一种水炮系统的制作方法

本实用新型涉及船舶领域，尤其涉及一种水炮系统。

背景技术：

众所周知，在海洋上总会有各种各样的冲突事件发生，如别国侵犯领海，海盗肆虐等等，如果采用舰船上的舰炮来驱逐这些船只，那么就难免造成船只的损伤、人员的伤亡，而随着对人权意识的提高，这样随意剥夺他人的生命的行为越来越不被大众所接受，因此，非致命武器的开发已迫在眉睫。

水炮系统是一种现有的运用最为广泛的船用非致命武器，高速水量的冲击可以轻易的改变船只的航向，却不会对人体造成多大的损伤，且水炮可以采用海洋内的水作为“武器”，在海中随地可取，利用率高。然而，由于水炮的结构限制，水炮的射程、威力等等都会受到水炮结构的影响，对其他船只使用水炮往往不能达到预期的效果。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种水炮系统，旨在解决现有技术中船用水炮的威力和射程不足的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种水炮系统，包括取水装置、炮管和至少两个增压装置，所述取水装置和增压装置以及炮管依次通过管路串接，所述取水装置采集水，并将水依次通过各个增压装置增压，增压后的水通过所述炮管向外发射。

可选的，所述炮管包括炮管本体和施压装置，所述炮管本体的至少部分由柔性材料或弹性材料制成，所述施压装置设置于由柔性材料或弹性材料制成的炮管本体的外侧，围绕所述炮管本体为所述炮管本体施加压力。

可选的，在所述炮管本体中，与所述由柔性材料或弹性材料制成的部分相邻的，由刚性材料制成的部分设置有第一连接件，所述由柔性材料或弹性材料制成的部分具有延伸部，所述第一连接件与所述延伸部固定连接。

可选的，所述施压装置包括设置于所述炮管本体外侧且与炮管本体固定连接的外管，以及封装于所述炮管本体和外管之间的填充物，所述外管由刚性材料制成，所述填充物的自然体积不小于所述炮管本体在未变形时与所述外管形成的腔室的容积。

可选的，在所述炮管本体中，由刚性材料制成的部分设置有第一连接件，所述外管设置有第二连接件，所述第一连接件与所述第二连接件配合连接，使所述炮管本体与所述外管固定连接。

可选的，与所述增压装置的入水口相连的管路上，设置有调节增压装置的进水量的第一隔离阀。

可选的，所述增压装置的出水口的内径小于所述管路的内径，所述增压装置的出水口通过增径管与管路相连。

可选的，与所述增压装置的出水口相连的管路中，设置有调节增压装置的出水量的第二隔离阀。

可选的，所述管路中还设置有排泄管路中的水的排水管。

可选的，所述管路中设置有止回阀。

有益效果

本实用新型提供了一种水炮系统，包括取水装置、炮管和至少两个增压装置，所述取水装置和增压装置以及炮管依次通过管路串接，取水装置采集水，将水一次通过各个增压装置增压，增压后的水通过炮管向外发射。通过本实用新型的实施，提供了至少两个增压装置为系统中的水增压，可以使水压更大，进而实现对射程和威力的提升。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供了一种水炮系统的组成示意图；

图2是本实用新型第二实施例提供的一种水炮系统中炮管的整体结构示意图；

图3是本实用新型第二实施例提供的一种水炮系统中炮管的炮管本体的结构示意图；

图4是本实用新型第三实施例提供的一种水炮系统中炮管的剖面结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的构思点在于，改变现有的水炮系统的组成，增加至少一个增压装置，通过这至少两级的增压装置对水进行增压操作，可以显著提升水压，进而提升了威力和射程。

下面结合附图对本实用新型的具体实现方式作进一步说明。

第一实施例

请参考图1，图1是水炮系统的组成示意图。

本实施例中的水炮系统，包括：取水装置、炮管和至少两个增压装置，取水装置和增压装置以及炮管依次通过管路串接，取水装置采集水，并将水依次通过各个增压装置增压，增压后的水通过炮管向外发射。

