CN116972682A - 双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微后坐发射技术领域，特别是一种双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置。包括发射筒、控制体、活塞、复位簧、锁销、控制簧、后喷管道、喷管箍、导气管、阀门、阀门弹簧和双腔室结构。本发明采用导气控制锁销自锁的方法，通过高压气体推动锁销运动作为活塞启动开关，并且锁销运动到位后被活塞锁住，从而保证气体持续后喷过程中活塞不会回复；同时通过在后喷通道外设置水箱，并与后喷通道的收缩段通过导水孔充分接触产生密度较大的水气混合物后喷，从而大大提高发射器后喷冲量，达到大幅度降低后坐力实现微后坐发射的目的。本发明可解决目前双腔室发射方法中后喷通道难以持续导通，单纯气体后喷冲量较小的难题。

Description

双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置

技术领域

本发明属于固体火药发射减后坐技术领域，特别是一种双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置。

背景技术

常规身管武器发射过程中，伴随着火药燃气在推动弹丸运动的同时将产生巨大的后坐冲量和后坐力。后坐力过大会导致大威力步兵携行武器无法抵肩发射，还会导致承载小口径火炮的车辆与直升机剧烈跳动或振动，在影响射击精度的同时还严重制约了大威力常规武器在飞机、舰艇和轻型轮式车辆等先进运载工具上的装载。因此，身管武器减少后坐力问题直接影响到常规武器的性能优劣，是协调枪炮威力和机动性之间矛盾的关键瓶颈技术。

双腔室发射结构是一种较新的减后坐结构，它直接利用后腔室内的火药燃气能量进行后喷，达到大幅度降低后坐力的目的。但是，目前双药室技术中定压开启装置中阀门必须在较小的压力下开启，这样将导致固体火药无法充分燃烧、火药能量利用效率不高。而如果将阀门设置为较大压力开启，则阀门回复时的压力也较大，这样将导致后喷通道提前关闭，膛内将有大量火药燃气无法持续后喷降低后坐力。同时，目前的后喷中只是单纯利用火药燃气，而没有引入其它密度较大的介质参与后喷，这样也导致后喷冲量有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种后喷阀门开启压力可控、可实现高压开启低压回复、后喷通道加入水气混合提高后喷冲量的低后坐发射技术，实现发射全过程持续后喷、提高后喷物质密度、控制装置可靠的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置，包括发射筒、控制体、活塞、复位簧、锁销、控制簧、后喷管道、喷管箍、导气管、阀门、阀门弹簧和双腔室结构，所述控制体套装固定在所述发射筒上，所述双腔室结构设置在所述发射筒内，所述控制体内设置有主气室，所述主气室与所述双腔室结构的内部连通，用于引入双腔室结构产生的燃气；所述双腔室结构内设有隔板，用于封堵主气室；

所述后喷管道插装固定在所述控制体内，所述活塞设置在所述控制体内，用于控制后喷管道的开闭；

所述锁销设置在所述控制体和所述活塞之间作为所述活塞的移动开关，所述锁销与所述主气室之间设置有导气通道用于，导入燃气推动所述锁销移动，实现对活塞的解锁；所述控制体内设置有所述复位簧用于所述活塞的复位，所述控制体内设置有所述控制簧用于调节所述锁销的启动压力；

所述后喷管道的侧壁上开有多个导水孔，所述后喷管道外围设置有喷管箍和水箱，喷管箍将导水孔包覆在内；所述喷管箍与水箱之间的管道上设有阀门，用于控制喷管箍和所述水箱之间的开闭；所述主气室与所述阀门之间设置有导气管用于导入燃气推动所述阀门移动，所述喷管箍内设置有所述阀门弹簧，用于所述阀门的复位。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明采用导气控制锁销自锁，通过高压气体推动锁销运动作为活塞启动开关，并且锁销运动到位后被活塞锁住，达到自锁的效果。从而实现后喷阀门高压开启低压回复、高压火药气体持续后喷、并且阀门开启压力可控的效果。达到火药充分燃烧、持续后喷、充分利用火药燃气能量降低后坐力目的。

(2)提出一种新型水气混合控制装置，在后喷通道外设置水箱，并与后喷通道的收缩段通过导水孔充分接触产生密度较大的水气混合物，最后通过扩张喷口进一步加速喷出，从而大大提高发射器后喷冲量，达到大大降低后坐力实现微后坐发射的目的。

