CN1800769A - 螺管发射机构 - Google Patents

Abstract

一种炮管为螺旋型的冷发射装置，螺旋炮管可以拥有足够的长度，因此使用低膛压的燃气推进或者蒸气推进也能够将弹丸列加速到极高的炮口初速，并取得很高的射速。产生燃气和水蒸气的燃气射水机构可以形射出高压高速水柱用于舰艇近程射水反导防御系统，也可以置于船舶的水线下构成新型高效的燃气射水推进系统。

Description

螺管发射机构

本发明是关于新发射原理的发明，属于武器技术领域。

传统火炮要获得较高的炮口动能，或者加大膛压，这受到炮管材料强度的限制，或者加长炮管，这受到体积、移动能力及长炮管支承精度的限制；并且，使用火药为发射药，是不经济的，易烧蚀炮管，难于精确控制炮口初速从而影响命中精度，也加大了弹药运输量。

为解决上述问题，本发明提出新的冷发射原理——把炮管做成螺旋状以取得足够的长度，使得在低膛压下也可以取得足够的炮口动能和射速，构成螺管发射机构，可以不使用发射火药，构成冷发射。下面结合附图说明。

图1是关于螺管发射机构原理的示意图；

图2是关于弹丸在螺管内运动方式的示意图。

图3是关于弹丸或船舶的燃气射水推进系统的示意图。

图1中，螺旋型炮管1内装有口径适合、头尾相衔的N个弹丸21、22、23、...、2N，螺旋炮管的底部装有输弹机构4将弹丸顺序输入炮管，31是底部阀门，在输弹完毕后气密地关闭，压气装置3将高压气体连续输入炮管的底部，推动底部弹丸21、并经底部弹丸21推动弹丸22、依次推动弹丸23、...、2N逐渐加速，沿箭头方向在螺旋炮管内运动，直至进入与螺旋炮管相切地平滑连接的直线炮管5(可设或不设膛线)继续被加速，最后以炮口初速V射出。

当螺旋炮管的曲率半径足够大时，弹丸身侧的曲率大于炮管的曲率，弹丸可在螺旋炮管内自由滑行。

请结合图1右边的剖视图和图2看，由于在螺旋炮管内运动的弹丸具有离心力，弹丸是紧贴螺旋炮管的外弧面12滑行的，而与螺旋炮管的内弧面11留有一个小间隙。弹丸可以是如图2右图所示是后一个弹丸头部曲面吻合地嵌入前一个弹丸底部凹陷，从而后一个弹丸可以向前一个弹丸传递很大的推力，这样形成的N个弹丸组成弹丸列，对于推动气体来说是N道密封，底部的几发弹丸21、22、23等实际上构成整个弹丸列的底部密封，使高压气体作用在最底部弹丸尾端(图2左的细小箭头所示)形成压力P经各个弹丸一次传递推力推动整个弹丸列加速。当弹丸口径较大、组成弹丸列的弹丸数量较少、弹丸头部不宜嵌入下一发的尾部等情况下，可以在每发弹丸后加入塞子20，它是圆柱型的，外圆与螺旋炮管内径气密地吻合而一端与前一发弹丸尾部吻合另一端与嵌入的后一发弹丸头部吻合，塞子因此可以构成良好密封并在弹丸间良好地传递推力。塞子可以使用工程尼龙制造，本身很轻，与炮管间的接触力很小，故摩擦损耗很小。

弹丸列在螺旋炮管内的运动阻力主要来自弹丸与炮管的摩擦力。在离心力作用下，每发弹丸外侧与炮管外弧面12在C处接触，实际上是线接触，在弹丸侧曲率与炮管曲率极为接近的情形下近似于面接触，弹体可以承受离心力的压强，同时，由于弹丸间气体或润滑液体也是高速运动，受其离心力作用也是紧贴向炮管外弧面，在贴紧外弧面处形成密度较高的气体或液体层，高速滑行的弹头部挤压这个较高密度的气、液层，与炮管外弧面12间在K处形成楔形动力气体润滑膜或动力液体润滑膜，使得弹丸与炮管间的摩擦降至很小。

