簧；104-锁定销；105-锁定弹簧；106-衬套；107-出气段；108-进气段；109-第一变径部；110-第二变径部；2-充气阀；201-充气接头；202-单向阀；3-减压阀；4-气瓶；5-电磁铁；6-活塞。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，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。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在本发明中的具体含义。
全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
本发明实施例提出一种适用于水下射弹的电池开关气体集成阀，即采用外置电磁阀时序控制打开开关阀1同时小型化集成充气阀2、气瓶4、开关阀1及减压阀3的方式，以实现射弹系统气体触发通气时刻及气体通气流量可控的目标。
具体的，如图1至图3所示，一种适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀，适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀包括：开关阀1、充气阀2、减压阀3、气瓶4和电磁铁5；气瓶4为回转体，充气阀2设置在气瓶4的一端，开关阀1设置在气瓶4的另一端；减压阀3设置在开关阀1的出气端；开关阀1设有沿气瓶4径向设置的活塞6，活塞6控制开关阀1开启或关闭；电磁铁5控制活塞6沿气瓶4的径向移动。本发明实施例在使用时，通过充气阀2进行充气，使气瓶4内储存高压气体，此时，活塞6使开关阀1处于关闭状态，当进行弹体发射时，启动电磁铁5，电磁体控制活塞6移动，使得开关阀1处于开启状态，气瓶4内的气体经由开关阀1流向减压阀3，通过减压阀3调节成适当压力，以形成稳定的气流，并用于对弹体的气体减阻。
本发明实施例中，电磁铁5设置在弹体发射的适配器上或设置在弹体发射的炮管上，能够使用现有的产品，电磁铁5的电缆由筒壁或者炮筒管道引出。电磁铁5的作用为提供活塞6运动所需作用力。
减压阀3也是成熟产品，减压阀3的进气端与开关阀1的出气段107采用螺纹连接，并进行密封。减压阀3作用为调节气体流出侧压力，进而调节气体流量，达到气体流量稳定可控的目的。
为了配合活塞6的控制，本发明实施例中，开关阀1设有气流通路，连通气瓶4内部和减压阀3；气流通路包括依次连接的进气段108、径向段102和出气段107；进气段108与气瓶4的出气段107螺纹连接，并密封设置，出气段107与减压阀3连接。活塞6为回转体，活塞6的轴线沿气瓶4的径向设置，活塞6设有第一变径部109，第一变径部109能够插入并阻塞径向段102，当第一变径部109插入径向段102时，气流通路被阻塞，开关阀1处于关闭状态，当第一变径部109从径向段102脱离时，气流通路畅通，开关阀1处于开启状态。
开关阀1还设有复位结构，复位结构能够使第一变径部109处于插入径向段102的状态，即在未启动时开关阀1关闭，在发射弹体时，电磁铁5启动，吸引活塞6，克服复位结构的作用，使第一变径部109脱离径向段102。
本发明实施例中，开关阀1设有衬套106和衬套安装孔，衬套106沿气瓶4的径向完全插入衬套安装孔中，径向段102设置在衬套安装孔的底部，衬套106作为运动的约束结构使用，具体的，活塞6设有第二变径部110，第二变径部110安装在衬套106内，且第二变径部110能够在衬套106内沿气瓶4径向移动。此外，为了保证气流通路的畅通，出气段107穿过衬套安装孔的侧壁，并与径向段102连通。
为了简化整个装置，本发明实施例中，复位结构为处于压缩状态的开关弹簧103，开关弹簧103的一端抵在衬套106上，另一端抵在第二变径部110上，在电磁铁5不运转时，开关弹簧103将活塞6的第一变径部109推入径向段102内。
由于发明的装置设置在弹体内，当弹体脱离了发射装置，而电磁铁5无法随弹体一同发射，本发明实施例设置锁定结构，来使开关阀1处于开启的状态，具体的，锁定结构包括锁定孔和锁定销104，第二变径部110的侧壁设有沿活塞6径向的锁定孔；衬套106设有锁定销104，锁定销104通过锁定弹簧105能够插入锁定孔；当启动电磁铁5后，活塞6在磁力作用下移动，第一变径部109从径向段102中退出，当二者完全脱离时，锁定销104插入锁定孔，此时，即使电磁铁5不再对活塞6施加作用力，活塞6也会被锁定在当前位置，气流通路处于畅通状态。