(3)本发明中阀门、锁销和水气混合控制装置可自动复位，可重复使用，因此能实现连续射击。

(4)武器膛内最大压力不增加，武器现有弹药无需任何改变，武器机动性较好。

附图说明

图1是本发明实施例的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置的系统整体结构示意图。

图2是本发明实施例的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置的系统初始状态详细结构示意图。

图3是本发明实施例的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置的系统后喷通道开启时详细结构示意图。

图4是本发明实施例的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置的系统水气混合装置的详细结构示意图。

图5是本发明实施例的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置的系统的控制体的详细结构示意图。

图6是本发明实施例的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置的系统的喷管箍的详细结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明作进一步描述，但不以任何方式限制本发明。

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6，采用双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置的高初速25mm狙击榴弹发射器，包括发射筒1、控制体2、活塞3、复位簧4、锁销5、控制簧6、后喷管道7、喷管箍8、导气管9、阀门10、阀门弹簧11和双腔室结构，控制体2套装固定在发射筒1上，双腔室结构设置在发射筒1内，双腔室结构内设置有固体燃料用于产生高压气体，双腔室结构包括抛射物13、前腔室14、隔板15和后腔室16，前腔室14和后腔室16都装有固体燃料，前腔室14和后腔室16之间开有连通孔1401，后腔室16的侧壁上开有后腔室导气孔1601，发射筒1侧壁上开有发射筒导气孔101，控制体2内设置有主气室201，主气室201、发射筒导气孔101和后腔室导气孔1601之间连通，后腔室16设置有隔板15将后腔室导气孔1601和连通孔1401封堵，隔板15采用易燃材料制作，控制体2内设置有活塞腔孔203、复位簧孔204、锁销孔205、后喷管道孔206、导气管孔207和发射筒孔208，活塞腔孔203的直径为10mm，活塞腔孔203与主气室201和复位簧孔204连通，活塞腔孔203的孔径大于复位簧孔204的孔径，锁销孔205开在活塞腔孔203的侧壁上，导气通道202开在主气室201和锁销孔205之间，锁销孔205直径为3mm，锁销孔205的孔径大于导气通道202的孔径，后喷管道孔206开在活塞腔孔203的侧壁上，导气管孔207开在主气室201的侧壁上，活塞3插装在活塞腔孔203内且满足滑动配合，复位簧4设置在所述活塞3和复位簧孔204的底面之间，锁销5插装在锁销孔205内且满足滑动配合，控制簧6设置在锁销5和锁销孔205的底面之间，后喷管道7插装固定在后喷管道孔206内，后喷管道7的长度须能够将气体引导至武器的抵肩后部后方大于300mm之处，导气管9插装固定在导气管孔207内，发射筒1插装固定在发射筒孔208内，活塞3设置在控制体2内，主气室201内高压气体可推动所述活塞3移动控制主气室201和后喷管道7之间通道的开闭，锁销5设置在控制体2和活塞3之间作为活塞3的移动开关，活塞3上开有活塞锁销孔301，活塞锁销孔301的孔径与锁销孔205的孔径相等，初始状态下所述锁销5同时插装在活塞锁销孔301和锁销孔205内，活塞3底面与活塞锁销孔301轴线的距离为30mm与锁销孔205轴线与活塞腔孔203的底面之间的距离相等，锁销5与主气室201之间设置有导气通道202用于导入高压气体推动锁销5移动，控制体2内设置有复位簧4用于活塞3的复位，控制体2内设置有控制簧6用于调节锁销5的启动压力，后喷管道7上有一段收缩通道701，收缩通道701的侧壁上开有导水孔702，导水孔702沿收缩通道701的轴向和侧壁周向均匀分布，收缩通道701外围设置有喷管箍8和水箱12，后喷管道7与喷管箍8围成储水腔801，后喷管道7的末端设置有扩张喷口703，喷管箍8和水箱12之间开有进水孔802，阀门10设置在喷管箍8内用于控制喷管箍8和水箱12之间通道的开闭，喷管箍8内设置有阀门孔803和阀门簧孔804，阀门孔803直径为3mm，阀门孔803的孔径大于阀门簧孔804的孔径，阀门10插装在阀门孔803内且满足滑动配合，阀门弹簧11设置在阀门10和阀门簧孔804的底面之间，阀门10上开有阀门导气孔1001，阀门导气孔1001的孔径与进水孔802的孔径相等为4mm，初始状态时阀门10将进水孔802封堵，当阀门10端面与阀门孔803的底面重合时，阀门导气孔1001与进水孔802对准联通，喷管箍8内设置有阀门弹簧11用于阀门10的复位，高初速25mm狙击榴弹发射器采用本发明后，通过仿真计算可知，弹丸初速达到750m/s，是美国MK47型40mm榴弹发射器初速(240m/s)的3.1倍，而后坐力较小，可实现人抵肩发射。