螺旋炮管的螺旋线形状以圆形较易制造，如图1中螺旋炮管的轴线成圆形绕原点O以螺旋半径R盘旋，到与直线段炮管5的衔接处可以使用曲率渐小的曲线更平滑地过渡到直线；也可以从一开始就使用曲率渐小的曲线为炮管轴线。

较易实现的螺旋炮管制造方式是使用无缝钢管(加热)弯曲盘绕而成，为了使其内径面光滑，可以在螺旋炮管一端注入高速磨料混合液体流从另一端喷出，经泵反复循环磨洗炮管内面，磨料混合液体流在炮管内的高速磨削冲洗，可以使螺旋炮管内得到光洁度极高的表面，使弹丸在炮管内运动所受阻力极小。

实施例1：防空反导用的高速螺管炮，口径即螺管内径14.5毫米，螺旋炮管盘成半径2米的螺旋圆柱线圈形状100圈，每一圈的高度约4厘米，故整个圆柱螺旋线圈形炮管的圆柱高度为4米，末端的直线炮管长4米左右，螺旋炮管总长度1260米，在炮管初端内(炮管底部)经输弹机构4装有口径14.5毫米重25克的钢制实心弹丸200发组成的弹丸列，上一发弹丸头部嵌入下一发弹丸尾部以传递推力(如图2右图所示)，底部阀门31关闭后，压气装置——本实施例中为蒸气发生装置——向螺旋炮管底部持续注入平均压强为80大气压的蒸气，在口径14.5毫米的弹丸列底部产生1293牛顿的推力，使得质量为5公斤的弹丸列得到258.6每秒每秒米的平均加速度，在总长度1260米的螺旋炮管内经3.12秒的持续加速，弹丸列以807每秒米的初速射出炮口。钢制螺旋炮管重量连同输弹机构约6吨，注入高压蒸气的压气机构的发射时的3.12秒内的峰值功率约为522千瓦，这个规模易于制成车载螺管炮。

需要说明的是，弹丸列射出炮口后，仍然保持头尾相衔的状态，仅最前面一发弹丸承受主要的空气阻力，因此每发弹丸分摊到的空气阻力极小，在高速飞行的初段，弹丸速度较高，空气阻力与弹丸速度的高次方正比，因此每发弹丸在初段飞行中分摊到的空气阻力大大降低的结果，就大大提高了弹丸的有效射程和末端动能。直到飞行较长距离后，弹丸列才因气流扰动等因素而断裂，各弹丸散开，散开的各弹丸在弹丸列断裂散开的瞬间不再保持头部朝前的姿态，因此会形成各自的弧形弹道，对于打击敌机或敌导弹的侧面有利，使敌导弹的等效被弹面积大大增加。这样的一串弹丸列以高精度保持到接近目标的末端才散开，形成各个弹丸的弧形弹道，对目标做高密度的攻击，摧毁目标的概率得以大幅度提高。要控制弹丸列散开的时间，可以有多种方法，例如控制制造使上一发弹丸的头部并不准确嵌入下一发弹丸的尾部，使两发弹丸不同轴线，则不同轴线的偏差越大，弹丸列散开越早。也可以使弹丸头部角度不那么尖锐，也可以使得弹丸列早些散开，极端的情况，如果弹丸是平头的纯圆柱体，那么弹丸列在出膛后立即就会散开。

对于实施例1，单次射击的射速约为200发/3.12秒＝64发/秒，即3240发/分，两次射击间要有一个输弹机构向螺旋炮管内输入弹丸列的时间和关闭底部阀门31的时间，构成的输弹间隔约为十几秒钟到几十秒钟。为了提高螺管炮的整体射速，可以象多头螺旋那样并列多条螺旋炮管(各有其输弹机构)，压气机构持续输出的高压蒸气通过高压气体控制阀的作用，在某些炮管正在输弹的时候，将高压气体注入已经输弹完毕的炮管，形成螺管炮的高速连续发射。

