一種瞬發高壓氣體炮的製作方法

2023-04-27 14:55:51 3

本發明屬於機械領域，具體涉及一種瞬發高壓氣體炮，能夠用於模擬火工作動裝置（如電爆閥）中火工品輸出高壓燃氣。

背景技術：

火工作動裝置（如電爆閥）利用火工品輸出高壓燃氣作為動力源完成特定功能，因其高可靠性、小體積、長時貯存穩定性等特點在航空航天、國防和工業得到了廣泛的應用。瞬發高壓氣體炮是用於準確模擬火工品輸出燃氣壓力的純機械氣體裝置，取代火工品用於火工作動裝置做功能量精細化定量研究，其研製的難點在於具有較高重複性瞬發高壓的獲得技術。目前，已有瞬發高壓氣體炮不能同時滿足瞬發、高壓的要求。其中，高壓快速氣源採用雙活塞快速增壓裝置獲得40MPa高壓氣體，採用雙膜閥快速釋壓裝置（兩個爆破片與雙活塞增壓杆配合）用於高壓氣體快速釋放，其輸出氣體壓力可達40MPa，壓力上升時間為數ms量級；激波管動壓校準裝置採用爆破片分隔高壓室和低壓室，利用爆破片爆破獲得低於數μs的壓力上升時間，但是壓力上限只能達到約100MPa；快開閥裝置利用快速開啟閥門打開大容器與小容器間氣路，其輸出壓力上限可達500MPa，但是壓力上升時間為數ms量級；膛壓模擬裝置利用火工品輸出燃氣獲得瞬發高壓氣體，其輸出壓力可達數百兆帕，但是壓力上升時間為數ms量級，且採用火工品試驗成本相對較高。

技術實現要素：

為了克服已有技術中瞬發高壓氣體炮不能同時滿足瞬發、高壓要求的不足，本發明提供一種瞬發高壓氣體炮。尤其是一種輸出氣體壓力最高為200MPa、上升時間為數十μs、輸出重複性低於10%的氣體炮。

本發明採用的技術方案是：

本發明的瞬發高壓氣體炮，其特點是，所述的瞬發高壓氣體炮，所述的瞬發高壓氣體炮，包括增壓泵、壓力表、高壓管、電控扳機閥、預壓管、爆破片組件、放氣閥、氣瓶和空氣壓縮機；其中，空氣壓縮機為增壓泵的驅動源；其連接關係是，所述的增壓泵通過管路的輸入端與空氣壓縮機固定連接；增壓泵的輸出端通過管路分別與氣瓶的輸出管路、高壓管的一端固定連接，高壓管的另一端通過電控扳機閥與預壓管的一端連接，預壓管的另一端與爆破片組件連接；所述的高壓管通過管路連接有壓力表、放氣閥。所述的增壓泵對氣瓶輸出氣體進行高壓壓縮並在高壓管和預壓管中蓄積，當高壓管上連接的壓力表的指示值達到設定壓力數值一時，關閉連接在高壓管與預壓管之間的電控扳機閥，高壓壓縮氣體繼續在高壓管中蓄積，當壓力表的指示值達到設定壓力數值二時，開啟電控扳機閥，高壓管、預壓管中壓縮氣體混合併作用於爆破片組件，使爆破片組件爆破產生瞬發高壓氣體。

所述的爆破片組件採用爆破壓力小於等於200MPa的爆破片，通過更換不同爆破壓力的爆破片組件實現不同壓力量級的瞬發高壓氣體輸出。

所述的氣瓶氣體採用分子量較小的氫氣或氦氣。

增壓泵為採用兩級增壓方式的增壓泵；其中，第一級增壓以空氣壓縮機驅動，為氣-液增壓方式，第二級增壓泵以第一級增壓泵輸出液壓驅動，為液-氣增壓方式，實現氣瓶輸出氣體高壓壓縮，依據壓力表指示值，通過開啟或關閉電控扳機閥控制壓縮氣體在高壓管與低壓管中蓄積，通過爆破片組件爆破獲得瞬發高壓氣體。

