CN116164596B - 一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置，属于导弹高速出水降载增稳领域。本发明安装在导弹头部，包括超声波振动器、幅杆、外部壳体、空穴。外部壳体罩在导弹头部。外部壳体与导弹头部之间留有用于产生振动的余隙；所述超声波振动器设置在导弹弹头内部，通过幅杆与外部壳体连接。当导弹出水前，本装置安装在导弹头部的壳体通过振动器实现高频率振动，进而产生空化作用形成大量空泡，所述空泡附着在导弹头部的空穴中，气泡逐渐融合形成空泡隔层包裹着导弹弹身，避免导弹从水下发射到掠空航行之间不同介质的转换，从而降低导弹在出水前受到的不均匀载荷影响，进而实现导弹出水过程的降载增稳作用，显著提高导弹打击敌对目标的精准度。

Description

一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置
技术领域
本发明属于导弹高速出水降载增稳领域，涉及一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置。
背景技术
潜艇是能够在水下运行的舰艇，并具有极强的匿踪功能，其噪音降至90分贝左右就可以“淹没”在浩瀚的海洋背景噪音中，就不是当代声纳所能侦测的，其研发需要高度和全面的工业能力，只有少数国家能够自行设计和生产，特别是弹道导弹核潜艇更是核三位一体的关键一环。其中潜射弹道导弹是指，由潜艇在水下发射的弹道导弹，主要打击的是敌军舰艇或者空中的敌对目标，最终以实现精准打击为目的。
由于潜艇是在水下发射导弹，导弹在击中目标前的飞掠过程经历了两种介质的转换(从水中转换到空气中)，在这过程中不可避免地会经历出水过程，出水过程是一个速度快、时间短的瞬态过程，当导弹在出水的一瞬间会受到巨大的冲击载荷，使得导弹弹头周身受力不均匀，从而导致导弹发生出水前偏移，最终影响导弹打击目标的精准度下降。因此，关于如何实现潜艇发射的导弹能够精准打击目标是世界各国非常重视的技术难题，任何国家在这方面取得关键性进展，都会引起全世界的关注。
空化原理指的是，液体内在高频振动作用下局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸气或气体的空穴(空泡)的形成、发展和溃灭的过程。由此可见，空泡产生于高频振动的物体周围，也就是说，这些物体的表面压力剧烈下降，最终下降到所在温度的饱和蒸气压以下，这时最先生成微小的气泡，然后气泡吸收融合而逐渐增大。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置，当导弹出水前，本装置安装在导弹头部的壳体通过振动器实现高频率振动，进而产生空化作用形成大量空泡，所述空泡附着在导弹头部的空穴中，气泡逐渐融合形成空泡隔层包裹着导弹弹身，避免导弹从水下发射到掠空航行之间不同介质的转换，从而降低导弹在出水前受到的不均匀载荷影响，进而实现导弹出水过程的降载增稳作用，显著提高导弹打击敌对目标的精准度。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置，安装在导弹头部，包括超声波振动器、幅杆、外部壳体、空穴。
所述外部壳体罩在导弹头部。外部壳体与导弹头部之间留有用于产生振动的余隙；所述超声波振动器设置在导弹弹头内部，通过幅杆与外部壳体连接。
作为优选，所述外部壳体罩在导弹头部，材料为高强度合金钢。
所述空穴设有若干个，并均匀设置在外部壳体后方导弹外壁上，空穴是由导弹外壁凹陷形成的孔洞，每个空穴大小相同，其截面均是两段圆弧曲线的拼合。
作为优选，空穴截面(空穴与弹壁的交界轮廓)的两段圆弧分别是由半径为r的半圆，以及半径为R、圆心角为β的圆弧组成，其中R＝(6～10)r，β＝10°～30°。
本发明公开的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置的工作方法为：
当导弹从潜艇中发射，在出水之前，所述超声振动器即刻启动产生高频振动并通过幅杆带动外部壳体振动，所述外部壳体振动的同时会在外部壳体周围形成大量气泡，随着导弹的出水，大量气泡在外部壳体后方集聚，并逐渐附着到预设的空穴中，随着集聚的气泡越来越多，所述气泡融合形成空泡隔层包裹在导弹头部，保证导弹头部在出水前进入空气介质，避免导弹从水下发射到掠空航行之间不同介质的转换，从而降低导弹在出水前受到的不均匀载荷影响，进而实现导弹出水过程的降载增稳作用，显著提高导弹打击敌对目标的精准度。由于本装置在导弹头部罩有外部壳体，并且在外部壳体后方设有大量空穴，所以在导弹出水前，在本装置中空化作用产生的气泡经历了四个阶段，第一阶段是气泡形成，这是由于超声振动器在导弹出水前即刻启动产生高频振动，产生的振动作用通过幅杆带动外部壳体振动，外部壳体振动的同时会在周围形成大量气泡；第二阶段是气泡附着，这是由于随着导弹出水大量气泡后移逐渐附着到空穴中；第三阶段是空泡融合，这是随着外部壳体产生的气泡越来越多，与空穴中的气泡融合，进而在导弹头部与海水之间形成空泡隔层；第四阶段是空泡湮灭，这是由于随着导弹不断上升，大量气泡后移，移至距离空穴与头部越来越远的位置，气泡没有附着点的作用，从而导致这些气泡向外扩散，直到湮灭。
有益效果：
1.本发明公开的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置，利用空化原理对导弹出水前进行空泡包裹，避免导弹在海水与空气两种介质中转换，从而降低导弹在出水前受到的不均匀载荷影响，进而实现导弹出水过程的降载增稳，显著提高导弹打击敌对目标的精准度。