实施例2：实施例1那样的螺旋炮管11条并列，每条炮管的输弹间隔为30秒，在一条炮管的输弹间隔时间内，其它10条炮管由高压气体控制阀控制依次注入高压蒸气发射，用时约312×10＝31.2秒，使得该炮管完成输弹，接续发射，使得整个螺管炮形成3240发/分的长时间持续射速。

弹丸的最大离心力出现在螺旋炮管末端，数值等于弹丸线速度的平方乘以弹丸质量除以螺旋炮管的半径，实施例1中，末端线速度807每秒米，螺旋炮管半径2米，每发弹丸质量25克，产生离心力为8140牛顿约830公斤力作用于螺旋炮管内径的外侧面12，直径14.5毫米的弹丸侧面曲率与外侧面12的曲率吻合的接触面积为2平方厘米，离心力产生的压强为4.15公斤力/平方毫米，远小于钢管的强度极限，对于气体润滑膜来说也是较低的数值，高速运动的弹丸在图2K处因此极易产生动力楔形气膜，其摩擦系数极低，为10万分之一以下，弹丸列的摩擦阻力小于1.7公斤力，不到推力的1.3％。至于首发弹丸在螺旋炮管内遇到的空气阻力，与推力相比仍为很小的数值，弹丸列在螺旋炮管内某一时刻的有效推力＝气体推力—摩擦阻力—空气阻力，三项都是线速度函数因此也是时间函数和位置函数，用这个微分方程可以精确解算，并通过在螺旋炮管内各处设置的传感器测取线速度等项信号经计算机解算作出调整控制，例如调整压气装置注入气体的压力和流量来微调，使得精确控制弹丸列在炮口的初速，取得比火药发射高得多的射击准度。

实施例3：发射动能穿甲弹击穿坦克正面装甲的螺管炮。现行坦克炮要击穿1000毫米匀质钢甲需要8MJ炮口动能——以初速1700每秒米发射质量5公斤以上的长杆穿甲弹。本实施例设计炮口初速2000每秒米、炮口动能16MJ、钨合金穿甲弹质量8公斤。使用燃气代替蒸气作为推动弹丸的高压气体，以类似燃气轮机的装置作为压气装置，可向螺旋炮管内瞬间持续注入100公斤/平方厘米压力的燃气，螺管炮口径50毫米，弹丸底部得到气压19230N，对质量8公斤的钨合金弹丸产生2400每秒每秒米的平均加速度，要达到炮口初速2000每秒米，需要螺旋炮管总长度＝833米，作为车载系统考虑，螺管半径不宜过大，取为2米，则螺管盘绕66圈，螺旋炮管圆柱体高度约6米，直线炮管长度按4米。为了降低螺旋炮管的螺旋圆柱的高度，可以让螺旋炮管从内到外多层排列，例如沿螺旋圆柱轴向从低到高(使输弹机构和压气机构置于底部)以半径2米盘绕20圈，再从顶部半径渐增地过渡到半径2.25米沿螺旋圆柱轴向从上到下盘绕20圈，再从下向上以半径2.5米盘绕19圈，总计螺旋炮管长度仍为833米，而螺旋圆柱高度降低到约2.2米。弹丸在炮管内运行时间为0.833秒，高压燃气发生装置在此间的峰值功率达19200千瓦，需要说明，混合氧气的可燃气体的可控喷射燃烧可以在短时间内提供迅速膨胀的高压燃气，满足发射需要；另一方面，也可以使用一个辅助的高压储气罐施放其储存的高压气体作为辅助推动动力，从而大大降低所需燃气发生装置的瞬间峰值功率，本实施例中，直径5厘米长833米的螺旋炮管内腔总容积不过1.64立方米，使用一个体积0.4立方米储气压力300大气压的储气罐作为辅助推动弹丸的动力，就可以将燃气发生装置的峰值功率降低到1/3以下。1发8公斤的穿甲弹可以做成现行的2发串联弹，也可以如上述做到多发连续发射一连串的动能穿甲弹，对高可靠度地击毁敌装有复合装甲和反应装甲的装甲目标是很有效的，可以实现现行火药发射坦克炮所无法企及的效果。本实施例也是可以做成车载系统的。除发射穿甲弹外，还可以发射普通高爆弹、燃烧弹等其它弹种，并如上述做到发射成串的弹丸列。

