一种冲量可控的水下弹射装置的制作方法

本发明涉及流体力学和试验力学技术领域，尤其涉及一种冲量可控的水下弹射装置。

背景技术：

水下弹射装置有广泛的应用领域，包括水下航行器的弹射、水下逃生、流体力学试验等领域，水下弹射的动力式发射装置主要分为涡轮泵式和弹射式，而在流体力学和实验力学领域，则没有固定的弹射装置，往往要根据不同的试验模型、不同的精度要求以及不同的试验设备而设计不同的水下弹射装置。

随着科技水平的日益提高，在弹射试验特别是在实际的弹射使用中，对精度的控制越来越高。流体力学和试验力学领域的水下弹射装置主要面临两大问题和挑战：第一，被弹射航行器或者试验模型在与弹射装置分离之后其状态（包括初始速度、姿态、动量等）的确定，换言之，如何精准控制被弹射航行器或试验模型达到预期的参数结果；第二，弹射装置在推进被弹射航行器或试验模型的过程是一个快速释放能量的过程，这一过程势必会给流体一个强烈的初始扰动，此外被弹射物体与弹射装置分离的瞬间，由于接触面是从贴合到分离的过程，同样会产生一个初始扰动，这些不确定的因素会增大后续被弹射航行器或试验模型运动的误差，如何减少这一扰动也是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的至少一种不足，提供一种冲量可控的水下弹射装置，不但能有效控制弹射冲量，而且能减少对水流的扰动，进而减小后续被弹射物运动的误差。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种冲量可控的水下弹射装置，用于弹射被弹射物，包括控制单元、密封舱及设于密封舱内并与控制单元连接的储能装置，密封舱上设有通孔，通孔内穿设有接触杆，接触杆位于密封舱内的一端与储能装置连接，接触杆位于密封舱外的一端与被弹射物接触；密封舱内还设有测力传感器和加速度传感器、计时装置，测力传感器和加速度传感器用于实时检测储能装置施加于被弹射物的推力和加速度，计时装置用于记录推力和加速度的时间；控制单元控制储能装置驱动接触杆沿通孔向密封舱外运动以弹射被弹射物。

被弹射物可为被弹射航行器或试验模型。

上述方案中，对推力和加速度在时间上做积分计算，即可获取冲量及速度，进而可以有效测量以及控制被弹射物的动量，以确定被弹射物与该弹射装置分离后的状态，即精准控制被弹射物达到预期效果；储能装置设于密封舱内以与水隔绝起来，相比于储能装置与水直接接触的情况，当储能装置释放能量时，储能装置设于密封舱内的设置不会对流体产生扰动。

冲量的获取如下：利用积分计算其冲量，其中f为推力，t为时间。

优选地，密封舱上的通孔为多个，每个通孔内均穿设有接触杆。这样设置使得多根接触杆与被弹射物接触时为多点接触，进而使得接触杆与被弹射物之间的接触面积大大减小，从而可以有效减少二者分离瞬间的水流扰动。

优选地，接触杆呈阵列排布，可根据具体使用需求具体设置排布结构。

优选地，接触杆位于密封舱外的一端为球形结构。这样设置能进一步减少接触杆与被弹射物之间的接触面积，从而可以更有效地减少二者分离瞬间的水流扰动。

优选地，接触杆为长度能调节的结构。这样设置通过调节接触杆的长度，使得对于不同结构的被弹射物，都可以使接触杆与被弹射物多点紧密无缝贴合，同时还可以减小接触面积。

进一步优选地，接触杆为与控制单元连接的电动伸缩杆。这样设置方便调节接触杆的长度。

更进一步优选地，还包括与控制单元连接并用于检测被弹射物轮廓的轮廓传感器；控制单元根据检测的被弹射物轮廓控制电动伸缩杆运动以形成与被弹射物匹配的接触面。检测轮廓可使用激光测距原理，使用激光对被弹射物进行扫描，以获取被弹射物表面各点与密封舱之间的距离，根据该距离即可获取被弹射物轮廓；这样可提高自动化程度，方便使用。

优选地，通孔内套设有密封圈。通孔套设密封圈后，再将接触杆穿设于通孔内，这样设置能保证接触杆沿通孔做伸缩运动时密封舱的密封性。

优选地，还包括设于密封舱内的安装板，且其两端分别与接触杆位于密封舱内的一端和储能装置连接。这样设置使得储能装置驱动安装板运动时，即可带动接触杆运动，方便控制接触杆的运动。

