CN106556286B - 用于高速加载的反向爆轰驱动发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于超高速碰撞加载试验技术领域，特别涉及反向爆轰驱动发生器。用于高速加载的反向爆轰驱动发生器，其技术方案是：它包括：燃烧室、点火头、膜片以及发射管；点火头安装在靠近燃烧室开口端的侧壁处；试验前，通过注气孔向燃烧室内先后注入氢气、氧气，设定时间后，通过点火头外接直流电源产生电火花，燃烧室口部的可燃气体发生爆轰并逐渐向燃烧室尾部传播，即爆轰波传播方向是从后向前，燃烧室口部压力达到临界值时，膜片破膜，高温高压气体驱动弹丸。与尾部点火方式相比，本发明具有提高爆轰压力对弹丸加载时间的作用，可实现弹丸更高速度的发射。

Description

用于高速加载的反向爆轰驱动发生器
技术领域
本发明属于超高速碰撞加载试验技术领域，特别涉及反向爆轰驱动发生器。
背景技术
随着航天科技的不断发展,人类在太空的活动越来越频繁，与此同时，空间航天器产生的碎片也不断增加,对目前正在低轨道工作运行的航天器的安全带来了长久的隐患，对航天事业产生极其严重影响。空间碎片撞击航天器的平均速度大约在l0km/s左右，最大速度甚至在20km/s以上，所以空间碎片的地面模拟实验在航天器防护设计和有效性验证中占有不可或缺的地位。而空间碎片的地面模拟实验中，常采用超高速发射技术装置发射的超高速弹丸来进行撞击试验。除此之外，材料研究领域是关于材料力学性能的研究，研究的是材料在脉冲载荷等瞬态作用情况下，材料在高温、高压、高应变率受载条件下的各种动态响应，与航空、***、爆轰、装甲及防护工程等各方面有着紧密联系，所以材料力学性能研究对国防建设有着积极的作用，而高速发射技术能在固体介质中产生高温、高压、高应变率条件下的受载状态。总之，为了研究材料在高速碰撞下的力学性能，空间航天器空间碎片防护，高压物理及动能侵彻武器等，研究人员们不断追求新的高速发射技术，以满足上述问题的要求。
基于以上背景，轻气炮及其他高速发射技术，如***爆轰发射技术、电磁推进技术、定向聚能加速器技术、激光驱动飞片技术、静电加速器技术、等离子体加速技术等应运而生，各国对超高速发射技术都表现出了极大兴趣，并已经取得了一定的研究成果，目前已有部分研究成果应用于实验研究，但是有些技术由于存在适用性、加速设备复杂程度等一系列问题，使得它们在实际应用过程中效果欠佳。
爆轰驱动加载方式中弹丸速度依赖燃烧室内的爆轰压力，采取更高能量的爆轰压力、更大破膜压力的膜片可使爆轰后的高温高压气体对活塞的驱动压力增大。另一种方式是优化点火方式，使爆轰波对活塞的驱动时间增加，也可达到增加弹速的目的。随着燃烧室内的压力增大，燃烧室及发射管本身的损伤就越严重。所以，在爆轰压力相同的情况下，提高爆轰压力对活塞的驱动时间对提高弹丸速度至关重要。
发明内容
本发明的目的是：提供一种用于高速加载的反向爆轰驱动发生器，提高驱动效率使弹丸获得更高速度。
本发明的技术方案是：用于高速加载的反向爆轰驱动发生器，它包括：燃烧室、点火头、膜片以及发射管；
燃烧室为一端封闭一端开口的筒状结构；点火头安装在燃烧室开口端的侧壁上；在燃烧室的侧壁上开有注气孔；
发射管为两端开口的管状结构，其一端与燃烧室的开口端对接，对接处设有膜片；发射管与燃烧室的对接处通过紧固螺筒实现固定；
弹丸位于发射管内膜片所在端；
试验前，通过注气孔向燃烧室内先后注入氢气、氧气，设定时间后，通过点火头点火产生爆轰。
有益效果：(1)与传统的尾部点火方式相比，本发明具有提高爆轰压力对弹丸加载时间的作用，可实现弹丸更高速度的发射。
(2)本发明结构简单，绿色环保，可靠性好，重复性强，适用范围广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为弹丸速度试验数据对比。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
参见附图1，用于高速加载的可燃气体爆轰驱动发生器，它包括：燃烧室1、点火头2、膜片3以及发射管5；
燃烧室1为一端封闭一端开口的筒状结构；点火头2安装在靠近燃烧室1开口端的侧壁处；在燃烧室1的侧壁处开有注气孔6；
发射管5为两端开口的管状结构，其一端与燃烧室1的开口端对接，对接处设有膜片3；发射管5与燃烧室1的对接处通过紧固螺筒7实现固定；
弹丸4位于发射管5内靠近膜片3；试验前，通过注气孔6向燃烧室1内先后注入氢气、氧气，设定时间后，通过点火头2外接直流电源产生电火花，燃烧室口部的可燃气体发生爆轰并逐渐向燃烧室尾部传播，即爆轰波传播方向是从后向前，燃烧室口部压力达到临界值时，膜片3破膜，高温高压气体驱动弹丸4。
本例中，燃烧室1长长1190mm，内径160mm，发射管5长3500mm，可根据试验要求选取不同口径的发射管5。一般的，发射管5发射口径越大，弹丸4尺寸越大，弹速越低；发射管5发射口径越小，弹丸4尺寸越小，弹速越高。如图2所示，使用磁测速示波器对本发明与点火头安装在燃烧室封闭端中心处的轻气炮所发射的弹丸测速对比图。本发明点火头2设置在燃烧室1口部使爆轰波由从前向后传播变为从后向前传播，有效增加了爆轰压力对弹丸的驱动时间，从而大大提高了弹丸运动速度，提高了爆轰驱动效率，据试验结果，一定条件下，口部点火方式可使弹丸速度达到5.63km/s，相同条件下尾部点火方式弹丸速度为4.33km/s，弹丸速度提高了30％。
另外，本发明可将发射管5加长，直接变为多级炮的一级泵管段，弹丸4由活塞替代，直接应用在多级炮上，实现更大的弹丸发射速度。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.用于高速加载的反向爆轰驱动发生器，其特征在于，它包括：燃烧室（1）、点火头（2）、膜片（3）以及发射管（5）；
所述燃烧室（1）为一端封闭一端开口的筒状结构；所述点火头（2）安装在所述燃烧室（1）开口端的侧壁上；在所述燃烧室（1）的侧壁上开有注气孔（6）；
所述发射管（5）为两端开口的管状结构，其一端与燃烧室（1）的开口端对接，对接处设有膜片（3）；发射管（5）与燃烧室（1）的对接处通过紧固螺筒（7）实现固定；
待驱动弹丸（4）位于所述发射管（5）内膜片（3）所在端；
试验前，通过所述注气孔（6）向所述燃烧室（1）内先后注入氢气、氧气，设定时间后，通过所述点火头（2）点火产生爆轰。
2.如权利要求1所述的用于高速加载的反向爆轰驱动发生器，其特征在于，所述点火头（2）为电火花式点火头。
3.如权利要求1或2所述的用于高速加载的反向爆轰驱动发生器，其特征在于，所述燃烧室（1）长1190mm，内径160mm，所述发射管（5）长3500mm。
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