输弹机构可以使用本发明人提出的离心发射机构，即弹丸经中空主轴连续地经高速转动的轮盘内的轮中管道到达轮盘的边缘，具有轮盘边缘的线速度V0，沿切线方向脱离轮盘进入其半径大于轮盘半径的固定轨道滑行，平滑地进入螺旋炮管，继续被高压气体加速，此时高压气体是由压气装置经轮盘的中空主轴——轮中管道一—固定轨道注入螺旋炮管的，轮盘旋转的离心力对气体的离心泵作用等效于压气作用，一定条件下可以代替压气装置。

实施例4：在实施例1的螺旋炮管前加离心发射装置的轮盘，其半径略小于2米，边缘线速度V0＝400每秒米(轮盘使用钛合金材料)，离心发射装置的固定轨道与螺旋炮管平滑地、曲率半径渐增地、等口径地连接，蒸气经中空主轴——轮中管道——固定轨道注入螺旋炮管，离心发射装置给螺旋炮管提供了400每秒米的初始速度，高压蒸气对弹丸列在螺旋炮管内的继续加速1.94秒，在炮口得到901每秒米的炮口初速，射速也提高到103发/秒，即得到6185发/分的无间断连续射速，可以省却实施例2所述的11条并行的螺旋炮管的机构。

对于车载大口径螺管炮，限制因素是末段弹丸对炮管的离心力压强不能破坏空气动力膜，以及总体重量。这两个因素限制下的车载大口径螺管炮如实施例5。

实施例5：车载152毫米口径螺管炮。外形体积限制下各圈螺管的螺旋半径为3米，但末段炮管因线速度大、离心力大，形成动力气膜或液体膜的允许压强不得超过20公斤/平方毫米，口径152毫米、质量40公斤的弹丸与炮管内径面外侧12曲率吻合的接触面积约为15厘米×45厘米＝675平方厘米，得到许用离心力，由这个许用离心力计算出末端允许线速度为1006每秒米，这个初速大于152炮通常的800-900每秒米的初速，可使螺管炮达到30公里以上的射程。使用压力为150个大气压的高压蒸气驱动弹丸，得到1006每秒米的炮口初速需要螺旋炮管总长度76米，炮管材料许用抗拉强度为50公斤/平方毫米时，连同炮管末段离心力较大处在炮管外圆外侧面支承加强结构的重量共约12吨，车载系统允许炮管部分的重量24吨时即允许螺旋炮管长度152米，这个炮管长度允许单发弹丸加速到1420每秒米，使射程大大延长，也可以使3发弹丸的弹丸列得到820每秒米的炮口初速，弹丸列在炮管内运行时间约0.37秒，当使用离心发射机构的中碳合金钢制轮盘作为连续输弹机构并提供260每秒米的初始速度时，3发的弹丸列在炮口可以得到862每秒米的初速和660发/分的持续连续射速，由于离心发射机构的轮盘是可以预储放弹丸逐渐加速到额定的周缘线速度的，故发射时的功率主要集中在螺旋炮管段，需要高压储气罐配合瞬时大功率的高压蒸气发生装置。660发/分的射速相当于一个炮兵团，且具有爆发射速的集中密集打击效果。

更大口径和更远射程的螺管炮可以用轨道炮或舰载系统实现。

实施例6：舰载的203毫米口径螺管炮，使用150公斤/平方毫米的高压蒸气推动单发质量100公斤的弹丸，经总长度420米的螺旋炮管加速到炮口初速2000每秒米，这个初速可使弹丸在空气极稀薄的同温层边缘长时间飞行，获得200公里以上的射程，可以远程饱和炮击消灭敌航空母舰编队，可以以廉价的饱和炮击彻底摧毁敌海岛上全部军事目标。如发射4发一组的弹丸列取得1000每秒米的炮口初速，得到数十公里远的射程和约285发/分的最大射速，在使用离心式输弹机构时可获得连续持续射速。受螺旋炮管末段弹丸对炮管的离心力压强不能破坏动力气膜或动力油膜的限制，螺旋炮管的末端轴线的曲率半径不应小于10米。

