[實用新型]基于氫氧混合爆轟驅動的三級輕氣炮

有效

• 申請號: 201720226132.5
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN206627020U
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 張慶明;龍仁榮;鄭克勤;薛一江;施尚春;陳利;張曉偉;郭香華
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F41B11/60
• 分類號: F41B11/60;F41B11/70;F41B11/80
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,李愛英

技術領域

本實用新型屬于超高速碰撞加載試驗技術領域，特別涉及一種三級輕氣炮。

背景技術

輕氣炮能夠驅動不同材料、不同形狀的彈丸或飛片，進行各種高速超高速碰撞的實驗，在動能武器毀傷效應研究、地球空間物理研究、航天器防護研究以及高應變率下的材料性能研究等領域有著廣泛應用，是目前國內外最為通用的高速、超高速加載手段。三級輕氣炮采用三級驅動方式。

國外三級輕氣炮通常采用火藥驅動。火藥的使用，會造成實驗室環境污染，并且對實驗室提出了火工品的安全保障要求，同時也增加了清潔炮管的難度和工作量，既提高了實驗成本，也影響實驗效率。現有的高壓氮氣驅動三級炮相比火藥低污染，但是要達到8km/s的發射速度已經接近極限，這要求氮氣氣壓在18MPa以上，對三級炮一級靶室的制作工藝有很嚴苛的要求，也沒有加載到更高速度的潛力。高壓氮氣驅動的三級炮能夠加載的彈丸質量也小于1g。

發明內容

本實用新型的目的是：一種比高壓氮氣加載能力更強、低污染、穩定發射1g彈丸速度超過10km/s的三級輕氣炮。

本實用新型的技術方案是：基于氫氧混合爆轟驅動的三級輕氣炮，它包括：尾部設有點火裝置的燃燒室，與燃燒室連接的一級泵管，設置在燃燒室，與一級泵管連接處的一級膜片；連接一級泵管與二級泵管的第一高壓錐段，設置在第一高壓錐段與二級泵管連接處的二級膜片；連接二級泵管與發射管的第二高壓錐段；設置在第二高壓錐段與發射管連接處的三級膜片；

一級活塞設置在一級泵管內，二級活塞設置在二級泵管內，發射管內設彈丸，且發射管與靶室連接；

一級泵管的內徑與二級泵管內徑的比值在2～4，二級泵管的內徑與發射管內徑的比值在3～5；

一級泵管的長徑比為3～5，二級泵管的長徑比為4～7，發射管的長徑比為1～2；

第一高壓錐段的錐角為5°～25°；第二高壓錐段的錐角為5°～25°；

燃燒室內高壓的氫氣、氧氣與氮氣的混合氣體，一級泵管、二級泵管內分別充入氫氣，發射管抽真空處理。

本實用新型的具體過程：氫氣、氧氣混合氣體儲存在燃燒室內，發射時通過點火裝置點火，使得氫氧爆轟產生高溫高壓氣體，高溫高壓氣體使得燃燒室與一級泵管之間的一級膜片破裂，驅動一級活塞運動；一級活塞壓縮一級泵管內氣體使其到達高壓狀態，第一高壓錐段與二級泵管之間的二級膜片在一定壓力下破裂，一級泵管內氣體繼續驅動二級活塞，二級活塞壓縮二級泵管內氣體使其到達高壓狀態，第二高壓錐段與發射管之間的三級膜片在一定壓力下破裂，二級泵管內氣體驅動彈丸在發射管內加速運動，在出發射管時加速到目標速度。

有益效果：1、本實用新型采用氫氧混合氣體作為驅動源，相比于火藥的驅動源，明顯減少了實驗產生的不環保因素，降低了存儲火藥帶來的不安全不穩定風險，提高了輕氣炮的實驗效率，有利于輕氣炮技術的推廣和使用。

2、本實用新型相比于高壓氮氣的驅動源，能夠穩定驅動質量小于或者等于1g的彈丸；在目標速度相同時，上述燃燒室比高壓氮氣驅動三級炮的一級氣室所需要的氣壓低的多，大大降低了制造輕氣炮的制造工藝難度；在相同的制造工藝耐壓強度下，氫氧混合爆轟驅動的三級炮能夠加載相同的彈丸到達更高的速度范圍。

3、本實用新型采用三級驅動方式，可提高氣炮的能量利用效率，使三級炮的穩定發射速度超過10km/s。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型中第二高壓錐段的結構示意圖；

圖3為用于計算本實用新型彈丸速度的磁測速裝置測量的實驗波形圖。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。

參見附圖1，基于氫氧混合爆轟驅動的三級輕氣炮，它包括：尾部設有點火裝置1的燃燒室2，與燃燒室2連接的一級泵管4，設置在燃燒室2與一級泵管4連接處的一級膜片；連接一級泵管4與二級泵管7的第一高壓錐段5，設置在第一高壓錐段5與二級泵管7連接處的二級膜片；連接二級泵管7與發射管10的第二高壓錐段8；設置在第二高壓錐段8與發射管10連接處的三級膜片；

一級活塞3設置在一級泵管4內一級膜片所在端，二級活塞6設置在二級泵管7內二級膜片所在端，發射管10內三級膜片所在端設置彈丸9，且發射管10與靶室連接，靶室內設有靶板；

一級泵管4的內徑與二級泵管7內徑的比值在2～4，二級泵管7的內徑與發射管10內徑的比值在3～5；