不管是河流中的船舶，还是海洋上的船舶，都可以通过取水装置采集水；这里采集的水，可以是船舶所处的河流或者海洋中的水，充分利用周围的资源，或者，也可以是船舶上储存的水，比如用来散热降温的冷却水，或者其他淡水，本实施例中并不对水炮系统的水源做限定。

水炮系统中的取水装置、至少两个增压装置、炮管依次通过管路串接，取水装置取用海水或者船上的淡水，通过管路输送到第一个增压装置中，由第一个增压装置对水进行加压操作，增大了压力的水再通过管路输送到第二个增压装置中，第二个增压装置则继续对水进行加压操作，并通过管路继续输送。由于水炮系统中包括的是至少两个增压装置，因此，如果增压装置是三个或者更多，则可以继续在多级增压装置的作用下对水进行增压，增压完成后，再通过管路输送到炮管，由炮管完成水的发射过程。

增压装置将原动机的机械能或其他外部能量，传递给液体，使液体能量增加；增压装置包括水泵，其主要参数可以包括：流量、扬程、吸程、轴功率、水功率、效率等等。根据不同的工作原理，水泵可分为容积水泵、叶片泵等类型，容积水泵是利用其工作室容积的变化来传递能量，叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。在本实施例中，可以根据系统的配置要求取用合适的水泵，来完成水的取用和输送等操作。

增压装置通过管路与取水装置连接，取水装置虽然可以自行调整取用的水的流量大小，增压装置中也可以独立设置调节水量大小的装置，可选的，与增压装置的入水口相连的管路上，设置有调节增压装置的进水量的第一隔离阀。增压装置的进水量可以通过第一隔离阀进行控制，根据取水装置取水量的大小而进行相应的调节。本实施例中包括了至少两个增压装置，那么，用于调节增压装置的进水量的第一隔离阀则可以设置在每一个增压装置的入水口处，也可以选择性的设置在某些增压装置的入水口处，比如设置在取水装置与增压装置之间。而在后的增压装置，设置第一隔离阀则设置于在前的增压装置的出水口与在后的增压装置的入水口之间。

当然，除了可以通过第一隔离阀调节增压装置的进水量之外，还可以通过第二隔离阀，来调节增压装置的出水量。可选的，与增压装置的出水口相连的管路中，设置有调节增压装置的出水量的第二隔离阀。与第一隔离阀类似，第二隔离阀可以设置在每一个增压装置的出水口处，也可以选择性的设置在某些增压装置的出水口处，比如设置在在前的增压装置的出水口与在后的增压装置的入水口之间。

在管路内部，管内壁光滑，水流动自如。但是，当打开的阀门突然关闭，水流对阀门以及管壁和管内的设备会产生一个压力。由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是水利学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤，称之为负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。

为了尽可能的减小，水锤效应对管路和管中的设备，如增压装置等，所产生的破坏，在本实施例中，管路中还可以设置有止回阀。止回阀依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流。止回阀属于自动阀，主要用于介质单向流动的管路上，只允许介质向一个方向流动，以防止发生事故。止回阀按结构划分，可分为升降式止回阀、旋启式止回阀、蝶式止回阀等等。在本实施例中，可以根据具体需求设置相应的种类和数量的止回阀设置在管路中。

水在管路中运输时，自然会流失掉部分的能量，这部分能量传递给管路的管壁而损失掉，而且，在管路有弯曲的地方损失量更大。因此，通常传输的管路的截面越大，水的能量损失越小，而增压装置的出水口和入水口的内径通常是固定的，小于管路内径，因此，可选的，增压装置的出水口的内径小于管路的内径，增压装置的出水口通过增径管与管路相连。管路的内径比较大，可以在一定程度上减小水在运输中的能量损失，尽可能的保证其水量和威力。

当然，由于管路内径较大，增压装置的出水口和入水口的内径相对固定，那么，在增压装置的入水口与管路相连时，可以通过减径管来实现。简言之，增径管和减径管的作用在于实现增压装置和管路之间的连接，尽可能的减小运输中水的能量损失。

