本發(fā)明涉及沖擊動力學領域，特別是一種輕氣炮發(fā)射裝置。

背景技術：

隨著現(xiàn)代沖擊動力學和材料科學的發(fā)展，對于材料的加載方式提出了更加苛刻的要求。氣炮尤其是改進后的小型輕氣炮，以壓縮氣體作為動力源，驅動彈丸以超高速(0～1000m/s)撞擊樣品，從而實現(xiàn)材料的超高應變率加載。憑借此特點，氣炮在航天器防護研究、地球物理研究、動能武器研究等領域得到廣泛應用。

目前，普通的輕氣炮實驗系統(tǒng)多采用破膜式和電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)。破膜式發(fā)射是將預先準備好的已知破膜壓力的膜片，置于子彈后端并固定，然后向炮管加壓當壓力達到膜片破膜壓力時，膜片瞬間破裂，子彈獲得較大初始發(fā)射壓力而快速向前推進。電磁閥式發(fā)射是在炮管和氣瓶之間設置一電磁閥，先向氣瓶加壓到預定值，然后開啟電磁閥，氣體釋放推動子彈快速前進。

現(xiàn)有的發(fā)射系統(tǒng)在實際的使用過程中存在著許多的問題。

破膜式發(fā)射系統(tǒng)，能夠獲得較大初始發(fā)射壓力，但是其破膜壓力只能由膜片決定；實驗加氣壓力受膜片的限制，使得子彈的速度難以控制，難以設計壓力-速度連續(xù)可調的系列性實驗；此外，膜片多為鋁片，在加工過程中難免在其表面造成劃痕等缺陷，而且相同材料的膜片其內(nèi)部也可能存在不同的缺陷，導致同種材料同種厚度的膜片的破膜壓力各不相同，打出的子彈速度也就不同。此外其破膜的膜片易脫落，隨彈丸一起向前飛行，造成飛行發(fā)射質量的不確定性，并且金屬的膜片高速飛行狀態(tài)下很容易損傷價格高昂的炮管內(nèi)壁。這些缺陷使得實驗人員難以設計出實驗速度精確，實驗過程安全可靠的實驗。

電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)，為了提高響應速度其內(nèi)部氣體通徑通常較小，開啟速度也相對較慢，同時電磁閥由于電磁力限制，很難做到大通徑的高壓電磁閥，這導致在發(fā)射時子彈后端壓降明顯，造成實際發(fā)射壓強與所加氣壓差異較大，氣體未能夠快速釋放全部勢能。電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)適用于加氣壓力較小的實驗，用于氣體壓力較高的實驗中就會產(chǎn)生較大誤差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術存在的現(xiàn)有破膜式發(fā)射系統(tǒng)破膜壓力只能由膜片決定，子彈的速度難以控制，難以設計壓力-速度連續(xù)可調的系列性實驗，現(xiàn)有電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)在發(fā)射時子彈后端壓降明顯，只適用于加氣壓力較小的實驗，用于氣體壓力較高的實驗中就會產(chǎn)生較大誤差的問題，提供一種輕氣炮發(fā)射裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種輕氣炮發(fā)射裝置，包括：

發(fā)射管，包括用于彈丸導向和加速的內(nèi)腔；

發(fā)射部件，包括發(fā)射腔、第一導氣通道和第二導氣通道，所述發(fā)射腔用于設置所述彈丸，所述第一導氣通道連通所述發(fā)射腔并將氣體均勻導向所述彈丸的側壁，所述第二導氣通道連通所述發(fā)射腔并將氣體導向所述彈丸端壁，所述發(fā)射腔連接所述發(fā)射管；