需要说明的是，考虑到水下射弹在发射及水下航行过程中存在大过载加速及减速过程，单一的锁定结构很可能由于惯性力的作用下锁定销104与锁定孔脱开，而导致活塞6在开关弹簧103的所用下，第一变径部109再次插入径向段102，阻塞气流通路，使得无法再进行气流减阻。
为防止上述情况的发生，锁定结构设有至少2组，且沿活塞6的周向设置在不同的位置，优选的，锁定而机构设有2组，沿气瓶4的轴向前后各设置在活塞6与衬套106之间，以确保活塞6无解锁可能，使得在弹体发射后，本发明的装置依然能够持续稳定地输出气体，以进行气体减阻。
由于活塞6为回转体，为了防止活塞6发生转动，使得锁定孔与锁定销104发生周向错位，而导致锁定结构失效，本发明实施例中，衬套106设有沿气瓶4径向的滑槽，活塞6的第二变径部110设有能够在滑槽内滑动的滑动部。
考虑到本发明的装置用于水下弹体的发射，需要防止液体进入，此外，还要防止气体从其他位置泄漏。本发明实施例中，第一变径部109设有第一密封圈，第一密封圈能够将第一变径部109与径向段102之间密封；第二变径部110设有第二密封圈，第二密封圈能够将第二变径部110与衬套106之间密封。
此外，开关阀1还设有基座101，开关阀1基座101为回转体结构，一端与气瓶4通过螺纹密封连接，一端与减压阀3通过螺纹密封连接，开关阀1基座101设计出气管道。衬套106通过螺钉或者粘接方式与开关阀1基座101固定。开关阀1基座101、活塞6、定位销及衬套106采用铝合金材料，优选的采用镁合金材料，以减轻重量，开关弹簧103及锁定弹簧105采用弹簧钢材料。
本发明实施例中，充气阀2由充气接头201及单向阀202组成，充气接头201及单向阀202采用铝合金材料，优选的采用镁合金材料，以减轻重量。充气接头201与单向阀202通过螺纹密封连接，充气接头201一端与气瓶4一端通过螺纹密封连接。充气过程，充气阀2接头与充气管路连接，单向阀202作用为实现气体的单向流动，当充气阀2接口侧压力大于气瓶4侧压力时，单向阀202处打开状态，当充气阀2接口侧压力小于气瓶4侧压力时，单向阀202处关闭状态。
需要说明的是，气瓶4为回转体结构，可根据气体质量需求调整气瓶4尺寸大小。气瓶4采用不锈钢材料，优选的气瓶4采用碳纤维复合材料，以减轻重量。气瓶4一端与充气阀2通过螺纹密封连接，一端与开关阀1通过螺纹密封连接。气瓶4作用为贮存高压气体，贮存气体最大气压为15MPa。
在使用本发明实施例时：
先进行气瓶4充气，充气阀2接头与充气管路连接后开始对气瓶4进行充气，此时充气阀2接口侧压力大于气瓶4侧压力，单向阀202为打开状态，气瓶4内压力达到设定压力后，停止充气，缷掉充气管路内气体压力，此时气瓶4侧压力大于充气阀2接口侧压力，单向阀202处关闭状态。
在进行水下发射前，初始状态电磁铁5未通电，开关弹簧103及锁定弹簧105均处于压缩状态；活塞6在开关弹簧103作用下，第一变径部109插入径向段102，第一密封圈将第一变径部109与径向段102之间密封，实现气流通路的密封；锁定销104在锁定弹簧105及活塞6壁面约束下完全限制于衬套106内部且锁定销104受压力作用，并抵在第二变径部110的侧壁上，开关阀1处关闭状态。
在进行水下发射时，电磁铁5通电，对活塞6产生吸引的作用力，且该作用力大于开关弹簧103的弹簧力，活塞6朝脱离径向段102的方向运动，第一变径部109与径向段102脱离，让出气流通路；活塞6进一步移动，当活塞6的锁定孔运动至锁定销104处时，锁定销104在锁定弹簧105的作用下，被推入锁定孔，实现对活塞6的锁定，此时气路完全打开。
当开关阀1打开，气瓶4内的高压气体经由气流通路流至减压阀3时，减压阀3将输出的气流压力处于稳定，此外，减压阀3还具备调节能力，能够控制输出端压力，继而调节输出气体流量，使得气体能够稳定输出，以保证在弹体发射时及发射后的过程中，气流减阻的效果能够保持稳定，以方便对弹体行进轨迹的判断。