此外，在管路中，还设置有排泄管路中的水的排水管。排水管相当于水炮系统中，连接取水装置、增压装置、炮管的主线管路的支线管路，在需要排出水炮系统中的水时，可采取的方式是，其一，通过原路排出，但由于管路中往往设置有止回阀，通过这种方式排出的效率较低；其二，通过排水管排出。即在管路主线的基础上，设置排水管支线，当需要排出管路中的水时，通过排水管来将管路中的水排出。如果排水管的出水口设置在水源，如设置在船舶靠近船底的部分，那么，为了防止水源中的水倒灌入管路中，可选的，在排水管的出水口设置止回阀，使管路中的水可以通过排水管排出，而外界的水不能通过排水管进入管路。

为了保证水炮管路的安全，应尽可能避免有除去水之外的物质存在于管路中，比如海水或河水中的或死或活的鱼虾等等悬浮固体，很容易就被取水装置采集到。那么，与取水装置的出水口相连的管路中，还可以设置滤器，用于过滤这些固体物质，使管路中尽可能只有水，这样除了可以保护管路之外，还可以保证由炮管发射出的都是水，如果掺杂有固体，很可能因为固体而对人体造成伤害。

此外，在水炮系统中的各个组成部分，还可以设置压力检测计，用于检测管路中的水的实时水压大小，其设置位置可以在增压装置的入口、增压装置的出口、以及在炮管的入口处设置，以此来检测经过增压装置增压之前的水压和增压装置增压之后的水压，以及发射前的水压，可以提升用户体验，还可以通过压力值反映水炮系统中各个组成部分的使用情况，水炮的威力和射程等等。

本实施例提供了一种水炮系统，包括取水装置、炮管和至少两个增压装置，取水装置和增压装置以及炮管依次通过管路串接，取水装置采集水，并将水依次通过各个增压装置增压，增压后的水通过炮管向外发射，通过至少两个增压装置，可以显著提升管路中水的能量，增大水的射程和威力。

第二实施例

请继续参考图1，图1是水炮系统的组成示意图。

本实施例中的水炮系统，包括：取水装置、炮管和至少两个增压装置，取水装置和增压装置以及炮管依次通过管路串接，取水装置采集水，并将水依次通过各个增压装置增压，增压后的水通过炮管向外发射。

在船舶上，水炮系统取用水，水通过管路输送到炮管本体10，其中会经过增压泵的处理，增加水的压力。水输送到炮管本体10时，由于炮管本体10的出水口的内径小于入水口的内径，可以使出射的水更加集中，提升出射的水的威力和射程。

请参考图2、3，图2是炮管的整体结构示意图，图3是炮管中的炮管本体的结构示意图。

本实施例中的炮管，包括炮管本体10和施压装置20，炮管本体10的出水口的内径小于炮管本体10的入水口的内径；炮管本体10的至少部分由柔性材料或弹性材料制成，施压装置20设置于由柔性材料或弹性材料制成的炮管本体10的外侧，围绕炮管本体10为炮管本体10施加压力。

炮管本体10的组成，可以分为直管101和锥管102两个部分，其中，直管101和锥管102可以通过螺纹配合固定连接；直管101是炮管本体10中内径大致不发生变化的部分，而锥管102是炮管本体10中内径逐渐改变的部分，其中从直管101和锥管102连接处到锥管102的出水口，内径逐渐减小，大体上呈锥形。在锥管102的出水口的部分，往往设有一定长度的直导管1021，可以对水流起到一定程度的导向作用，便于使用。

炮管本体10的至少部分由柔性材料或弹性材料制成，至少部分指的是炮管具有由柔性材料或弹性材料制成的部分，此外，炮管中的由柔性材料或弹性材料制成的部分并不限于一个，可以包括多个由柔性材料或弹性材料制成的部分，且该部分可以是在炮管的直管101上，也可以是在炮管的锥管102上，在本实施例均可实现。

炮管本体10的至少部分由柔性材料或弹性材料制成。与之相对的，刚性，指的是两个物体相碰撞不会发生变形，因此两个刚体就不会占据同一个空间。刚性，也是指物体在负荷作用下，抵抗变形的能力；而刚性材料，则是指在负荷作用下，抵抗变形的能力强，或者几乎不会变形的材料。而柔性材料和弹性材料，则是指在负荷作用下，可以比刚性材料更为轻易的变形的材料。

