一種水下氣幕垂直發(fā)射實驗裝置制造方法
【專利摘要】一種水下氣幕垂直發(fā)射實驗裝置，屬于航行體水下發(fā)射研究【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置解決現(xiàn)現(xiàn)有實驗裝置兼顧多種實驗，并且對于有牽連速度的情況不同水深、不同發(fā)射速度的水下發(fā)射實驗無法實驗，而且無法進(jìn)行新型水下氣幕發(fā)射實驗研究的問題。空壓機(jī)通過管路與儲氣罐連接，發(fā)射筒、電機(jī)和發(fā)射平臺設(shè)在水池內(nèi)，發(fā)射筒設(shè)在發(fā)射平臺上，電機(jī)與發(fā)射平臺電連接，發(fā)射筒內(nèi)裝有運動體模型，儲氣罐分別通過動力氣源管和通氣管與水池內(nèi)的發(fā)射筒連通，水池分別與進(jìn)水管和排水管連通，安全防護(hù)裝置設(shè)在水池上方，水池的外部設(shè)有照明裝置、攝像機(jī)和控制裝置，水池為透明水池，控制裝置控制照明裝置、攝像機(jī)、動力氣源管、通氣管。本發(fā)明用于水下發(fā)射實驗。
【專利說明】一種水下氣幕垂直發(fā)射實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水下氣幕垂直發(fā)射實驗裝置，屬于航行體水下發(fā)射研究【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]按照航行體筒內(nèi)及筒口附近的多相流場狀態(tài)進(jìn)行分類，水下航行體的常規(guī)垂直發(fā)射方式可包括沾濕發(fā)射和密封發(fā)射等。氣幕發(fā)射方式是一種新型的水下航行體垂直發(fā)射方式，水下氣幕發(fā)射指的是利用氣體射流在發(fā)射筒筒口上方形成一個氣體通道，航行體在氣體通道中運動的發(fā)射方式。發(fā)射裝置由兩個同心圓柱體構(gòu)成，同心圓柱的外圓柱發(fā)出氣體射流在航行體出筒的方向形成了一條氣體通道。
[0003]對于航行體的水下垂直發(fā)射實驗通常是在大型室外水池或大海中進(jìn)行，實驗系統(tǒng)除必要的發(fā)射筒、航行體模型、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及測試系統(tǒng)外，還要求有水下發(fā)射平臺，實現(xiàn)整個發(fā)射系統(tǒng)的安裝、調(diào)試，并調(diào)節(jié)水下發(fā)射深度，以及一次發(fā)射實驗完成后升出水面準(zhǔn)備下一次實驗。同時，采用在大型室外水池或大海中進(jìn)行實驗的方法不方便實際觀察，攝像及照明系統(tǒng)安裝與固定困難，可操作性不好，對儀器設(shè)備的密封性要求高，且缺少自然光照等，嚴(yán)重影響發(fā)射過程流場的觀測。使得現(xiàn)有的實驗方法成本高、效率低，實驗周期長，在很大程度上受到限制，不易普遍采用。
[0004]采用相對較小的縮比模型進(jìn)行實驗，是掌研究運動體水下發(fā)射技術(shù)、獲得不同發(fā)射條件下運動體模型的運動學(xué)與動力學(xué)規(guī)律的重要途徑，也是水下運動體多相流體動力基礎(chǔ)研究的一種重要方法。進(jìn)行運動體模型水下發(fā)射實驗時，需要通過動力裝置為運動體模型提供初始運動速度。目前常用的水下發(fā)射實驗動力系統(tǒng)為固體燃料發(fā)動機(jī)、燃?xì)獍l(fā)生器。這種動力系統(tǒng)因涉及火工品，要求使用單位具備一定的資質(zhì)，且在運輸或使用過程中均存在一定的安全隱患。同時，固體燃料發(fā)動機(jī)或燃?xì)獍l(fā)生器等動力裝置的技術(shù)含量高，其設(shè)計、加工、制造必須由專業(yè)研究院所來完成，存在成本高，周期長，以及加工成型后性能參數(shù)很難改變等缺點。同時，使用過程中要求專用的點火起動信號。這兩種動力裝置的制造和工作成本均較高，實驗過程中準(zhǔn)備周期長，且工作時均不同程度存在噪音和污染，因而難以在基礎(chǔ)性實驗研究中普遍采用。利用小型運動體模型模擬潛射武器水下垂直發(fā)射及出水過程，通過對運動體運動特性及周圍流場結(jié)構(gòu)的觀測，為研究運動體水下發(fā)射及出水過程力學(xué)特性提供條件。