本发明的工作原理是：当抛射物13发射时，击针18打击后腔室16底部的燃料底火，引燃后腔室16的固体燃料17，后腔室16中高温高压燃气将隔板15烧毁，后腔室导气孔1601和连通孔1401打开，后腔室16与控制体2内的主气室201连通，后腔室16中燃气通过连通孔1401流入到前腔室14引燃前腔室14中的固体燃料16，初始阶段，后腔室16中燃料气体压强大于前腔室14中燃料气体压强，后腔室16燃气不断流入前腔室14，在克服抛射物13挤进压力后推动抛射物13向前运动，主气室201内的燃气分别流入导气通道202和导气管9，当后腔室16压强增大到其作用于锁销5上的压力大于控制簧6作用于锁销5上的弹力时，高压气体推动锁销5沿锁销孔205向右运动，当锁销5完全滑离活塞锁销孔205后，由于设计的复位簧4刚性远小于控制簧6，此时后腔室16压强作用于活塞3上的压力远大于复位簧4作用于活塞的弹力，高压气体推动活塞3沿活塞腔孔203向上移动，直至活塞3端面与活塞腔孔203上端面重合后停止，主气室201中燃气通过后喷管道孔206流入到后喷管道7中，活塞3将锁销孔205封堵，从而将锁销5锁住，起到了类似于自锁的作用，与此同时，当后腔室16压强增大到其作用于阀门10上的压力大于阀门弹簧11作用于阀门10上的弹力时，阀门10沿阀门孔803向右运动，直至阀门10端面与阀门孔803底面重合后停止，阀门导气孔1001与进水孔802对准联通，储水箱12中的水通过进水孔802流入到喷管箍8的储水腔801中，后腔室16的燃料气体在经过后喷管道7的收缩通道701时体积压缩，储水腔801内的水进入收缩通道701侧壁周向的导水孔702与燃料气体充分混合产生密度较大的水气混合物，水气混合物最后通过扩张喷口703进一步加速喷出，后腔室16压强不断降低，当后腔室16压强低于前腔室14底部压强时，前腔室14的燃气开始通过连通孔1401流入后腔室16，并最终与后腔室16中的燃气一起向后方高速喷出产生巨大的向前冲量，从而抵消该发射器的后坐冲量，当腔室内压强下降，作用于活塞3底部、阀门10上的压力小于复位簧4、阀门弹簧11的弹力时，活塞3下移复位、阀门10左移，当活塞3底面与活塞腔孔203底面重合时，活塞锁销孔301与锁销孔205对准联通，锁销5向左移动至初始状态。

Claims (7)

1.一种双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置，其特征在于：包括发射筒(1)、控制体(2)、活塞(3)、复位簧(4)、锁销(5)、控制簧(6)、后喷管道(7)、喷管箍(8)、导气管(9)、阀门(10)、阀门弹簧(11)和双腔室结构，所述控制体(2)套装固定在所述发射筒(1)上，所述双腔室结构设置在所述发射筒(1)内，所述控制体(2)内设置有主气室(201)，所述主气室(201)与所述双腔室结构的内部连通，用于引入双腔室结构产生的燃气；所述双腔室结构内设有隔板，用于封堵主气室(201)；

所述后喷管道(7)插装固定在所述控制体(2)内，所述活塞(3)设置在所述控制体(2)内，用于控制后喷管道(7)的开闭；

所述锁销(5)设置在所述控制体(2)和所述活塞(3)之间，作为所述活塞(3)的移动开关；所述锁销(5)与所述主气室(201)之间设置有导气通道(202)，用于导入燃气推动所述锁销(5)移动，实现对活塞(3)的解锁；所述控制体(2)内设置有所述复位簧(4)用于所述活塞(3)的复位，所述控制体(2)内设置有控制簧(6)，用于调节所述锁销(5)的启动压力；