使用本发明人提出的大型泡塑浮岛式军舰装载的大型远程螺管炮或陆基大型远程螺管炮，为了完成国家统一事业，可以遂行在数百公里以外对敌占海岛上全部军事目标——包括各个机场、各导弹雷达阵地、各炮兵阵地和步兵的坚固防御阵地、各指管通勤枢纽和部队集结枢纽、海军舰队和基地以及其它各个军事目标，都以螺管炮施以巨型炮弹的饱和炮击，这种炮击的成本非常低廉，且可以完全摧毁敌方战争能力，使我方部队顺利占领全岛。要取得350公里-400公里以上的射程，炮口初速应不低于2500每秒米，打击深藏地下数十米工事内目标所需要的炮弹威力要求，炮弹口径应不低于400毫米。

实施例7：陆基500毫米口径大型螺管炮，炮口初速3000每秒米，射程不低于400-500公里。使用80公斤/平方厘米的高压蒸气推动每发重1吨的重型弹丸，在螺旋炮管内运行1.95秒、螺旋炮管长2925米，在炮口得到约3000每秒米的初速。受弹丸在炮管末段离心力压强不破坏动力气膜或动力油膜的要求，螺旋炮管末段轴线的曲率半径不应小于80米，且其外圆的外侧面应以钢或混凝土等材料构成的曲率吻合的面支承承受炮管壁传来的弹丸离心力。输弹机构使用离心发射装置的轮盘连续输弹并提供一个初始速度，大型螺管炮可以得到30发/分的连续射速。

水变成蒸气后体积膨胀约1700倍，在陆基条件下连续提供高压蒸气的装置是相对简单和工程可实现的。如果连续铸造和连续轧制很长的无缝钢管有困难，螺旋炮管也可以使用较短的无缝钢管多段连接而成，连接工艺可有多种，例如两段钢管的内圆靠止口和凸缘精确平滑地接合，然后在外缘接缝处焊合。

一次大战和二次大战时，德国都曾试制超级远程大炮，方法是制造极长的炮管，曾因多段炮管连接问题而屡屡失败，认为多段炮管的精确连接是超远程大炮很难攻克的技术瓶颈。而使用螺管炮的方式却可以轻易地解决这个问题，这是因为弹丸在离心力作用下紧贴炮管内圆的外侧，与炮管内侧半园无接触，不会在炮管内因间隙、误差过大而来回跳动，故对炮管内圆内侧的精度要求不高，对炮管内径与弹丸间的径向间隙配合程度的要求也相对较低，这就使长度极长的螺旋炮管易于制造。

实施例8：整体镗削制造螺旋炮管的方法。内径50米、平均外径50.3米、总高40米的铸钢圆环在现场分段铸造后去掉铸模，在其内装设同轴线的设有螺旋导轨的主轴，主轴上装置同轴线的直径略小于50米的刀盘，刀盘边缘安置刀头半径75毫米的半园槽成型镗刀，可以在转动时沿螺旋导轨在轴向上移动，在铸钢圆环内圆上镗出精确的半径为75毫米的螺旋导程为0.2米的半园槽，半园槽螺旋从铸钢圆环的一段盘绕到另一端。然后利用装设在螺旋导轨上的刀盘边缘装设行星抛光轮对半园螺旋槽抛光，使半园槽面成为螺旋炮管承受弹丸离心力的光滑的外侧面，而螺旋炮管的内侧面不承受离心力，只承受气体压力，实际上也不与弹丸接触而保留有一个适当的间隙，故其制造和安装变得容易，可以分段安装工程尼龙半园管，用螺栓紧固到铸钢圆环内圆面，与半圆形螺旋槽合成螺旋炮管。螺旋炮管的所有接缝和贴合面可用环氧树脂或其它密封物质气密地封固。这样形成一条导程0.2米、盘旋200圈、总长度31400米的螺旋炮管，其外侧平均壁厚75毫米(钢)，越靠近末段越厚，以承受弹丸的离心力，而初始段可以很薄。