[0005]對于一些垂直發(fā)射設(shè)備，僅適用無水平速度的垂直發(fā)射，并且只能研究不同水深的水下發(fā)射實驗，無法利用一套設(shè)備兼顧多種實驗。并且對于有牽連速度的情況不同水深、不同發(fā)射速度的水下發(fā)射實驗無法實驗，而且無法進(jìn)行新型水下氣幕發(fā)射實驗的研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種水下氣幕垂直發(fā)射實驗裝置，以解決現(xiàn)有實驗裝置兼顧多種實驗，并且對于有牽連速度的情況不同水深、不同發(fā)射速度的水下發(fā)射實驗無法實驗，而且無法進(jìn)行新型水下氣幕發(fā)射實驗研究的問題。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:所述裝置包括空壓機(jī)、儲氣罐、水池、發(fā)射筒、電機(jī)和發(fā)射平臺，空壓機(jī)通過管路與儲氣罐連接，發(fā)射筒、電機(jī)和發(fā)射平臺設(shè)在水池內(nèi)，發(fā)射筒設(shè)在發(fā)射平臺上，電機(jī)與發(fā)射平臺電連接，發(fā)射筒內(nèi)裝有運動體模型，儲氣罐分別通過動力氣源管和通氣管與水池內(nèi)的發(fā)射筒連通，水池分別與進(jìn)水管和排水管連通，安全防護(hù)裝置設(shè)在水池上方，水池的外部設(shè)有照明裝置、攝像機(jī)和攝控制裝置，水池為透明水池，控制裝置控制照明裝置、攝像機(jī)、動力氣源管、通氣管。
[0008]本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明提供一種基于小型透明水池的運動體水下氣幕發(fā)射實驗裝置，可開展使物體在Om/s到2m/s的水平速度的前提下，從發(fā)射筒將航行體發(fā)射，并且同時可以瞬間在發(fā)射物體上方形成氣幕并把發(fā)射物體加速到lOm/s至30m/s的速度通過氣幕出筒并出水完成氣幕發(fā)射實驗。該實驗裝置不需要升降平臺，且攝像及照明系統(tǒng)放置在水池外面，不需要進(jìn)行密封處理，操作方便，測量直觀、準(zhǔn)確，實驗效率高，成本低，周期短。建立一個四面透明的小型水池，在水池內(nèi)安裝發(fā)射系統(tǒng)，包括發(fā)射管、實驗?zāi)Ｐ鸵约皠恿ρb置等。
[0009]在目前發(fā)射系統(tǒng)基礎(chǔ)上，在水下垂直發(fā)射實驗時通過控制氣體壓力推動實驗?zāi)Ｐ驮诎l(fā)射管內(nèi)加速運動，使模型以一定的速度實現(xiàn)出筒、水下運動直到出水，進(jìn)而通過測試系統(tǒng)對運動體模型的運動特性進(jìn)行測量，完成一次水下發(fā)射實驗。攝像及照明系統(tǒng)安裝在水池外面，起動控制裝置通過電纜分別為攝像機(jī)和動力裝置提供起動信號。由于采用透明水池，拍攝目標(biāo)清晰可見，因而可方便地進(jìn)行攝像及照明系統(tǒng)安裝與調(diào)試，并準(zhǔn)確調(diào)節(jié)焦距與設(shè)定視場大小，并能夠充分利用自然光照，有助于獲得清晰的圖像信息。同時不需要對攝像及照明系統(tǒng)進(jìn)行密封，成本低，可靠性高。通過控制水位的高度實現(xiàn)對發(fā)射深度的調(diào)節(jié)。可模擬不同艇速度的對航行體的發(fā)射、彈道的影響、及對不同氣幕形態(tài)的影響。
[0010]不需要升降平臺，且攝像及照明系統(tǒng)放置在水池外面，不需要進(jìn)行密封處理，操作方便，實驗效率高，容易獲得清晰的圖像信息，觀測與圖象記錄方便等特點。本發(fā)明利用壓縮氣體作為動力源，不僅可以通過調(diào)節(jié)儲氣罐內(nèi)壓力改變航行體出筒速度，并且與火工品動力加裁裝置相比，具有明顯特點:安全性與可靠性高，成本低，操作簡單，可控性強(qiáng)，實驗效率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是發(fā)射筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0012]1-空壓機(jī),2-第一壓力表、5-第二壓力表、11-第三壓力表、12-第四壓力表,3_第一旋抒閥、4-第二旋抒閥、7-第三旋抒閥、6-儲氣罐,8-第一電磁閥、9-第二電磁閥，12-第一流量計、13-第二流量計、14-水池、15-安全防護(hù)裝置，16-進(jìn)水管、17-發(fā)射筒、18-電機(jī)、19-發(fā)射平臺、20-地面、21-排水管、22-照明裝置、23-水、24-運動體模型、25-電腦、26-高速攝像機(jī)、27-控制裝置

【具體實施方式】