2.本发明公开的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置，基于空穴为气泡起到附着点作用，进而使本装置形成空泡隔层的效率提高，在导弹出水前迅速形成空泡隔层，非常符合导弹出水瞬态过程。
3.本发明公开的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置，整体结构简单，不会对导弹的外形、结构、器件等造成显性或潜在的破坏，并且本装置外部壳体不破坏导弹头部原有的流线型。
附图说明
图1本发明公开的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置示意图；
图2本装置空穴安装位置示意图；
图3本装置产生空化作用降载增稳过程的示意图；
图中：1—外部壳体、2—超声波振动器、3—幅杆、4—空穴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1和图2所示，本实施例公开的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置，安装在导弹头部，包括外部壳体1、超声波振动器2、幅杆3和空穴4。
所述外部壳体1罩在导弹头部，材料为高强度合金钢，外部壳体1与导弹头部之间留有用于产生振动的余隙，在设计外部壳体1时，应该根据不同类型导弹弹头流线型轮廓进行相应设计，进而不破坏导弹整体流线型设计；所述超声波振动器2设置在导弹弹头内部，通过幅杆3与外部壳体1连接，超声波振动器2能够将自身的高频振动通过幅杆3传递到外部壳体1上。
所述空穴4设有若干个，并均匀设置在外部壳体1后方导弹头部的外壁上，空穴4是由导弹外壁凹陷形成的孔洞，每个空穴大小相同，其截面均是两段圆弧曲线的拼合，进一步讲，空穴4截面(空穴与弹壁的交界轮廓)的两段圆弧分别是由半径为r的半圆，以及半径为R、圆心角为β的圆弧组成，其中R＝(6～10)r，β＝10°～30°。
如图3所示，本实施例公开的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置的工作方法为：
当导弹从潜艇中发射，在出水之前，所述超声振动器2即刻启动产生高频振动并通过幅杆3带动外部壳体1振动，所述外部壳体1振动的同时会在周围形成大量气泡，随着导弹的出水，大量气泡在外部壳体后方集聚，并逐步附着到预设的空穴中，并融合形成空泡隔层包裹在导弹头部，保证了导弹头部在出水前进入空气介质，从而有效的降低了导弹在出水前受到的不均匀载荷影响，进而实现了导弹出水过程的降载增稳作用，大大提高了潜艇打击敌对目标的精准度。
进一步讲，由于本装置在导弹头部罩有外部壳体，并且在外部壳体后方设有大量空穴，所以在导弹出水前，在本装置中空化作用产生的气泡经历了四个阶段，第一阶段是气泡形成，这是由于超声振动器在导弹出水前即刻启动产生高频振动，产生的振动作用通过幅杆带动外部壳体振动，外部壳体振动的同时会在周围形成大量气泡；第二阶段是气泡附着，这是由于随着导弹出水大量气泡后移逐渐附着到空穴中；第三阶段是空泡融合，随着外部壳体产生的气泡越来越多，与空穴中的气泡融合，进而在导弹头部与海水之间形成空泡隔层；第四阶段是空泡湮灭，这是由于随着导弹不断上升，大量气泡后移，移至距离空穴与头部越来越远的位置，气泡没有附着点的作用，从而导致这些气泡向外扩散，直到湮灭。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置，安装在导弹头部，其特征在于：包括外部壳体(1)、超声波振动器(2)、幅杆(3)和空穴(4)；
所述外部壳体(1)罩在导弹头部；外部壳体(1)与导弹头部之间留有用于产生振动的余隙；所述超声波振动器(2)设置在导弹弹头内部，通过幅杆(3)与外部壳体(1)连接；
所述空穴(4)设有若干个，并均匀设置在外部壳体(1)后方导弹外壁上，空穴(4)是由导弹外壁凹陷形成的孔洞，每个空穴(4)大小相同，其截面均是两段圆弧曲线的拼合；
当导弹从潜艇中发射，在出水之前，超声振动器即刻启动产生高频振动并通过幅杆(3)带动外部壳体(1)振动，所述外部壳体(1)振动的同时会在外部壳体(1)周围形成大量气泡，随着导弹的出水，大量气泡在外部壳体(1)后方集聚，并逐渐附着到预设的空穴(4)中，随着集聚的气泡越来越多，所述气泡融合形成空泡隔层包裹在导弹头部，保证导弹头部在出水前进入空气介质，避免导弹从水下发射到掠空航行之间不同介质的转换，从而降低导弹在出水前受到的不均匀载荷影响，进而实现导弹出水过程的降载增稳作用，提高导弹打击敌对目标的精准度；在导弹出水前，空化作用产生的气泡经历了四个阶段，第一阶段是气泡形成，所述气泡是由于超声振动器在导弹出水前即刻启动产生高频振动，产生的振动作用通过幅杆(3)带动外部壳体(1)振动，外部壳体(1)振动的同时会在周围形成大量气泡；第二阶段是气泡附着，气泡附着是由于随着导弹出水大量气泡后移逐渐附着到空穴(4)中；第三阶段是空泡融合，空泡融合是随着外部壳体(1)产生的气泡越来越多，与空穴(4)中的气泡融合，进而在导弹头部与海水之间形成空泡隔层；第四阶段是空泡湮灭，空泡湮灭是由于随着导弹不断上升，大量气泡后移，移至距离空穴(4)与头部越来越远的位置，气泡没有附着点的作用，从而导致这些气泡向外扩散，直到湮灭。
2.如权利要求1所述的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置，其特征在于：所述外部壳体(1)罩在导弹头部，材料为高强度合金钢。
3.如权利要求1或2所述的一种导弹出水基于空化原理降载增稳装置，其特征在于：空穴(4)截面的两段圆弧分别是由半径为r的半圆，以及半径为R、圆心角为β的圆弧组成，其中R＝(6～10)r，β＝10°～30°。
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