儲氣部件，連通所述第一導氣通道；

供氣部件，包括第一管路和第二管路，所述第一管路連通所述第一導氣通道，所述第二管路連通所述第二導氣通道，所述第一管路和所述第二管路分別連通氣源。

使用時，氣源的壓力氣體由所述第一管路進入所述第一導氣通道，壓力氣體的壓強作用在所述彈丸的側壁，所述彈丸受平衡力保證靜止，同時壓力氣體經(jīng)所述第一導氣通道向所述儲氣部件充氣蓄能，當所述儲氣部件內(nèi)部壓力達到所需值后，氣源的壓力氣體由所述第二管路進入所述第二導氣通道，壓力氣體的壓強作用在所述彈丸的端壁，所述彈丸受到向前的推力逐步向前移動，在所述彈丸向前移動，作用于所述彈丸側壁的平衡氣壓被破壞的瞬間，所述儲氣部件內(nèi)存儲的壓力氣體快速釋放并作用于所述彈丸的端壁，推動所述彈丸高速前進，實現(xiàn)所述彈丸的發(fā)射。

采用本發(fā)明所述的輕氣炮發(fā)射裝置，相比破膜式發(fā)射系統(tǒng)，所述彈丸的速度由充入所述儲氣部件內(nèi)氣體壓力的大小決定，發(fā)射時間由開啟所述第二管路通氣決定，即發(fā)射的速度、壓力大小和時間等參數(shù)可控，相比電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)，所述儲氣部件釋放壓力氣體推動所述彈丸高速前進的通道不設置電磁閥啟閉，通道的直徑可設計較電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)通徑大得多，保證所述彈丸發(fā)射后壓力氣體持續(xù)作用，無明顯壓降，減小誤差，該輕氣炮發(fā)射裝置原理清晰，結構簡單，結合了電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)的可控性和破膜式發(fā)射系統(tǒng)的高效性，同時相較現(xiàn)有技術在發(fā)射壓力上具有極大突破，所得結果誤差更小，工作效率更高。

優(yōu)選地，該輕氣炮發(fā)射裝置還包括限位環(huán)，所述限位環(huán)設于所述發(fā)射腔內(nèi)，所述彈丸套接于所述限位環(huán)，所述限位環(huán)朝向所述第一導氣通道的端面與所述第一導氣通道端面之間具有間隙腔，所述彈丸的側壁位于所述間隙腔內(nèi)。

采用這種結構設置，所述限位環(huán)用于限制所述彈丸的初始位置，保持所述彈丸在所述發(fā)射腔中穩(wěn)定，所述間隙腔連通所述第一導氣通道，壓力氣體經(jīng)所述第一導氣通道進入所述間隙腔，并作用于所述彈丸的側壁，使所述彈丸受平衡力保持相對靜止。

優(yōu)選地，所述第一導氣通道包括均勻分布的若干個通孔，所有所述通孔一端連通所述間隙腔，所有所述通孔另一端連通所述儲氣部件。

采用這種結構設置，便于壓力氣體快速、均勻的分布作用于所述彈丸的側壁。

優(yōu)選地，所述第二管路連通所述第一管路，所述第二管路上設有閥門。

采用這種結構設置，所述第二管路連通所述第一管路，所述第一管路連接氣源，能夠簡化所述供氣部件的結構，節(jié)約材料成本。

優(yōu)選地，所述閥門為電磁閥。

優(yōu)選地，該輕氣炮發(fā)射裝置還包括發(fā)射轉接頭和儲氣轉接頭，所述發(fā)射管連接所述發(fā)射轉接頭，所述發(fā)射轉接頭連接所述發(fā)射部件，所述發(fā)射部件連接所述儲氣轉接頭，所述儲氣轉接頭連接所述儲氣部件。

優(yōu)選地，所述儲氣部件為碳纖維高壓氣瓶。

優(yōu)選地，所述發(fā)射管與所述發(fā)射部件的連接部位設有密封部件，所述儲氣部件與所述發(fā)射部件的連接部位設有所述密封部件，所述供氣部件與所述發(fā)射部件的連接部位設有所述密封部件。

