CN113945115B - 一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置，由燃气发生器、液囊、阻抛联结体三部分组成；液囊底部装有出液喷口和注液口；液囊及密封垫通过一组螺钉装入阻抛联结体，燃气发生器通过螺纹连接到阻抛联结体。所形成得平衡装置整体***定向器内并通过弹性卡扣卡在定向器尾部。装药与点火具位于燃气发生器内，点火后燃气经侧喷口进入低压室推动弹体前进，同时赋予平衡装置后坐力；高压室燃气经底喷口进入液囊顶端挤压液囊使其中的液体从后方出液喷口高速喷出，提供反推力平衡大部分后坐力，在低压室后坐力和出液口反推力综合作用下，平衡装置整体以有限的速度向后阻抛。有效地实现了弹射后坐平衡。

Description

一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置
技术领域
本发明属于发射技术领域，特别是一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置。
背景技术
弹射发射物体存在巨大的后坐力，对于垂直发射***，因有地面的支撑可直接抵消后坐力，但对于倾斜发射，如无后坐平衡措施，带来强大的冲击载荷，且必然配备反后坐支撑***，如火炮的反后座装置及助锄，此类装置质量远大于弹体质量，占了全炮重量很大的比例。
无后座炮通过尾喷管加速后喷气体，由气体反后坐，因此需要在炮尾安装一个尺寸较大的喷管，无法应用于多管发射，且后喷气体对后方区域造成一定威胁。
火箭燃气弹射通常使用高低压弹射，其装药在高压室内燃烧，燃气经过喷管进入低压室，弹丸在低压的推动下运动，无后坐高低压发射有并联式和串联式两种方案，串联式指高压室在后，低压室在前，利用低压室气体推弹，高压室气体反后坐，稳炮性能较差，并联式指高压室在内，低压室在外，利用低压室气体推弹同时反后坐，稳炮性较好。
高低压发射存在装药量多、发射的前冲后坐力平衡不理想、定向器尺度庞大笨重、弹丸和高低压弹射器装填复杂等问题，出现严重的总体不兼容问题。无后坐发射装置还有依靠后抛平衡物的方案，该方案难以阻抛，平衡物重量过大、定向器过长，增加了发射装置总体兼容难度。
液态平衡体在无后坐力炮中已有一些应用，但主要用于减少尾焰，瑞典萨博博福斯动力公司为其M4型“卡尔·古斯塔夫”无后坐炮药筒内加装液态平衡体，发射过程中燃气与液体混合，平衡后坐力的能力主要由燃气承担。文献“基于液态平衡体的无后坐炮内弹道研究”(曹永杰)设计了一种含液态平衡体的装药结构，该设计仅在点火后一段时间将液体整体阻抛，后续仍由气体通过尾喷管喷出以平衡后坐力，没有对液体进行加速阻抛，液体平衡后坐力的利用率不高。
鉴如此，亟需一种总质量不大、总体兼容性好的阻抛类平衡装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置，以解决燃气弹射过程中的后坐力问题，同时降低后喷气体、解决多管发射的兼容性问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置，包括燃气发生器、液囊、阻抛联结体；
所述阻抛联结体设置在定向器尾部内侧，通过可脱离的结构与定向器相连；所述燃气发生器、液囊依次设置在阻抛联结体内；所述液囊与阻抛联结体后端密封；
所述燃气发生器后端设有锥形空腔，液囊前端设为与锥形空腔配合的锥形面；
所述燃气发生器前端轴向以及径向均设有多个喷口，用于通向定向器的内部空腔；所述燃气发生器后端轴向设有多个喷口，用于通向液囊；
所述液囊为可压缩结构，后端设有出液喷口；
燃气发生器点火后，燃气经燃气发生器前端的喷口进入定向器，推动弹丸前进，同时给予平衡装置后坐力使平衡装置与定向器分离；燃气经燃气发生器后端的喷口挤压液囊；使液囊中的液体从后方出液喷口喷出，形成反推力，在后坐力和液体射流反推力综合作用下，平衡装置整体向后阻抛。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)采用高压室气体挤压液囊中液体，使液体射流达到极高速度提供足够反推力，无需大型尾喷管，减少装置总重量。