柔性，也叫作挠性，是相对于刚性而言的一种物理特性，柔性是指物体受力后变形，作用力失去后不能恢复原来形状的一种物理性质，具体而言，柔性材料在负荷的作用下，其自身的形状可以发生不同程度的改变。

弹性，则是指物体在受力后变形，作用力失去后可以恢复原来的大小和形状的一种物理性质，或者说，弹性物体在受力后，其变形会有恢复原来大小和形状的趋势。任何物体或多或少的都会具有弹性，在受力足够小，形变量足够小时，任何物体都有恢复原来的大小和形状的趋势，包括前述的柔性物体；弹性物体是指物体的弹性性能比较好，即使受到较大的作用力，在撤销外力后，仍然能恢复原来的大小和形状。弹性和柔性较为类似，柔性注重的是物体受力后变形，而弹性则注重的是受力变形后能够恢复，柔性侧重的是物体的自身性质，而弹性侧重于物体的变形结果。

虽然本实施例将材料大致分为了刚性、柔性、弹性材料，但这三种材料并没有具体的区分，也就是说，这三者之间没有明显的界限；制造炮管的材料，即使广泛意义上来说属于柔性材料，然而如果在使用中，常规的作用力不能使其大小和形状发生改变，或者说改变很微小，那么，也可以将这样的柔性材料当做刚性材料。总而言之，炮管本体10中的由柔性材料或弹性材料制成的部分，在收到外力作用时，会在一定程度上改变其形状。

具体的，本实施例中的炮管本体10的至少部分可以由橡胶制成，橡胶是一种很理想的材料，橡胶具有较强的弹性，受力后的形变量也不错，强度也比较大，足够应用于高压水炮系统中。炮管本体10的管壁厚度则可以根据需求而制，较厚的管壁可以保证较大的强度，同时管壁的厚薄也会影响管壁的弹性。

可选的，在炮管本体10中，与由柔性材料或弹性材料制成的部分相邻的，由刚性材料制成的部分设置有第一连接件11，有柔性材料或弹性材料制成的部分具有延伸部，第一连接件11与延伸部固定连接。由于炮管的至少部分由柔性材料或弹性材料制成，其他部分就可以由刚性材料制成，那么由刚性材料制成的部分应该和由柔性材料或弹性材料制成的部分固定连接。刚性材料制成的部分中，可以直接在刚性材料上设置第一连接件11，这个连接件可以是刚性的，如法兰，而柔性材料或弹性材料制成的部分中，由于材料的性质，可以直接设置延伸部，然后将延伸部和刚性材料制成的部分中的第一连接件11进行固定连接，从而实现两个部分之间的固定连接。此外，为了保证密封性，还可以在二者的连接中，增设密封垫圈。

上述两个部分之间的连接，除了可以通过第一连接件11和延伸部之间的连接之外，还可以增设连接件，如螺栓等等，实现两者的固定连接，还可以是其他各种连接方式，本实施例并不对其进行具体的限定。

为了较好的整流效果，可选的，在炮管内，沿截面方向设置有格栅。水流经过格栅时，可以在一定程度上对水流方向进行导向，也就是说可以对实现对水流的整流。格栅的栅条的尺寸越大，整流效果越好，然而水量也会受到更大的影响，导致水量更低；格栅的栅条的尺寸越小，水量越大，而整流效果就差一些。根据不同的需求，可以选用不同的格栅的尺寸，来达到不同的整流效果。

在炮管本体10的由柔性材料或弹性材料制成的部分的外侧，设置有施压装置20，施压装置20围绕炮管本体10为炮管本体10施加压力。施压装置20施加的压力是预先的压力，即炮管本体10的管壁在使用中，即使没有通水，施压装置20已经对炮管本体10的管壁施加了压力。施压装置20为炮管本体10所施加的压力，从炮管本体10上看，其方向大致是由炮管本体10的外侧指向炮管本体10的内部，施加在炮管本体10上的压力至少具有这个方向上的分力。在压力的作用下，炮管本体10的由柔性材料或弹性材料制成的部分，会产生一定程度上的形变，从而，在有水流流经炮管本体10时，形变的炮管本体10会将所受的压力传递给水流，实现了对水流的整流作用，也可以在一定程度上增加水压。

