[發明專利]一種管內激光水下爆炸發射推進方法

在審

• 申請號: 201710593785.1
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107221231A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 張健;趙宇;王偉;操小龍
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: G09B23/00
• 分類號: G09B23/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心11011
• 代理人: 劉二格

1.一種管內激光水下爆炸發射推進系統，其特征在于，包括：激光器(1)，用于發射激光束；發射平臺，包括發射水箱(4)，發射水箱(4)內盛裝透明水介質，水介質內布置發射管(6)，發射管(6)內滑動布置航行體(7)；激光束穿過透明水介質輻照航行體(7)尾部，誘導航行體(7)尾部工質燒蝕，激光與燒蝕氣體相互作用，形成高溫高壓等離子體(10)，并快速向外膨脹，產生爆轟波推動航行體(7)運動，隨后爆轟產物形成的高壓氣泡在發射管約束作用下在水中膨脹收縮往復過程，對航行體(7)產生持續推力，從而推動航行體(7)發射出發射管(6)。

2.如權利要求1所述的管內激光水下爆炸發射推進系統，其特征在于，所述激光器(1)前方布置平面鏡(2)，激光器(1)發射的水平高能脈沖激光束，經過平面鏡(2)反射后垂直照射發射水箱(4)。

3.如權利要求2所述的管內激光水下爆炸發射推進系統，其特征在于，所述發射水箱(4)上設置光學窗口(8)，光學窗口(8)選用Φ25.4×4mm的BK7光學玻璃，用于通光。

4.如權利要求3所述的管內激光水下爆炸發射推進系統，其特征在于，所述光學窗口(8)外部設置透鏡(3)，激光束經過透鏡(3)聚焦后照射至發射水箱(4)。

5.如權利要求1所述的管內激光水下爆炸發射推進系統，其特征在于，所述發射水箱(4)由透明樹脂制成，其外部設置的數字攝像機(5)，用于對發射水箱(4)內的推進試驗過程進行射像拍照，數字攝像機(5)的采樣頻率為20000f/s—100000f/s。

6.如權利要求5所述的管內激光水下爆炸發射推進系統，其特征在于，所述試驗平臺還包括：同步觸發儀，同步觸發儀連接激光器(1)和數字攝像機(5)，通過同步觸發儀實現對激光器(1)和數字攝像機(5)的同步觸發。

7.如權利要求6所述的管內激光水下爆炸發射推進系統，其特征在于，還包括：高速示波器，連接激光器(1)，采集激光能量的時空分布及沖擊壓力特征參數，數字攝像機(5)和高速示波器所采集的信息用于發射推進試驗數據分析。

8.如權利要求1所述的管內激光水下爆炸發射推進系統，其特征在于，所述激光器(1)選取調Q型Nd：YAG激光器，單束激光能量2.5J，激光功率密度時間分布為高斯分布，半峰寬約為10ns，激光波長1064nm，出口光斑直徑16mm。

9.如權利要求1所述的管內激光水下爆炸發射推進系統，其特征在于，所述水介質采用去離子水。

10.基于權利要求1-9中任一項所述系統的管內激光水下爆炸發射推進方法，其特征在于，在進行推進方法試驗前對激光器輸出光斑、能量進行校準測量，獲得單脈沖激光輸出平均能量，并根據試驗狀態需求調節確定聚焦位置，激光器開啟的同時，通過同步觸發儀觸發數字攝像機，開啟數字攝像機對試驗中激光水下爆炸和航行體運動過程進行全程攝像；試驗中激光從激光器中發射輸出并通過平面鏡反射后，經透鏡聚焦后平行入射到發射水箱，并透過光學窗口進入發射管內，在航行體尾部聚焦燒蝕，產生高溫高壓等離子體并演化為爆轟波，推動航行體運動，隨后爆轟產物在管內反復脈動持續推動航行體運動出水；高速示波器連接激光器，采集激光能量的時空分布及沖擊壓力特征參數，數字攝像機和高速示波器所采集的信息在試驗后進行數據分析。