(2)平衡装置整体以卡扣安装于定向器尾部，在阻抛作用下与定向器无障碍分离，简化了装、拆操作，提高了总体兼容性。
(3)不采用燃气反推，减少装药量，减少后方安全影响范围。
附图说明
图1是本发明所采用一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置结构示意图。
图2是本发明所采用一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置的燃气发生器结构图。其中图(a)为主视图，图(b)为剖视图，图(c)为装药端盖轴视图，图(d)、图(e)为三维轴视图。
图3是本发明所采用一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置的液囊结构图。
其中图(a)为主视图，图(b)为剖视图，图(c)为三维轴视图。
图4是本发明所采用一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置的阻抛联结体结构图。其中图(a)为主视图，图(b)为剖视图，图(c)为三维轴视图，图(d)为弹性卡扣三维轴视图。
图5是本发明所采用一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置的气体流向示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1至图4，本实施例的一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置，包括燃气发生器1、液囊2、阻抛联结体3、密封圈4。
所述阻抛联结体3安装在定向器6尾部，通过外圆上的止口3-2定位，液囊2安装在阻抛联结体3后端内部，与阻抛联结体3内侧止口3-1定位，通过螺钉连接，并使用铜垫圈4密封，防止气体外泄，燃气发生器1安装在阻抛联结体3前端内部，通过螺纹连接，底面与液囊2配合，使其定位。
所述燃气发生器由燃气发生器本体1-1、挡药端盖1-2、装药1-6、点火具1-5组装而成，所述燃气发生器本体1-1后端外圆设有外螺纹1-8，用于与阻抛联结体3螺纹连接；所述燃气发生器本体1-1前端内侧设有内螺纹1-7，用于与挡药端盖1-2螺纹连接；燃气发生器1前端设有开口容腔，用于放置装药1-6，装药1-6与点火具1-5安装在燃气发生器1内部，挡药端盖1-2与燃气发生器前端连接，使点火具1-5与装药1-6固定。燃气发生器1后端与液囊2相连接，配合处为锥面(径向有一定斜率)，使燃气发生器1后有一锥形空腔，便于容纳液囊2的锥形罩2-3。
所述燃气发生器本体1-1径向以及挡药端盖1-2轴向上均开有多个喷口1-3，用于连通定向器6；所述燃气发生器本体1-1后端沿轴线设有多个喷口1-4，用于通向锥形罩2-3，各喷口在点火前均设有堵头密封。喷口1-3及喷口1-4安装堵盖，气体到达一定压力冲破堵盖。点燃装药1-6后，一部分气体通过喷口1-4降压并推动弹丸5，同时推动装置整体后坐，一部分气体推动锥形罩2-3挤压液囊2内的液体，于液囊2的喷口2-4形成高压液体射流平衡后坐力。燃气发生器本体1-1外圆与锥形空腔前壁面之间设有多个加强筋。
所述液囊2依次由底座2-1、波纹管2-2、锥形罩2-3三段焊接而成，在底座2-1中心设有出液喷口2-4、端面设有注液排气口2-5。液囊2前侧为锥形罩2-3，加工成锥形，用于增加与高压气体的接触面积以提高液体射流速度，也可加工为阶梯型或其他形状，锥形罩2-3通过焊接与波纹管2-2连接，波纹管2-2在挤压过程中逐渐收缩，使锥形罩2-3能最终贴合于液囊2后侧底座2-1，后侧中心为液体射流的出液喷口2-4，出液喷口2-4安装堵盖，液囊内液体到达一定压力冲破堵盖，形成高速液体射流。后端面上有两个注液排气口2-5，液体由此灌入，之后将注液口焊接密封，底座2-1后端设有多个加强筋。液囊2外侧与阻抛联结体止口3-1配合，并通过铜垫圈4密封，并由底座2-1上的螺纹孔2-6经螺栓固定，防止气体外泄，前端与燃气发生器1配合，经螺纹1-8固定后，液囊2和燃气发生器1实现牢固定位。
