CN113932657A - 一种采用电磁复进机构的无后坐力焰火发射装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种采用电磁复进机构的无后坐力焰火发射装置及方法，发射装置包括身管、可动药室、炮尾机构和电磁制退器。本发明通过调整电磁阻力的大小实现不同压力下喷口迅速打开，控制膛压泄压的开闩时间和关闭时间，以调整尾喷气流压力实现初速控制，通过控制弹丸出膛速度控制发射高度和发射速度。本发明只要调整输入电磁制退机的电流电压大小即可控制发射高度和发射速度，降低发射过程中对焰火弹的冲击破坏，提高焰火发射精度及焰火发射装置机械刚度，保证特定文字或图案焰火按设计效果实现。
Description
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种通过电磁复进机构控制开膛时间调整弹丸出膛动能以控制发射高度和发射速度的无后坐力焰火发射装置及方法。
背景技术
近些年，特定文字及图案的特效焰火已成为我国举办盛大活动不可或缺的环节和万众瞩目的亮点。我国的特效焰火膛压发射技术虽处于世界焰火技术领域前列，但在焰火发射精度及高度控制方面仍有较大进步空间。
目前很多焰火弹仍然使用炸药替代火药提供发射动力，并因此导致其膛压曲线呈现出极端的先高后低脉冲特征。高膛压对炮管冲击严重，而且高膛压脉冲做功效率较低，在球形弹丸高阻力特征下，整个发射装置的发射效率很低。曾有人提出通过改变分压的方式控制发射高度，但由于火药点火的随机性和燃烧的不稳定性，导致发射高度控制无法达到预期效果。
中国专利CN101240992B提出一种定程分压可控烟火燃放的装置，该装置采用容积大小可调的泄压仓及发射角度可调的发射架基座。装置机械原理为通过蜗轮蜗杆机构推动膛腔活塞实现泄压仓容积大小调节；通过3-RPR+S并联机构实现发射管倾斜角度调节。该装置试图使用同一装置发射不同角度及不同高度的特效焰火，以实现较大范围的可调性和较强的通用性。但由于特效焰火发射的瞬间会对发射机架产生巨大的反作用力且具有超高压强，反冲力会对蜗轮蜗杆机构及3-RPR+S并联机构这种柔性强、刚性差的机构产生较大的振动破坏。在实际应用中，装置使用寿命和机构稳定性难以保证。同时，弹药在燃烧仓爆炸瞬间，高压气流致使活塞下移，无法实现准确分压，发射精度难以保证，发射高度难以控制。该技术方案中对发射装置的分压控制方式采用扩增发射管容积的方法，但是在火药发射过程中，由于火药燃速的影响，在膛压波峰之后管内开始逐步衰减，从燃烧开始到火药气体触及管体底部达成气压平衡需要比较长的时间，在点火到焰火弹出膛整个发射过程中无法建立平衡过程，因此无法通过气压控制方式实现发射高度的可控调整。
传统气液两相火炮制退机具有复杂流道，该类流体机械难以精确调整开闩时间，因此无法通过调整开闩时间控制弹丸初速。根据电磁感应定律可知，当磁棒进入线圈时会产生感应磁场，该磁场总是阻碍磁棒的相对运动，形成对磁棒的制动力。电磁制动器具有结构简单、制动力可控、初级和次级之间没有接触等优点，因此在空间对接、高铁制动等工程领域广泛应用。电磁制退机制退阻力的产生总是被动的由磁棒的相对运动速度决定，如果与火炮相结合，则可以按照火炮的后坐运动规律对电磁阻尼力进行主动调制。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种采用电磁复进机构的无后坐力焰火发射装置及方法，以解决如何精确控制焰火发射高度和发射速度的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种采用电磁复进机构的无后坐力焰火发射装置，该发射装置包括身管、可动药室、炮尾机构和电磁制退器；其中，身管为金属管状物，通过在圆柱形筒身后部增加扩张型拉瓦尔喷管的方式制成，作为整个发射装置的结构主体，身管通过耳轴与支撑系统相连接，由支撑系统为整个发射装置提供稳定的结构支撑以及确定射向；电磁制退器的定子位于身管后部；可动药室通过铰链和连杆同电磁制动器的可动磁体相连，电磁制动器的可动磁体设置在电磁制动器定子中。
进一步地，电磁制退器的定子安装于身管的侧面。
进一步地，可动药室前设置有闭气环。
进一步地，可动药室与身管之间进行配磨。
此外，本发明提出一种焰火弹发射方法，该发射方法采用上述无后坐力焰火发射装置。
进一步地，点燃发射药，燃气压力作用于可动药室，在膛压超过设定的情况下可动药室在火药气体冲击下向后移动，火药气体通过可动药室的排气孔进入到扩张型拉瓦尔喷管后向外喷出，当膛压下降到小于要求之后，可动药室在电磁制退器的推动下重新向前运动与扩张喷管贴合，将筒身喷口封闭，停止火药气体在低膛压下继续后喷损耗。