进一步优选地，还包括设于密封舱内的滑轨，滑轨用于安装板在密封舱内的滑动。滑轨起导向作用，便于储能装置控制安装板在密封舱内的运动。

优选地，还包括设于密封舱内并用于连接储能装置和安装板的连杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种冲量可控的水下弹射装置，对推力和加速度在时间上做积分计算，即可获取冲量及速度，进而可以有效测量以及控制被弹射物的动量，以确定被弹射物与该弹射装置分离后的状态，即精准控制被弹射物达到预期效果；储能装置设于密封舱内以与水隔绝起来，相比于储能装置与水直接接触的情况，当储能装置释放能量时，储能装置设于密封舱内的设置不会对流体产生扰动。

附图说明

图1为本实施例一种冲量可控的水下弹射装置的示意图；

图2为本实施例中多根接触杆呈阵列排布的示意图；

图3为本实施例中接触杆与被弹射物接触的示意图；

附图标记：1密封舱；11通孔；2滑轨；3连杆；4储能装置；5测力传感器和加速度传感器；6接触杆；7安装板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

本实施例一种冲量可控的水下弹射装置，用于弹射被弹射物，如图1所示，包括控制单元、密封舱1及设于密封舱1内并与控制单元连接的储能装置4，密封舱1上设有通孔11，通孔11内穿设有接触杆6，接触杆6位于密封舱1内的一端与储能装置4连接，接触杆6位于密封舱1外的一端与被弹射物接触；密封舱1内还设有测力传感器和加速度传感器5、计时装置，测力传感器和加速度传感器5用于实时检测储能装置4施加于被弹射物的推力和加速度，计时装置用于记录推力和加速度的时间；控制单元控制储能装置4驱动接触杆6沿通孔11向密封舱1外运动以弹射被弹射物。

被弹射物可为被弹射航行器或试验模型。

本发明一种冲量可控的水下弹射装置，对推力和加速度在时间上做积分计算，即可获取冲量及速度，进而可以有效测量以及控制被弹射物的动量，以确定被弹射物与该弹射装置分离后的状态，即精准控制被弹射物达到预期效果；储能装置4设于密封舱1内以与水隔绝起来，相比于储能装置4与水直接接触的情况，当储能装置4释放能量时，储能装置4设于密封舱1内的设置不会对流体产生扰动。

冲量的获取如下：利用积分计算其冲量，其中f为推力，t为时间。

本实施例中，密封舱1上的通孔11为多个，每个通孔11内均穿设有接触杆6。这样设置使得多根接触杆6与被弹射物接触时为多点接触，进而使得接触杆6与被弹射物之间的接触面积大大减小，从而可以有效减少二者分离瞬间的水流扰动。

如图2所示，接触杆6呈阵列排布，可根据具体使用需求具体设置排布结构。

其中，接触杆6位于密封舱1外的一端为球形结构。这样设置能进一步减少接触杆6与被弹射物之间的接触面积，从而可以更有效地减少二者分离瞬间的水流扰动。

另外，接触杆6为长度能调节的结构。这样设置通过调节接触杆6的长度，使得对于不同结构的被弹射物，都可以使接触杆6与被弹射物多点紧密无缝贴合，同时还可以减小接触面积。

本实施例中，接触杆6为与控制单元连接的电动伸缩杆。这样设置方便调节接触杆6的长度。

其中，还包括与控制单元连接并用于检测被弹射物轮廓的轮廓传感器；控制单元根据检测的被弹射物轮廓控制电动伸缩杆运动以形成与被弹射物匹配的接触面。检测轮廓可使用激光测距原理，使用激光对被弹射物进行扫描，以获取被弹射物表面各点与密封舱之间的距离，根据该距离即可获取被弹射物轮廓；这样可提高自动化程度，方便使用。

另外，通孔11内套设有密封圈。通孔11套设密封圈后，再将接触杆6穿设于通孔11内，这样设置能保证接触杆6沿通孔11做伸缩运动时密封舱1的密封性。

其中，还包括设于密封舱1内的安装板7，且其两端分别与接触杆6位于密封舱1内的一端和储能装置4连接。这样设置使得储能装置4驱动安装板7运动时，即可带动接触杆6运动，方便控制接触杆6的运动。

另外，还包括设于密封舱1内的滑轨2，滑轨2用于安装板7在密封舱1内的滑动。滑轨2起导向作用，便于储能装置4控制安装板7在密封舱1内的运动。

本实施例中，还包括设于密封舱1内并用于连接储能装置4和安装板7的连杆3。

本实施例中，测力传感器和加速度传感器5设于连杆3与安装板7之间。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。