所述阻抛联结体3的内侧设有止口3-1、内螺纹3-5，外侧为光滑圆柱面并设有用于安装活塞环的沟槽3-3，后端设有外止口3-2和弹性卡扣3-4。阻抛联结体3通过内部螺纹3-5将燃气发生器1与液囊2固定于内部，同时使用铜垫圈4密封，而外部则直接与定向器6配合，通过外止口3-2定位，并通过弹性卡扣3-4与定向器6固定。螺纹3-5后部有退刀槽便于加工，弹性卡扣3-4由螺栓固定在卡口3-2上，与定向器6后端凸台配合定位，在阻抛作用下可变形松脱。阻抛联结体3也可通过其他方式连接在定向器6与弹丸5上，或不使用连接件与止口定位，均在本发明保护范围。在发射过程中阻抛联结体3带动内部组件整体后坐，当弹丸5前进离开定向器6时，平衡装置同时向后离开定向器6尾部，整体后坐过程能够平衡一部分后坐力，液体射流能起到阻抛效果，使后坐速度较慢，避免后坐距离过长。
所述弹丸5不限于火箭、实心弹丸或其他武器战斗部，也可用于燃气活塞、无人机等其他物体的燃气弹射，均在本发明保护范围。
本发明的一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置工作过程如下：
该平衡装置通过所述阻抛联结体3上卡扣3-4安装在定向器6尾部，燃气发生器点火后，高压室燃气(p1)经侧喷口1-3进入低压室，低压室气体(p2)推动弹丸5前进，同时给予平衡装置后坐力；另一方面高压室燃气经由燃烧室底部喷口1-4进入燃气发生器与液囊2的锥形罩2-3之间的狭缝，以高压挤压液囊2，使液囊2中的液体从后方出液喷口2-4高速喷出(v3)，形成强大的反推力。在低压室给予平衡装置的后坐力和液体射流反推力综合作用下，平衡装置整体向后阻抛。本发明以较少的装药量、较少整体质量和有限的阻抛行程，有效地实现了弹射后坐平衡。

Claims (8)

1.一种针对燃气弹射后坐力的液体射流平衡装置，其特征在于，包括燃气发生器、液囊、阻抛联结体；
所述阻抛联结体设置在定向器尾部内侧，通过可脱离的结构与定向器相连；所述燃气发生器、液囊依次设置在阻抛联结体内；所述液囊与阻抛联结体后端密封；
所述燃气发生器后端设有锥形空腔，液囊前端设为与锥形空腔配合的锥形面；
所述燃气发生器前端轴向以及径向均设有多个喷口，用于通向定向器的内部空腔；所述燃气发生器后端轴向设有多个喷口，用于通向液囊；
所述液囊为可压缩结构，后端设有出液喷口；
燃气发生器点火后，燃气经燃气发生器前端的喷口进入定向器，推动弹丸前进，同时给予平衡装置后坐力使平衡装置与定向器分离；燃气经燃气发生器后端的喷口挤压液囊；使液囊中的液体从后方出液喷口喷出，形成反推力，在后坐力和液体射流反推力综合作用下，平衡装置整体向后阻抛。
2.根据权利要求1所述的液体射流平衡装置，其特征在于，所述液囊依次由底座、波纹管、锥形罩连接；所述底座中心设有出液喷口；所述波纹管在挤压过程中逐渐收缩，锥形罩能最终贴合于底座。
3.根据权利要求1所述的液体射流平衡装置，其特征在于，所述燃气发生器由燃气发生器本体、挡药端盖、装药、点火具组装而成；
所述燃气发生器本体前端设有开口容腔，用于放置装药；所述挡药端盖与燃气发生器本体前端连接，使点火具与装药固定在燃气发生器本体内部；所述燃气发生器本体后端设有锥形空腔，便于容纳液囊。
4.根据权利要求1所述的液体射流平衡装置，其特征在于，所述阻抛联结体通过弹性卡扣与定向器后端凸台固定，在阻抛作用下可变形松脱。
5.根据权利要求1所述的液体射流平衡装置，其特征在于，所述阻抛联结体的内侧设有止口、内螺纹，外侧为光滑圆柱面并设有用于安装活塞环的沟槽，后端设有外止口；所述阻抛联结体通过内螺纹将燃气发生器与液囊固定于内部；液囊与阻抛联结体内侧止口定位；阻抛联结体通过外止口与定向器定位。
6.根据权利要求3所述的液体射流平衡装置，其特征在于，所述燃气发生器本体外圆与锥形空腔前壁面之间设有多个加强筋。
7.根据权利要求2所述的液体射流平衡装置，其特征在于，所述底座后端设有多个加强筋。
8.根据权利要求1所述的液体射流平衡装置，其特征在于，所述液囊前端设为阶梯形。
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