所述后喷管道(7)的侧壁上开有多个导水孔(702)，所述后喷管道(7)外围设置有喷管箍(8)和水箱(12)，喷管箍(8)将导水孔(702)包覆在内；所述喷管箍(8)与水箱(12)之间的管道上设有阀门(10)，用于控制喷管箍(8)和所述水箱(12)之间的开闭；所述主气室(201)与所述阀门(10)之间设置有导气管(9)，用于导入燃气推动所述阀门(10)移动，所述喷管箍(8)内设置有所述阀门弹簧(11)，用于所述阀门(10)的复位。

2.根据权利要求1所述的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置，其特征在于：所述双腔室结构包括抛射物(13)、前腔室(14)、隔板(15)和后腔室(16)；所述前腔室(14)和后腔室(16)都装有固体燃料(17)；所述前腔室(14)和所述后腔室(16)之间开有连通孔(1401)；所述后腔室(16)的侧壁上开有后腔室导气孔(1601)；所述发射筒(1)侧壁上开有发射筒导气孔(101)；所述主气室(201)、发射筒导气孔(101)和后腔室导气孔(1601)之间连通；所述后腔室(16)设置有隔板(15)，将后腔室导气孔(1601)和所述连通孔(1401)封堵。

3.根据权利要求1所述的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置，其特征在于：所述控制体(2)内设置有活塞腔孔(203)、复位簧孔(204)、锁销孔(205)、后喷管道孔(206)、导气管孔(207)和发射筒孔(208)；所述活塞腔孔(203)与主气室(201)和复位簧孔(204)连通；所述活塞腔孔(203)的孔径大于复位簧孔(204)的孔径；所述锁销孔(205)开在活塞腔孔(203)的侧壁上，所述导气通道(202)开在主气室(201)和锁销孔(205)之间；所述锁销孔(205)的孔径大于导气通道(202)的孔径；所述后喷管道孔(206)开在所述活塞腔孔(203)的侧壁上；所述导气管孔(207)开在主气室(201)的侧壁上；所述活塞(3)插装在活塞腔孔(203)内且满足滑动配合；所述复位簧(4)设置在活塞(3)和复位簧孔(204)的底面之间；所述锁销(5)插装在锁销孔(205)内且满足滑动配合；所述控制簧(6)设置在锁销(5)和锁销孔(205)的底面之间；所述后喷管道(7)插装固定在后喷管道孔(206)内；所述导气管(9)插装固定在导气管孔(207)内，所述发射筒(1)插装固定在发射筒孔(208)内。

4.根据权利要求1、3所述的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置，其特征在于：所述活塞(3)上开有活塞锁销孔(301)，所述活塞锁销孔(301)的孔径与所述锁销孔(205)的孔径相等，初始状态下所述锁销(5)同时插装在所述活塞锁销孔(301)和所述锁销孔(205)内，所述活塞(3)底面与活塞锁销孔(301)轴线的距离与所述锁销孔(205)轴线与所述活塞腔孔(203)的底面之间的距离相等。

5.根据权利要求1所述的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置，其特征在于：所述导水孔(702)设置在后喷管道(7)的收缩通道(701)上。

6.根据权利要求5所述的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置，其特征在于：所述导水孔(702)沿所述收缩通道(701)的轴向和侧壁周向均匀分布，所述后喷管道(7)与所述喷管箍(8)围成储水腔(801)，所述后喷管道(7)的末端设置有扩张喷口(703)。

7.根据权利要求1所述的双腔室后喷通道导气自锁控制与水气混合后喷装置，其特征在于：所述喷管箍(8)内设置有阀门孔(803)和阀门簧孔(804)，所述阀门孔(803)的孔径大于所述阀门簧孔(804)的孔径，所述阀门(10)插装在所述阀门孔(803)内且满足滑动配合，所述阀门弹簧(11)设置在所述阀门(10)和所述阀门簧孔(804)的底面之间，所述阀门(10)上开有阀门导气孔(1001)；所述喷管箍(8)和所述水箱(12)之间开有进水孔(802)，所述阀门导气孔(1001)的孔径与所述进水孔(802)的孔径相等，初始状态时所述阀门(10)将所述进水孔(802)封堵，当所述阀门(10)端面与所述阀门孔(803)的底面重合时，所述阀门导气孔(1001)与所述进水孔(802)对准联通。