在本实施例中，施压装置20可以包括设置于炮管本体10外侧且于炮管本体10固定连接的外管201，以及封装于炮管本体10与外管201之间的填充物。外管201本体由刚性材料制成，填充物的自然体积不小于炮管本体10在未变形时与外管201形成的腔室的容积。也即是说，本实施例中的施压装置20通过在炮管本体10外侧增设外管201，并在外管201炮管本体10中封装填充物的方式实现。其中，填充物的自然体积不小于炮管本体10在未变形时与外管201形成的腔室的容积，可以得知，在自然状态下，本应封装在外管201和炮管本体10之间的填充物，其体积不小于炮管本体10在未变形时，与外管201形成的腔室的容积。填充物在封装入腔室内时，由于其自然体积是大于等于腔室的容积的，那么，填充物就有恢复自然体积的趋势，也就是会对外管201和炮管本体10的管壁产生压力。由于外管201是由刚性材料制成，不易变形，那么填充物所产生的压力就会主要体现在由柔性材料或弹性材料制成的炮管本体10上，使炮管本体10发生形变。其中，外管201可以由钢制材料制成，具体的钢材的各种参数可以根据需求自定。

填充物的具体形式，在本实施例中，可以包括气体、液体、固体等等。其中，气体容易压缩，也容易扩散，在一个密闭空间里气体总是能充满整个空间，那么，作为填充物封装在腔室内的气体，其压强应该大于大气压强。也就是说，在外界和腔室内产生压强差，在压强差的作用下，腔室内的气体就会对外管201和炮管本体10的管壁产生压力。

当填充物包括液体时，液体并没有气体这么容易压缩，且液体的重力效应就可以对外管201和炮管本体10的管壁产生压力，因此，液体的体积仅仅需要等于腔室的容积即可，当然，液体的体积也可以大于腔室的容积，即对液体做一定程度的压缩，使液体对外管201和炮管本体10的管壁的压力更加显著。

当填充物包括固体时，固体相较而言更加难以压缩，与液体较为类似，固体的重力效应也可以对外管201和炮管本体10的管壁产生压力。然而，固体并没有气体和液体这么强的流动性，没有气体和液体这么容易充满整个腔室，那么，可选的，当填充物包括固体时，固体为颗粒状固体。体积越小的固体其流动性越强，也就越能充满整个腔室。在本实施例中，固体可以是沙子等颗粒状固体，沙子的颗粒比较小，流动性大，且沙子的硬度高，耐用性好。此外，固体还可以是一些具有弹性的固体，如橡胶颗粒等等。

可选的，在炮管本体10中，由刚性材料制成的部分设置有第一连接件11，外管201设置有第二连接件21，第一连接件11和第二连接件21配合连接，使炮管本体10和外管201固定连接。由于炮管本体10和外管201都由刚性材料制成，那么，可以直接在炮管本体10和外管201上设置连接件，通过两个连接件之间的配合连接实现炮管本体10和外管201之间的固定连接。进一步的，本实施例中的第一连接件11可以包括第一法兰，第二连接件21可以包括第二法兰，第一法兰和第二法兰通过螺栓的配合固定连接。

本实施例提供了一种水炮系统，包括取水装置、炮管和至少两个增压装置，取水装置和增压装置以及炮管依次通过管路串接，取水装置采集水，并将水依次通过各个增压装置增压，增压后的水通过炮管向外发射，通过至少两个增压装置，可以显著提升管路中水的能量，增大水的射程和威力。

第三实施例

请参考图4，图4是水炮系统中的炮管的剖面结构示意图。

本实施例中的炮管，包括炮管本体10、与炮管本体10固定连接的外管201以及封装于炮管本体10和外管201形成的腔室中的填充物202。炮管本体10的至少部分由柔性材料或弹性材料制成，外管201和封装于腔室中的填充物202位于由柔性材料或弹性材料制成的炮管本体10的外侧，围绕炮管本体10为炮管本体10施加压力。

