专利名称：水冲击水柱发射装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种瞬态水压冲击试验中的水柱发射装置，尤其涉及一种水冲击 水柱发射装置。
背景技术：
结构件的瞬态水压冲击试验中要求将指定体积的水以较高的速度和规则的柱状水柱形式发射，利用高速的水柱产生一个瞬态高脉冲的冲击力，从而完成对结构件各部位的耐冲击试验；该试验传统的装置是采用活塞推射的原理，将一定体积的水首先注入管子内，在管子底部放置活塞，用于推动水柱在管子内运动，在管子顶部设置阻挡限位装置，用于阻挡活塞飞出管口，然而正是由于阻挡限位装置的存在，使得水柱出管口后水头被削尖，同时由于水柱体积的限制，后续水量无法有效补充，通常在试验中无法获得规则的柱状水柱。因此，传统的活塞推射装置虽然简易、操作方便，但由于存在活塞阻挡机构，水柱在发出射口时形状发生严重变形，无法获得规则的柱状水柱，满足不了结构件的瞬态水压冲击试验中对水柱形状的要求。
发明内容本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用惯性抛射原理且采用气炮为动力源的水冲击水柱发射装置。本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的本实用新型包括抛射筒、炮管、气室和设备支架，所述气室安装在所述设备支架内，所述炮管的下端与所述气室的上端连接，所述抛射筒置于所述炮管内。本实用新型采用气炮原理设计，通过气室内瞬间释放出来的高压气体，推动装有水柱的抛射筒在炮管内高速向上运动，运动至炮管头时通过缓冲垫对抛射筒进行缓冲回收，水柱在惯性作用下抛射出去，从而实现高速的规则形状水柱的发射。具体地，所述炮管包括炮管头、缓冲垫和炮管基座，所述炮管头、所述缓冲垫和所述炮管基座均为管状结构，所述炮管头的下端面与所述炮管基座的上端面连接并通过螺栓固定，所述炮管头与所述炮管基座的连接端面的圆周上均匀分布有多个内外相通的通气孔，所述炮管头的轴向方向设置有多个内外相通的通气槽并沿圆周均匀分布，所述缓冲垫安装于所述炮管头内部的上段；所述抛射筒包括筒管和筒座，所述筒管和筒座为分离式结构，所述筒管安装于所述筒座的上端并通过密封圈密封，所述筒座的外径略小于所述缓冲垫的外径。所述设备支架包括上法兰盘、加强筋、过渡圆筒和下法兰盘，所述上法兰盘的下表面与所述过渡圆筒的上端连接，所述过渡圆筒的下端与所述下法兰盘的上表面连接，所述加强筋连接在所述上法兰盘、所述过渡圆筒和所述下法兰盘之间。所述炮管头与所述炮管基座的连接端面间的通气孔为所述炮管头下端面的半圆凹槽与所述炮管基座上端面的半圆凹槽对应连接组成的内外相通的通气孔。本实用新型的有益效果在于本实用新型是利用惯性抛射的原理实现规则水柱的发射，首先将一定体积的水装在抛射筒内，利用空气炮的原理推动抛射筒以及筒内的水在炮管内高速运动，从而获得需要的初速度，然后抛射筒遇到阻挡装置突然停止运动，抛射筒内的水在惯性的作用下飞出，实现规则柱状水柱发射的过程。由于水是装在抛射筒中实现的水柱发射过程，因此水柱形状被抛射筒有效的约束，从而保证发射过程中水柱的形状；同时由于空气是廉价的清洁能源，因此，本实用新型采用空气为动力，利用气炮的原理实现水柱的发射，从而降低成本，并使设备具有操作方便，安全系数高等特点。
图I是本实用新型水冲击水柱发射装置的设备主体结构示意图；图2是本实用新型水冲击水柱发射装置的设备支架结构示意图；图3是本实用新型水冲击水柱发射装置的炮管结构示意图；图4是本实用新型水冲击水柱发射装置的抛射筒结构示意图；图5是本实用新型水冲击水柱发射装置的设备支架安装示意图。图中1-抛射筒、2-炮管、3-气室、4-设备支架、5-上法兰盘、6-加强筋、7-过渡圆筒、8-下法兰盘、9-炮管头、10-缓冲垫、11-通气槽、12-通气孔、13-炮管基座、14-筒管、15-筒座、16-安装螺钉、17-金属垫板、18-缓冲橡胶、19-过渡金属块、20-钢筋混泥土地基。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明如图I所示本实用新型包括抛射筒I、炮管2、气室3和设备支架4，气室3安装在设备支架4内，炮管2的下端与气室3的上端连接，抛射筒I置于炮管2内。本实用新型采用气炮原理设计，通过气室3内瞬间释放出来的高压气体，推动装有水柱的抛射筒I在炮管2内高速向上运动，运动至炮管头9时通过缓冲垫10对抛射筒I进行缓冲回收，水柱在惯性作用下抛射出去，从而实现高速的规则形状水柱的发射；气室3和设备支架4通过螺栓进行连接固定，主要用于存储高压气体，通过气室3内部的快开阀将高压气体瞬间释放出去，从而为水柱的发射提供动力源；炮管2与气室3通过螺栓进行连接，用于对抛射筒I运动轨迹的约束，同时给抛射筒I提供一定的加速距离，使抛射筒I以及抛射筒I内的水在炮管2内获得需要的初始速度。