優(yōu)選地，所述密封部件為o型密封圈。

優(yōu)選地，所述彈丸的兩端分別設有至少一個密封圈，將氣體隔絕在所述彈丸的側壁。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、運用本發(fā)明所述的輕氣炮發(fā)射裝置，相比破膜式發(fā)射系統(tǒng)，所述彈丸的速度由充入所述儲氣部件內(nèi)氣體壓力的大小決定，發(fā)射時間由開啟所述第二管路通氣決定，即發(fā)射的速度、壓力大小和時間等參數(shù)可控，相比電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)，所述儲氣部件釋放壓力氣體推動所述彈丸高速前進的通道不設置電磁閥啟閉，通道的直徑可設計較電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)通徑大得多，保證所述彈丸發(fā)射后壓力氣體持續(xù)作用，無明顯壓降，減小誤差，該輕氣炮發(fā)射裝置原理清晰，結構簡單，結合了電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)的可控性和破膜式發(fā)射系統(tǒng)的高效性，同時相較現(xiàn)有技術在發(fā)射壓力上具有極大突破，所得結果誤差更小，工作效率更高；

2、運用本發(fā)明所述的輕氣炮發(fā)射裝置，該輕氣炮發(fā)射裝置還包括限位環(huán)，所述限位環(huán)設于所述發(fā)射腔內(nèi)，所述彈丸套接于所述限位環(huán)，所述限位環(huán)朝向所述第一導氣通道的端面與所述第一導氣通道端面之間具有間隙腔，所述彈丸的側壁位于所述間隙腔內(nèi)，采用這種結構設置，所述限位環(huán)用于限制所述彈丸的初始位置，保持所述彈丸在所述發(fā)射腔中穩(wěn)定，所述間隙腔連通所述第一導氣通道，壓力氣體經(jīng)所述第一導氣通道進入所述間隙腔，并作用于所述彈丸的側壁，使所述彈丸受平衡力保持相對靜止；

3、運用本發(fā)明所述的輕氣炮發(fā)射裝置，所述第一導氣通道包括均勻分布的若干個通孔，所有所述通孔一端連通所述間隙腔，所有所述通孔另一端連通所述儲氣部件，采用這種結構設置，便于壓力氣體快速、均勻的分布作用于所述彈丸的側壁；

4、運用本發(fā)明所述的輕氣炮發(fā)射裝置，所述第二管路連通所述第一管路，所述第二管路上設有閥門，采用這種結構設置，所述第二管路連通所述第一管路，所述第一管路連接氣源，能夠簡化所述供氣部件的結構，節(jié)約材料成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的輕氣炮發(fā)射裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的輕氣炮發(fā)射裝置的結構剖視圖；

圖3為圖2中a-a剖視下的發(fā)射腔結構示意圖。

圖中標記：1-發(fā)射管，2-發(fā)射部件，21-發(fā)射腔，22-第一導氣通道，23-第二導氣通道，3-儲氣部件，4-供氣部件，41-第一管路，42-第二管路，43-閥門，5-限位環(huán)，6-彈丸，7-發(fā)射轉接頭，8-儲氣轉接頭。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明作詳細的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例

如圖1-3所示，本發(fā)明所述的一種輕氣炮發(fā)射裝置，包括：

發(fā)射管1，包括用于彈丸6導向和加速的內(nèi)腔；

發(fā)射部件2，包括發(fā)射腔21、第一導氣通道22和第二導氣通道23，所述發(fā)射腔21用于設置所述彈丸6，所述第一導氣通道22連通所述發(fā)射腔21并將氣體均勻導向所述彈丸6的側壁，所述第二導氣通道23連通所述發(fā)射腔21并將氣體導向所述彈丸6端壁，所述發(fā)射腔21連接所述發(fā)射管1；

儲氣部件3，連通所述第一導氣通道22；

供氣部件4，包括第一管路41和第二管路42，所述第一管路41連通所述第一導氣通道22，所述第二管路42連通所述第二導氣通道23，所述第一管路41和所述第二管路42分別連通氣源。