氣瓶輸出氣體採用分子量小的氫氣或氦氣。

採用電控扳機閥及爆破片組件，通過電控扳機閥控制高壓管與預壓管間氣路連通狀態，同時實現爆破片組件預壓及爆破壓力加載，通過爆破片組件爆破獲得瞬發高壓氣體。

本發明具有的有益效果是：

本發明的瞬發高壓氣體炮具備瞬發、高壓氣體輸出能力，輸出壓力最高為200MPa，壓力上升時間可達數十μs，輸出壓力重複性低於10%，能用於較為準確模擬火工作動裝置中火工品輸出燃氣壓力，進而取代火工品為火工作動裝置做功能量精細化定量研究提供技術途徑，同時採用廉價的瞬發高壓氣源替代昂貴的火工品輸出燃氣進行試驗，使得試驗變得方便易行，能夠節約火工作動裝置研製經費。

附圖說明

圖1為本發明的瞬發高壓氣體炮結構示意圖；

圖中：1.增壓泵 2.壓力表 3.高壓管 4.電控扳機閥 5.預壓管 6.爆破片組件 7.放氣閥 8.氣瓶 9.空氣壓縮機。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

圖1為本發明的瞬發高壓氣體炮結構示意圖，圖1中，本發明的瞬發高壓氣體炮包括增壓泵1、壓力表2、高壓管3、電控扳機閥4、預壓管5、爆破片組件6、放氣閥7、氣瓶8和空氣壓縮機9；其中，空氣壓縮機9為增壓泵1的驅動源；其連接關係是，所述的增壓泵1通過管路的輸入端與空氣壓縮機9固定連接；增壓泵1的輸出端通過管路分別與氣瓶8的輸出管路、高壓管3的一端固定連接，高壓管3的另一端通過電控扳機閥4與預壓管5的一端連接，預壓管5的另一端與爆破片組件6連接；所述的高壓管3通過管路分別與壓力表2、放氣閥7連接，壓力表2與放氣閥7之間為連通狀態。增壓泵1對氣瓶8輸出氣體進行高壓壓縮並在高壓管3和預壓管5中蓄積，當高壓管3上設置的壓力表2的指示值達到爆破片組件6爆破壓力的80%後，關閉連接在高壓管3與預壓管5之間的電控扳機閥4，高壓壓縮氣體繼續在高壓管3中蓄積，當壓力表2的指示值達到爆破片組件6爆破壓力的120%後，開啟電控扳機閥4，高壓管3、預壓管5中壓縮氣體混合併作用於爆破片組件6，使爆破片組件6爆破產生瞬發高壓氣體。

所述的爆破片組件6採用爆破壓力為200MPa的爆破片，通過更換不同爆破壓力的爆破片組件6實現不同壓力量級的瞬發高壓氣體輸出。

所述的氣瓶8中氣體採用分子量較小的氫氣。

如圖1所示，增壓泵1的輸入端接空氣壓縮機9，輸出端接接氣瓶8及高壓管3，通過增壓泵自帶的單向閥控制氣瓶8輸出氣體輸入及被壓縮工作氣體向高壓管3輸出；電控扳機閥4置於高壓管3、預壓管5之間，根據壓力表2指示值開啟或關閉電控扳機閥4，完成爆破片組件6預壓加載及爆破壓力加載，放氣閥7用於快速釋放高壓管3、預壓管5中壓縮氣體。

增壓泵1依次採用氣-液、液-氣兩級增壓方式，實現氣瓶8輸出氣體高壓壓縮，本實施例中的增壓泵為市售產品。

爆破片組件6的預壓及爆破壓力加載通過開啟或關閉電控扳機閥4控制。

本發明的工作原理是：

空氣壓縮機9驅動增壓泵1壓縮氣瓶8輸出氣體，初始時，電控扳機閥4為開啟狀態，壓縮氣體在高壓管3和預壓管5中蓄積；當壓力表2指示值低於設定壓力數值一時，關閉電控扳機閥4，壓縮氣體繼續在高壓管3中蓄積直至壓力表2指示值高於設定壓力數值二時，開啟電控扳機閥4，爆破片組件6爆破輸出瞬發高壓氣體。需要時，放氣閥7開啟用於快速釋放高壓管3、預壓管5中壓縮氣體。

實施例2

本實施例與實施例1的結構相同，不同之處是，所述的氣瓶8中氣體採用分子量較小的氦氣；所述的爆破片組件6採用爆破壓力為50MPa的爆破片。

實施例3

本實施例與實施例1的結構相同，不同之處是，所述的氣瓶8中氣體採用分子量較小的氦氣；所述的爆破片組件6採用爆破壓力為100MPa的爆破片。

實施例4

本實施例與實施例1的結構相同，不同之處是，所述的氣瓶8中氣體採用分子量較小的氦氣；所述的爆破片組件6採用爆破壓力為150MPa的爆破片。