使用整体铸造——整体镗削工艺制造的螺旋炮管或其它工艺制造的长度足够的螺旋炮管，可以构成无法防御的战略武器发射平台，也可以构成无法突破的战略防御武器平台。

实施例9：使用上例所述的螺旋炮管，以100公斤/平方厘米压力的燃气推动实心陶瓷弹丸27公斤，经6.28秒加速到炮口初速10000米/秒，高于第一宇宙速度，射向大气层外敌方来袭洲际弹道导弹的低轨弹道，用来拦截敌方向我发射的战略弹道导弹。设敌方为突破可能反弹道导弹的拦截，使用了同时发射1000发洲际导弹的高密度饱和攻击，这些导弹的轨道精确，设在弹道上的最大可能分布截面为1百万平方米，在大气层外低轨道上飞行时间不少于20分钟，在10分钟时被我发现，使用上述螺管炮连续发射陶瓷弹丸(使用离心式轮盘作为连续输弹机构，或者在螺旋炮管底部设立多个阀门隔成多个输弹区间，每个输弹区间都有输弹机构可以输弹并设有高压燃气喷孔注入高压可燃气燃烧，向底部依次打开这些阀门就可依次放出各该输弹区间内的弹丸列进入螺旋炮管，各弹丸列最终被最底部的输弹区间的高压燃气的连续喷射燃烧加速，构成多段连续输弹效果)，每分钟发射257公斤陶瓷弹丸，10分钟发射了2570公斤陶瓷弹丸，这些陶瓷弹丸是预制微小隐形裂纹或预制有裂纹应力的，或心部藏有少量炸药，陶瓷弹丸在经过大气层时与空气摩擦产生千度高温，穿出大气层后环境温度骤然降低到极低温，陶瓷弹丸因预应力、预制裂纹或内部炸药爆炸，裂解成微小碎块飞向敌方来袭导弹的弹道，微小碎块约有黄豆到蚕豆大小，平均按每块重1克，那么2570公斤陶瓷弹丸碎裂成2570000个小碎块，在敌方弹道导弹1百万平方米的分布截面上平均每平方米分布2.57个小碎块，这就使得每发洲际导弹至少被2块小碎块击中，而小碎块与洲际导弹的相对速度接近第一宇宙速度的1.5-2倍，1克小碎块的撞击动能与1发30毫米速射炮炮弹动能相当，必然击毁该洲际导弹，即使只打破洲际导弹表面1小片隔热瓦，那么这发洲际导弹再重入大气层时就会烧毁，因此这些密布在弹道上的陶瓷小碎块必然全部摧毁这1000枚洲际弹道导弹。

同样的方法拦截敌巡航导弹和飞机，无需精确瞄准和制导，也有百分之百的完全拦截效果，无论敌方的飞机、导弹如何隐身、如何高速、如何机动、如何发放电子干扰、发射红外诱饵等等，都无济于事，在弥漫在广大空间的密如雨雾般的小弹丸和小碎块的撞击下，必然无一漏网地全被摧毁。这种战略武器防御系统是易于低造价地建立且具有完全无法突破的效果的。