使用時，氣源的壓力氣體由所述第一管路41進入所述第一導氣通道22，如圖2中虛線箭頭所示，壓力氣體的壓強作用在所述彈丸6的側壁，所述彈丸6受平衡力保證靜止，同時壓力氣體經(jīng)所述第一導氣通道22向所述儲氣部件3充氣蓄能，當所述儲氣部件3內(nèi)部壓力達到所需值后，氣源的壓力氣體由所述第二管路42進入所述第二導氣通道23，如圖2中實線箭頭所示，壓力氣體的壓強作用在所述彈丸6的端壁，所述彈丸6受到向前的推力逐步向前移動，在所述彈丸6向前移動，作用于所述彈丸6側壁的平衡氣壓被破壞的瞬間，所述儲氣部件3內(nèi)存儲的壓力氣體快速釋放并作用于所述彈丸6的端壁，推動所述彈丸6高速前進，實現(xiàn)所述彈丸6的發(fā)射。

作為本實施例的一個優(yōu)選方案，該輕氣炮發(fā)射裝置還包括限位環(huán)5，所述限位環(huán)5設于所述發(fā)射腔21內(nèi)，所述彈丸6套接于所述限位環(huán)5，所述限位環(huán)5朝向所述第一導氣通道22的端面與所述第一導氣通道22端面之間具有間隙腔，所述彈丸6的側壁位于所述間隙腔內(nèi)，采用這種結構設置，所述限位環(huán)5用于限制所述彈丸6的初始位置，保持所述彈丸6在所述發(fā)射腔21中穩(wěn)定，所述間隙腔連通所述第一導氣通道22，壓力氣體經(jīng)所述第一導氣通道22進入所述間隙腔，并作用于所述彈丸6的側壁，使所述彈丸6受平衡力保持相對靜止。如圖3所示，所述第一導氣通道22包括均勻分布的五個通孔，所有所述通孔一端連通所述間隙腔，所有所述通孔另一端連通所述儲氣部件3，采用這種結構設置，便于壓力氣體快速、均勻的分布作用于所述彈丸6的側壁。所述第二管路42連通所述第一管路41，所述第二管路42上設有閥門43，采用這種結構設置，所述第二管路42連通所述第一管路41，所述第一管路41連接氣源，能夠簡化所述供氣部件4的結構，節(jié)約材料成本，所述閥門43為電磁閥。

作為本實施例的一個優(yōu)選方案，該輕氣炮發(fā)射裝置還包括發(fā)射轉接頭7和儲氣轉接頭8，所述發(fā)射管1連接所述發(fā)射轉接頭7，所述發(fā)射轉接頭7連接所述發(fā)射部件2，所述發(fā)射部件2連接所述儲氣轉接頭8，所述儲氣轉接頭8連接所述儲氣部件3。所述儲氣部件3為碳纖維高壓氣瓶。所述發(fā)射管1與所述發(fā)射部件2的連接部位設有密封部件，所述儲氣部件3與所述發(fā)射部件2的連接部位設有所述密封部件，所述供氣部件4與所述發(fā)射部件2的連接部位設有所述密封部件，所述密封部件為o型密封圈。所述彈丸6的兩端分別設有至少一個密封圈，將氣體隔絕在所述彈丸6的側壁。

運用本發(fā)明所述的輕氣炮發(fā)射裝置，相比破膜式發(fā)射系統(tǒng)，所述彈丸6的速度由充入所述儲氣部件3內(nèi)氣體壓力的大小決定，發(fā)射時間由開啟所述第二管路42通氣決定，即發(fā)射的速度、壓力大小和時間等參數(shù)可控，相比電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)，所述儲氣部件3釋放壓力氣體推動所述彈丸6高速前進的通道不設置電磁閥啟閉，通道的直徑可設計較電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)通徑大得多，保證所述彈丸6發(fā)射后壓力氣體持續(xù)作用，無明顯壓降，減小誤差，該輕氣炮發(fā)射裝置原理清晰，結構簡單，結合了電磁閥式發(fā)射系統(tǒng)的可控性和破膜式發(fā)射系統(tǒng)的高效性，同時相較現(xiàn)有技術在發(fā)射壓力上具有極大突破，所得結果誤差更小，工作效率更高。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。