炮管本体10的组成，可以分为直管101和锥管102两个部分，其中，直管101和锥管102通过螺纹配合固定连接；直管101是炮管本体10中内径大致不发生变化的部分，而锥管102是炮管本体10中内径逐渐改变的部分，其中从直管101和锥管102连接处到锥管102的出水口，内径逐渐减小，大体上呈锥形。在锥管102的出水口的部分，设有一定长度的直导管1021，可以对水流起到一定程度的导向作用，便于使用。

本实施例中的炮管本体10的至少部分可以由橡胶制成，橡胶是一种很理想的材料，橡胶具有较强的弹性，受力后的形变量也不错，强度也比较大，足够应用于高压水炮系统中。炮管本体10的管壁厚度则可以根据需求而制，较厚的管壁可以保证较大的强度，同时管壁的厚薄也会影响管壁的弹性。

在炮管本体10中，与由柔性材料或弹性材料制成的部分相邻的，由刚性材料制成的部分设置有第一连接件11，有柔性材料或弹性材料制成的部分具有延伸部，第一连接件11与延伸部固定连接。由于炮管的至少部分由柔性材料或弹性材料制成，其他部分就可以由刚性材料制成，那么由刚性材料制成的部分应该和由柔性材料或弹性材料制成的部分固定连接。刚性材料制成的部分中，可以直接在刚性材料上设置第一连接件11，这个连接件可以是刚性的，如法兰，而柔性材料或弹性材料制成的部分中，由于材料的性质，可以直接设置延伸部，然后将延伸部和刚性材料制成的部分中的第一连接件11进行固定连接，从而实现两个部分之间的固定连接。此外，为了保证密封性，还可以在二者的连接中，增设密封垫圈。

为了较好的整流效果，可选的，在炮管内，沿截面方向设置有格栅。水流经过格栅时，可以在一定程度上对水流方向进行导向，也就是说可以对实现对水流的整流。格栅的栅条的尺寸越大，整流效果越好，然而水量也会受到更大的影响，导致水量更低；格栅的栅条的尺寸越小，水量越大，而整流效果就差一些。根据不同的需求，可以选用不同的格栅的尺寸，来达到不同的整流效果。

填充物202的具体形式，在本实施例中，可以包括气体、液体、固体等等。其中，气体容易压缩，也容易扩散，在一个密闭空间里气体总是能充满整个空间，那么，作为填充物202封装在腔室内的气体，其压强应该大于大气压强。也就是说，在外界和腔室内产生压强差，在压强差的作用下，腔室内的气体就会对外管201和炮管本体10的管壁产生压力。

当填充物202包括液体时，液体并没有气体这么容易压缩，且液体的重力效应就可以对外管201和炮管本体10的管壁产生压力，因此，液体的体积仅仅需要等于腔室的容积即可，当然，液体的体积也可以大于腔室的容积，即对液体做一定程度的压缩，使液体对外管201和炮管本体10的管壁的压力更加显著。

当填充物202包括固体时，固体相较而言更加难以压缩，与液体较为类似，固体的重力效应也可以对外管201和炮管本体10的管壁产生压力。然而，固体并没有气体和液体这么强的流动性，没有气体和液体这么容易充满整个腔室，那么，可选的，当填充物202包括固体时，固体为颗粒状固体。体积越小的固体其流动性越强，也就越能充满整个腔室。在本实施例中，固体可以是沙子等颗粒状固体，沙子的颗粒比较小，流动性大，且沙子的硬度高，耐用性好。此外，固体还可以是一些具有弹性的固体，如橡胶颗粒等等。

在炮管本体10中，由刚性材料制成的部分设置有第一连接件11，外管201设置有第二连接件21，第一连接件11和第二连接件21配合连接，使炮管本体10和外管201固定连接。由于炮管本体10和外管201都由刚性材料制成，那么，可以直接在炮管本体10和外管201上设置连接件，通过两个连接件之间的配合连接实现炮管本体10和外管201之间的固定连接。进一步的，本实施例中的第一连接件11可以包括第一法兰，第二连接件21可以包括第二法兰，第一法兰和第二法兰通过螺栓的配合固定连接。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。