使用螺管炮可以构成现行技术无法防御的战略武器发射平台。使用上述方法制造的长度足够的螺旋炮管，可以将重型炸弹弹头加速到第一宇宙速度以上的初速，以高射速连续发射到地球的另一面。这种战略武器的攻击是现行技术无法防御的，这不仅因为现行技术无法拦截几十分钟内射出的数千发重型弹头，终极原因在于经济国力的对比。以美国为例，其GDP是中国的8倍，但是，1发爱国者导弹的总成本要100万美元以上，要拦截100万发洲际炸弹的攻击，需要1万亿美元，这是美国可动用国力的极限；而中国的1发重型高爆弹头本身成本不过1万美元，如果以传统火箭方式发射，发射成本是炮弹弹头的百倍以上，还需要精确制导，成本更高。而以本发明的螺管炮发射炮弹头，由于发射数量巨大而无需精确制导，并且发射一发500公斤的重型弹头的发射成本主要是产生高压气体的能源消耗，以电费计算，能源利用率按50％，其发射成本不过相当于7000千瓦时的电费，大约7000元人民币，总成本每发不到1.1万美元，100万发需要110亿美元，这是中国国力完全能够承受的，这就是说，美国拦截一发炸弹的成本与中国以螺管炮发射1发洲际炸弹的成本之比约为100倍，远大于美国国力与中国国力之比值，因此美国倾其国力也无法拦截中国以螺管炮方式射出的战略武器，在技术经济意义上，本发明的螺管炮战略武器发射是现行技术经济对比下无法拦截的终极战略攻击武器。

关于螺管炮使用的高压气体连续产生的方法。使用燃气、蒸气甚至储气罐和气泵产生的压缩空气都是可以的，较为经济高效的方法是向一个与螺旋炮管底部连通的燃烧室内连续喷入混合了氧气的燃料混合气并在喷孔喷出后被点燃形成连续的燃气火焰，同时从邻近的另一喷孔喷入水形成细小水滴射流，这些细小水滴立即被燃气火焰蒸发成水蒸气，体积增大约1700倍，为螺旋炮管连续发射弹丸列连续提供了高压气流推动动力。

进一步地，这个原理可以用来构成射水炮或船舶、潜艇、鱼雷的燃气射水高效推进系统。

原理请参看图3。船体水线下沿船的轴线设有射水管61，其开口611向后伸出船尾，射水管61与燃烧室60连通，燃料与氧气或空气的可燃混合气发生器63将可燃混合气经喷管62射入燃烧室60(喷射压力大于水压，使能够推开燃烧室内的水形成可燃气燃爆空间，水压是由燃烧室所在水深决定的)，并被点火系统点燃产生高温高压燃气，此期间排气门64和进水阀门67关闭，燃气将燃烧室内的与燃气团接触界面上的水蒸发成水蒸气，最终形成燃气—水蒸气高压气团，将射水管61内的水压迫射出船尾，产生的反作用力成为船舶的强大推力，水完全射出射水管后，射水行程完成，排气门64打开(图3中位置为排气门向下移动打开)，同时旋转进水阀门轴671以转动进水阀门67使之打开(图3中为关闭位置，打开时阀旋转到水平位置)，通向船头的进水管66将水导入，同时将残余气体经排气门64和排气管65向上排到水线以上的大气中，燃烧室所在水深越深，进水和残余气体排出越快，水重新注满燃烧室和射水管后进水行程结束，然后关闭进水阀门67和排气门64，喷管62重新向燃烧室喷入可燃混合气燃烧、产生水蒸气，新的射水行程开始，如此周而往复，构成推动船舶前进的燃气射水推进系统。多个燃气射水推进系统以不同相位交替工作，就获得连续推力，每个燃气射水推进系统相当于活塞式内燃机的一个气缸。进水管66的进水管口可以向下从船底进水，但最好是进水管口661做成喇叭型大开口放在水线下船头662处，利于进水，使部分船头正投影面积为负，大大减小了船行驶的兴波阻力。

实施例11：上述原理的燃气射水推进系统，射水管直径30厘米长50米，燃烧室产生的燃气—水蒸气在射水行程的平均压力为50大气压，每个射水行程做功17300KJ，进水管长约5米，射水行程加进水行程的整个1个工作循环周期为5秒(工作循环周期长可用燃气喷射量、喷射及排气门和进水阀门开闭间隔来控制)，该燃气射水推进系统的功率就等于3460千瓦，6套这样的系统交替射水构成一个“6缸”的总功率为20760千瓦推进功率的燃气射水推进器。

