[發明專利]高壓空氣無桿式氣缸彈射器工作階段活塞運動軌跡方法

有效

• 申請號: 201510633783.1
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN106555782B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 姚琳;馬大為
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F15B11/06
• 分類號: F15B11/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱寶慶

本發明提供一種高壓空氣無桿式氣缸彈射器工作階段活塞運動軌跡方法，所述彈射器通過管路與高壓室連接，包括：所述管路并聯主副雙電磁閥；對高壓空氣，采用真實氣體方程獲得高壓空氣的比熱力學能、比焓；根據高壓室和低壓室中氣體質量守恒、氣體能量守恒、氣體狀態，及管路中氣體流量獲得氣缸彈射器中活塞運動軌跡；所述低壓室包括彈射器及與彈射器連通的氣缸。

技術領域

本發明涉及一種高壓氣動技術，特別是一種高壓空氣無桿式氣缸彈射器工作階段活塞運動軌跡方法。

背景技術

高壓氣動系統由于具有結構簡單、性能可靠、沒有污染、功率密度高等特點，在工廠自動化、機器人驅動、節能汽車等領域得到廣泛應用。隨著科技的發展，高壓氣動系統的應用場合不斷增多。大、中型商船上常配有壓力為1～10MPa的壓縮空氣系統，主要用于船舶主柴油機啟動、換向和發電柴油機的啟動。艦艇上廣泛應用壓力為15～40MPa的高壓氣動系統，用于魚雷的裝彈和發射、火炮操縱、潛艇浮起等。飛機上廣泛應用壓力為7～23MPa的高壓系統，主要用于操縱起落架、收放對正鼻輪、螺旋槳制動、主輪剎車、客艙門收放等。此外，高壓氣動系統還應用于空氣爆破(70～84MPa)、金屬成形(最高140MPa)、風洞實驗(21～28MPa)、深海潛水(最高21MPa)、高壓空氣斷路器(1.75MPa)、大功率氣動離合器(1.2MPa)、拉伸吹塑成型(常高達4MPa)。

高壓空氣氣動彈射器具有無需熱防護、彈射紅外特征小，無污染的優點，具有較強的優勢。但此彈射方式對應的工況惡劣，壓力(超過30MPa)遠大于空氣臨界壓力、溫度(260K～400K)遠偏離對應的玻義耳溫度，把工質當成理想氣體，其熱物性質產生很大偏差。這種偏差對熱力過程中的質量和能量平衡的影響是不可接受的，彈道參數也失去了真實性，和實際測量值會有較大誤差，特別是大噸位彈射物，這種誤差會更大，嚴重偏離于技戰術指標。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高壓空氣無桿式氣缸彈射器工作階段活塞運動軌跡方法，所述彈射器通過管路與高壓室連接，包括：

所述管路并聯主副雙電磁閥；

對高壓空氣，采用真實氣體方程獲得高壓空氣的比熱力學能、比焓；

根據高壓室和低壓室中氣體質量守恒、氣體能量守恒、氣體狀態，及管路中氣體流量獲得氣缸彈射器中活塞運動軌跡。

采用上述方法，所述比熱力學能、比焓獲得方法包括：

建立高壓空氣的真實氣體方程(1)，對真實氣體方程在等溫條件下根據式(3)進行微積分計算，獲得比熱力學能u、比焓h：

其中，p為高壓空氣壓強，R為氣體常數，T為氣體溫度，V_m為氣體的摩爾體積，p_c為氣體的臨界壓強，T_c為氣體的臨界溫度，C_vi為理想氣體的比定容熱容，R_g為普適氣體常數。

采用上述方法，所述氣缸彈射器中活塞運動軌跡滿足系數方程組：

其中，X₅為活塞的位移，X₆活塞的速度，P為大氣壓強，S為活塞的推力面積，m_e為彈射物質量，m_t為作動裝置質量，g為重力加速度，p₂為低壓室內氣體壓強，通過下述方程組獲得