(三)有益效果
本发明提出一种采用电磁复进机构的无后坐力焰火发射装置及方法，发射装置包括身管、可动药室、炮尾机构和电磁制退器。本发明通过调整电磁阻力的大小实现不同压力下喷口迅速打开，控制膛压泄压的开闩时间和关闭时间，以调整尾喷气流压力实现初速控制，通过控制弹丸出膛速度控制发射高度和发射速度。本发明只要调整输入电磁制退机的电流电压大小即可控制发射高度和发射速度，降低发射过程中对焰火弹的冲击破坏，提高焰火发射精度及焰火发射装置机械刚度，保证特定文字或图案焰火按设计效果实现。
附图说明
图1为本发明实施例的无后坐力焰火发射装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种采用电磁复进机构的无后坐力焰火发射装置，其结构如图1所示，主要包括身管4、可动药室3、炮尾机构和电磁制退器(包括定子2和可动磁体1)。
身管4为金属管状物，通过在圆柱形筒身后部增加扩张型拉瓦尔喷管的方式制成，作为整个发射装置的结构主体。身管4通过耳轴与支撑系统相连接，由支撑系统为整个发射装置提供稳定的结构支撑以及确定射向。
可动药室3位于身管4的尾部，用于装填焰火弹。可动药室3的尾部开有排气孔7，用于在可动药室3后坐进入到扩张型拉瓦尔喷管后对火药气体进行泄压。电磁制退器的定子2位于身管4的后部(也可以安装于身管4的侧面)。可动药室3通过铰链6和连杆5同电磁制动器的可动磁体1相连，电磁制动器的可动磁体1设置在电磁制动器定子2中。
为了保证可动药室3开膛前与身管4之间的闭气效果，可以在可动药室3前增加闭气环。可动药室3与身管4之间进行配磨的情况下无需闭气环。
在身管4后部设置电磁制退器，可以通过计算机模拟计算的方式确定电磁制退器的在焰火发射过程中的阻力，经过实际试验验证后形成射表。当发射药被点燃后，强大的燃气压力作用于可动药室3，在膛压超过设定的情况下可动药室3会在火药气体的冲击下向后移动，火药气体通过可动药室3的排气孔7进入到扩张型拉瓦尔喷管后向外喷出，当膛压下降到小于要求之后，可动药室3在电磁制退器的推动下重新向前运动与扩张喷管贴合，将筒身喷口封闭，停止火药气体在低膛压下继续后喷损耗，从而提高火药气体的整体利用率。其中，泄压时间通常由电磁制退器的电压电流大小控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种采用电磁复进机构的无后坐力焰火发射装置，其特征在于，所述发射装置包括身管、可动药室、炮尾机构和电磁制退器；其中，身管为金属管状物，通过在圆柱形筒身后部增加扩张型拉瓦尔喷管的方式制成，作为整个发射装置的结构主体，身管通过耳轴与支撑系统相连接，由支撑系统为整个发射装置提供稳定的结构支撑以及确定射向；电磁制退器的定子位于身管后部；可动药室通过铰链和连杆同电磁制动器的可动磁体相连，电磁制动器的可动磁体设置在电磁制动器定子中。
2.如权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述电磁制退器的定子安装于身管的侧面。
3.如权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述可动药室前设置有闭气环。
4.如权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述可动药室与身管之间进行配磨。
5.一种焰火弹发射方法，其特征在于，所述发射方法采用上述无后坐力焰火发射装置。
6.如权利要求5所述的发射方法，其特征在于，点燃发射药，燃气压力作用于可动药室，在膛压超过设定的情况下可动药室在火药气体冲击下向后移动，火药气体通过可动药室的排气孔进入到扩张型拉瓦尔喷管后向外喷出，当膛压下降到小于要求之后，可动药室在电磁制退器的推动下重新向前运动与扩张喷管贴合，将筒身喷口封闭，停止火药气体在低膛压下继续后喷损耗。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114963864A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-30 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种泄压式火炮初速连续化装置及控制方法 |
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2021
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