需要说明的是，燃气射水推进系统的能量转换效率非常高，可燃气燃烧直接推动相当与活塞的射水管内的水，高温蒸发水产生水蒸气膨胀做功也是直接转换成推力，而射水行程内可燃气经燃烧室壁(有绝热层)和射水管壁(有绝热层)的热量散失与转换成的推力做功相比可以忽略，因射水管直径小，燃气与水接触界面面积小，燃气对射出的水的加温热量也就相对很小，可以忽略。整个燃气射水推进系统的总转换效率可达90％以上。而现行的内燃机—螺旋桨推进系统，内燃机的热效率约30％，传动系效率约90％，螺旋桨效率约30％-50％，总转换效率约10％，即燃气射水推进系统的效率是现行方式的9倍，并且结构简单，省却大量机构，体积重量和造价都大为降低。因此，使用燃气射水推进系统可以在相同条件下大幅提高船、潜艇、鱼雷的推进效率、推进功率和航速。

由此，可以发展出新一代的船舶、潜艇、鱼雷和浮渡坦克。

燃气射水推进系统使用舰载螺旋炮管，即使用辅助水泵经进水管提取海水，以甲板上螺旋炮管为射水管，每个射水行程可以射出一段高压高速水柱打击来袭的导弹和飞机，可构成高度可靠的近程舰载防御系统。

正象科学技术发展史表明的那样，任何一项斩新发明原理的提出，都带来大量实施完善的技术课题，因此本发明的后续完善改进的技术研发空间也是巨大的。

Claims (10)

1一种弹丸发射装置，有炮管和弹丸，其特征在于，其炮管是螺旋型的螺旋炮管，螺旋炮管内面外侧12沿轴向的曲率略小于所装弹丸的弹身侧面沿其轴向的曲率，二者极为贴紧，形成曲率吻合的较大的接触面积，弹丸最大直径略小于炮管的内径。

2根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述螺旋炮管底部还接有输弹机构4、底部阀门31和压气装置3。

3根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述弹丸有多个，在螺旋炮管内首尾相衔地组成弹丸列，两发相邻弹丸的首尾之间可加入塞子20，塞子可用工程尼龙制造，其外圆与炮管内径面气密地贴合构成气体密封件。

4根据权利要求1所述的发射机构，其特征在于，所述炮管由无缝钢管弯曲盘绕而成，弯曲盘绕时可将钢管加热。

5根据权利要求2所述的发射机构，其特征在于，所述的螺旋炮管是多条并列的，输弹机构向各螺旋炮管轮流输弹，压气机构向各螺旋炮管轮流输气，构成弹丸的连续发射。

6根据权利要求1所述的发射机构，其特征在于，还有离心式轮盘输弹机构，当这个轮盘转动时，依靠离心力的作用将弹丸连续输入螺旋炮管。

7根据权利要求1所述的发射机构，其特征在于，所述螺旋炮管是用整体镗削的方式在整体金属圆环内径面上镗削出螺旋半园槽并抛光，之后再分段合上内侧半园构成的。

8一种燃气射水机构，有射水管、燃烧室、排气门及排气管、燃料混合气发生装置及其喷射管和点火系统、进水管及进水阀门，其特征在于，燃料混合气经喷射管进入燃烧室被点火系统点燃形成高温高压燃气并将接触界面的水汽化形成高压水蒸气，推动射水管内的水射出，构成射水行程，射水行程内排气门和进水阀门关闭，此后进水阀门和排气门打开，导入水排出残余气体，构成进水行程，两个形成周而复始不断射出水柱。

9权根据利要求8所述的燃气射水机构，其特征在于，所述燃烧室、射水管和进水管处于船舶的水线下或潜艇、鱼雷沿轴线设置，进水管开口朝前，射水管开口朝后，构成船舶、潜艇或鱼雷的燃气射水推进系统。

10根据权利要求1和权利要求8所述的发射机构和燃气射水机构，其特征在于，所述射水管就是所述螺旋炮管，进水管装有水泵提取海水，螺旋炮管置于甲板上射出高速水柱构成舰载近程射水防御系统。

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