如图3所示炮管2包括炮管头9、缓冲垫10和炮管基座13，炮管头9、缓冲垫10和炮管基座13均为管状结构，炮管头9的下端面与炮管基座13的上端面连接并通过螺栓固定，炮管头9与炮管基座13的连接端面的圆周上均匀分布有多个内外相通的通气孔12，炮管头的轴向方向设置有多个内外相通的通气槽11并沿圆周均匀分布，缓冲垫10安装于炮管头9内部的上段。抛射筒I包括筒管14和筒座15，筒管14和筒座15为分离式结构，筒管14安装于筒座15的上端并通过密封圈密封(图中未示出)，筒座15的外径略小于缓冲垫10的外径；缓冲垫10通过螺栓连接固定在炮管头9内侧。炮管座13与炮管头9之间设计有对接法兰，通过螺栓进行连接；炮管座13和炮管头9连接面之间设计有若干个通气孔12，同时在炮管头9的侧壁上也设计有若干长条形的通气槽11，通气孔12和通气槽11均内外相通，用来疏导释放的高压气体。抛射筒I安装在炮管2内，抛射筒I筒座15和筒管14内部空间里装待抛射的水，筒座15侧面与炮管2内壁之间间隙配合，在高压气体的推动下，抛射筒I在炮管2内竖直向上运动，当抛射筒I运动到炮管头9处时，抛射筒I筒座15上端面撞击炮管2内的缓冲垫10，抛射筒I整体缓冲减速，抛射筒I内的水在惯性的作用下继续向上运动，直至全部飞出抛射筒I。如图2所示设备支架4采用焊接式结构，包括上法兰盘5、加强筋6、过渡圆筒7和下法兰盘8，上法兰盘5的下表面与过渡圆筒7的上端连接，过渡圆筒7的下端与下法兰盘8的上表面连接，上法兰盘5、过渡圆筒7和下法兰盘8之间通过焊接的方式连接，加强筋6连接在上法兰盘5、过渡圆筒7和下法兰盘8之间并分别与上法兰盘5下端面、过渡圆筒7的侧面外壁以及下法兰盘8的上端面之间焊接。如图I、图3和图5所示炮管头9与炮管基座13的连接端面间的通气孔12为炮管头9下端面的半圆凹槽与炮管基座13上端面的半圆凹槽对应连接组成的内外相通的通气孔12 ;上法兰盘5通过螺栓与气室3固定，下法兰盘8通过螺栓与地面之间固定。设备支架4与地面之间固定时，需在地面基础上预置带有内螺纹的过渡金属块19，然后将设备支架4的下法兰盘8直接放置在过渡金属块19上，再在下法兰盘8上端面连接处依次放置圆形的缓冲橡胶18、金属垫板17，最后通过安装螺钉16和螺母与地面之间固定，该固定连接方式可有效吸收抛射筒I发射过程中产生的巨大冲击能量，设备支架4与地面之间连接结构示意图如图5所示。
权利要求1.一种水冲击水柱发射装置，其特征在于包括抛射筒、炮管、气室和设备支架，所述气室安装在所述设备支架内，所述炮管的下端与所述气室的上端连接，所述抛射筒置于所述炮管内。
2.根据权利要求I所述的一种水冲击水柱发射装置，其特征在于所述炮管包括炮管头、缓冲垫和炮管基座，所述炮管头、所述缓冲垫和所述炮管基座均为管状结构，所述炮管头的下端面与所述炮管基座的上端面连接并通过螺栓固定，所述炮管头与所述炮管基座的连接端面的圆周上均匀分布有多个内外相通的通气孔，所述炮管头的轴向方向设置有多个内外相通的通气槽并沿圆周均匀分布，所述缓冲垫安装于所述炮管头内部的上段；所述抛射筒包括筒管和筒座，所述筒管和筒座为分离式结构，所述筒管安装于所述筒座的上端并通过密封圈密封，所述筒座的外径略小于所述缓冲垫的外径。
3.根据权利要求I所述的一种水冲击水柱发射装置，其特征在于所述设备支架包括上法兰盘、加强筋、过渡圆筒和下法兰盘，所述上法兰盘的下表面与所述过渡圆筒的上端连接，所述过渡圆筒的下端与所述下法兰盘的上表面连接，所述加强筋连接在所述上法兰盘、所述过渡圆筒和所述下法兰盘之间。
4.根据权利要求2所述的一种水冲击水柱发射装置，其特征在于所述炮管头与所述炮管基座的连接端面间的通气孔为所述炮管头下端面的半圆凹槽与所述炮管基座上端面的半圆凹槽对应连接组成的内外相通的通气孔。
专利摘要本实用新型公开了一种水冲击水柱发射装置，抛射筒、炮管、气室和设备支架，所述气室安装在所述设备支架内，所述炮管的下端与所述气室的上端连接，所述抛射筒置于所述炮管内。本实用新型是利用惯性抛射的原理实现规则水柱的发射，首先将一定体积的水装在抛射筒内，利用空气炮的原理推动抛射筒以及筒内的水在炮管内高速运动，从而获得需要的初速度，然后抛射筒遇到阻挡装置突然停止运动，抛射筒内的水在惯性的作用下飞出，实现规则柱状水柱发射的过程；由于空气是廉价的清洁能源，因此，本实用新型采用空气为动力，利用气炮的原理实现水柱的发射，从而降低成本，并使设备具有操作方便，安全系数高等特点。
文档编号G01M7/08GK202735059SQ201220314419
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者黎启胜, 王小龙, 李思忠, 胡绍全, 刘伟, 陈刚, 刘显军, 陈练, 王祎伟, 侯建军 申请人:中国工程物理研究院总体工程研究所