[0013]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述裝置包括空壓機(jī)1、儲氣罐6、水池14、發(fā)射筒17、電機(jī)18和發(fā)射平臺19，空壓機(jī)I通過管路與儲氣罐6連接，發(fā)射筒17、電機(jī)18和發(fā)射平臺19設(shè)在水池14內(nèi)，發(fā)射筒17設(shè)在發(fā)射平臺19上，電機(jī)18與發(fā)射平臺19電連接，發(fā)射筒17內(nèi)裝有運動體模型24，儲氣罐6分別通過動力氣源管28和通氣管29與水池14內(nèi)的發(fā)射筒17連通，水池14分別與進(jìn)水管16和排水管21連通，安全防護(hù)裝置15設(shè)在水池14上方，水池14的外部設(shè)有照明裝置22、攝像機(jī)26和控制裝置27，水池14為透明水池，控制裝置27控制照明裝置22、攝像機(jī)26、動力氣源管28、通氣管29。
[0014]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的空壓機(jī)I上設(shè)有第一壓力表2,儲氣罐6上設(shè)有第二壓力表5,動力氣源管28上設(shè)有第一電磁閥9、第三壓力表10和第一流量計13，通氣管29上設(shè)有第二電磁閥8、第二流量計12和第四壓力表11。此結(jié)構(gòu)便于觀察和掌握空壓機(jī)的工作情況。其它實施方式與【具體實施方式】一相同。
[0015]工作原理:在圖1中，準(zhǔn)備實驗時，將水池14中的水通過排水管21排出，將發(fā)射平臺19通過控制裝置27移動到最左側(cè)，將發(fā)射筒17安裝并固定在發(fā)射平臺19上，裝入運動體模型24，之后通過進(jìn)水管16向水池14排水，根據(jù)發(fā)射深度要求確定水池14中水位的高度，進(jìn)而準(zhǔn)備攝像系統(tǒng)，包括照明裝置22開啟和攝像機(jī)25進(jìn)入待觸發(fā)狀態(tài)，調(diào)整空壓機(jī)2的氣壓，實驗進(jìn)行時，通過控制裝置27按時序起動攝像機(jī)25和發(fā)射平臺19并通過控制裝置27控制通氣管29和動力氣源管28的開始通氣，發(fā)射平臺19以一定的水平速度運動同時發(fā)射發(fā)射，在模型上方形成氣幕(利用氣體射流在發(fā)射筒筒口上方形成一個氣體通道)，高壓氣體推動運動體模型24以一定速度向上運動實現(xiàn)運動體模型24發(fā)射出筒、出水后自由落入水池14，關(guān)閉照明裝置22，打撈運動體模型24，提取攝像機(jī)25中的圖像，完成一次實驗，如需進(jìn)一步實驗，可視需要調(diào)整發(fā)射參數(shù)并重復(fù)上述步驟。通過調(diào)節(jié)水池14中水位高度模擬不同發(fā)射深度。
【權(quán)利要求】
1.一種水下氣幕垂直發(fā)射實驗裝置，其特征在于所述裝置包括空壓機(jī)(I)、儲氣罐(6)、水池(14)、發(fā)射筒(17)、電機(jī)(18)和發(fā)射平臺(19)，空壓機(jī)(I)通過管路與儲氣罐(6)連接，發(fā)射筒(17)、電機(jī)(18)和發(fā)射平臺(19)設(shè)在水池(14)內(nèi)，發(fā)射筒(17)設(shè)在發(fā)射平臺(19)上，電機(jī)(18)與發(fā)射平臺(19)電連接，發(fā)射筒17內(nèi)裝有運動體模型(24)，儲氣罐(6)分別通過動力氣源管(28)和通氣管(29)與水池(14)內(nèi)的發(fā)射筒(17)連通，水池(14)分別與進(jìn)水管(16)和排水管(21)連通，安全防護(hù)裝置(15)設(shè)在水池(14)上方，水池(14)的外部設(shè)有照明裝置(22)、攝像機(jī)(26)和攝控制裝置(27)，水池(14)為透明水池，控制裝置(27)控制照明裝置(22)、攝像機(jī)(26)、動力氣源管(28)、通氣管(29)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下氣幕垂直發(fā)射實驗裝置，其特征在于空壓機(jī)(I)上設(shè)有第一壓力表(2)，儲氣罐(6)上設(shè)有第二壓力表(5),動力氣源管(28)上設(shè)有第一電磁閥(9)、第三壓力表(10)和第一流量計(13)，通氣管(29)上設(shè)有第二電磁閥(8)、第二流量計(12)和第四壓力表(11)。
【文檔編號】G01M10/00GK104458301SQ201410680860
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】王聰, 張孝石, 曹偉, 趙成功 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)