综上所述，本发明实施例提供了一种适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀，本发明采用外置电磁铁时序控制，打开开关阀，小型化集成充气阀、气瓶、开关阀及减压阀，以实现射弹系统气体触发通气时刻及气体通气流量可控的目标；本发明采用电磁铁5控制活塞6的形式来时开关阀1开启，使得在弹体发射瞬间，开关阀1就能够打开，气体集成阀能够将气瓶4内的气体排出，实现弹体的气体减阻；本发明通过锁定销104与锁定孔的设置，使得整个装置随弹体发射出去后依然能够保持气体输出，以在弹体发射后依然进行气体减阻。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀，其特征在于，所述适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀包括：开关阀(1)、充气阀(2)、减压阀(3)、气瓶(4)和电磁铁(5)，所述减压阀(3)能够调整输出的气体流量，以形成稳定的气流，用于对弹体的气体减阻；
所述适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀设置在弹体内，所述电磁铁(5)设置在弹体发射的适配器上或设置在弹体发射的炮管上，电磁铁(5)的电缆由筒壁或者炮筒管道引出，电磁铁(5)提供活塞(6)运动所需作用力；当弹体脱离了发射装置，电磁铁(5)不随弹体一同发射；
所述气瓶(4)为回转体，所述充气阀(2)设置在气瓶(4)的一端，所述开关阀(1)设置在气瓶(4)的另一端；所述减压阀(3)设置在开关阀(1)的出气端；所述开关阀(1)设有沿气瓶(4)径向设置的活塞(6)，所述活塞(6)控制开关阀(1)开启或关闭；
所述开关阀(1)设有气流通路，所述气流通路连通气瓶(4)内部和减压阀(3)；所述气流通路设有径向段(102)；所述开关阀(1)设有衬套(106)和衬套安装孔，所述衬套(106)沿气瓶(4)的径向完全插入衬套安装孔中，所述径向段(102)设置在衬套安装孔的底部；
所述活塞(6)设有第一变径部(109)和第二变径部(110)，所述第二变径部(110)安装在所述衬套(106)内，且第二变径部(110)能够在衬套(106)内沿气瓶(4)径向移动；所述第一变径部(109)能够插入并阻塞径向段(102)；
所述衬套(106)设有沿气瓶(4)径向的滑槽，所述活塞(6)的第二变径部(110)设有能够在滑槽内滑动的滑动部，防止活塞(6)发生转动，使得锁定孔与锁定销(104)发生周向错位；所述电磁铁(5)控制活塞(6)沿气瓶(4)的径向移动；
所述第一变径部(109)设有第一密封圈，所述第一密封圈能够将第一变径部(109)与径向段(102)之间密封；
所述第二变径部(110)设有第二密封圈，所述第二密封圈能够将第二变径部(110)与衬套(106)之间密封；
所述充气阀(2)为单向阀(202)；
所述气瓶(4)由碳纤维材料制成，能够承受的最大气压为15MPa。
2.根据权利要求1所述的适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀，其特征在于，所述活塞(6)为回转体，所述开关阀(1)还设有复位结构，所述复位结构能够使第一变径部(109)处于插入径向段(102)的状态。
3.根据权利要求2所述的适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀，其特征在于，所述气流通路还设有出气段(107)，所述出气段(107)穿过衬套安装孔的侧壁，并与径向段(102)连通。
4.根据权利要求3所述的适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀，其特征在于，所述复位结构为处于压缩状态的开关弹簧(103)，所述开关弹簧(103)的一端抵在衬套(106)上，另一端抵在第二变径部(110)上。
5.根据权利要求4所述的适用于水下射弹的电磁开关气体集成阀，其特征在于，所述第二变径部(110)的侧壁设有沿活塞(6)径向的锁定孔；
所述衬套(106)设有锁定销(104)，所述锁定销(104)通过锁定弹簧(105)能够插入所述锁定孔；
当第一变径部(109)与径向段(102)完全脱离时，锁定销(104)插入锁定孔。
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