本发明涉及一种防水充气保护装置及方法，尤其是能在实战中应用的一种水下枪炮发射管的防水充气保护装置及方法。
背景技术：
开发海战武器被世界各军事大国认为是具有战略性的大事，而水下进攻性武器具有高难度、高科技的特点，目前也只有美国才能给出一些创新性的结果。现在已存在的(已列装部队的)水下武器有：1.蛙人使用的水下自动步枪，射程一般在50m以内；2.远距离攻击的普通低速鱼雷，射程在20～30km；2.高速超空泡鱼雷，射程一般在10km。而对于射程在500m～1km的范围内，应该选择机关炮发射射弹(单发或连发)，机关炮安装在潜水艇上或航空母舰的吃水线以下。当炮管浸没在水中后，水会进入发射管内，当射弹发射后，弹体首先要加速管内水柱，这会带来2个后果：1.射弹动能被消耗，出口速度大大降低，因此无法达到有效射程；2.膛口压力剧增，炮管安全性受到影响，弹头有可能变形。
在实验室条件下进行水下发射实验时，往往采取被动的防止发射管内浸水的方法，即用铝箔(或其他薄膜)在发射前将管口密封住，然后射弹驱动管内气体将铝箔吹开，射弹穿过膛口气体进入水中，然而该技术方式不适用于在水中准备作战的武器。对于在水中准备作战的武器，必须采用主动的防水措施，是要给炮管内填充高压气体，保持管壁的干燥。现有技术中正缺少这方面的技术内容。
技术实现要素：
为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种水下枪炮发射管的防水充气保护装置及方法，能在实战中应用，作为一种海战武器的辅助装置。
本发明采用的技术方案是：
一、一种水下枪炮发射管的防水充气保护装置：
装置包括安装在发射管上的充气喷嘴、侧向排气装置和多功能传感器，发射管的入口侧连接充气喷嘴，发射管的出口侧连接多功能传感器，多功能传感器依次经压力湿度表和控制器后与快速电磁阀连接，充气喷嘴经快速电磁阀与高压气体罐相连接，高压气体罐内气体经快速电磁阀控制通过充气喷嘴向发发射管内填充干燥压缩气体。
本发明发射管内的压力及湿润状态，由设置在管口的一个多功能传感器来检测。由快速电磁阀控制气体流量，将高压气体罐内的气体，经过喷嘴导入枪炮管内。
所述发射管内的干燥压缩气体压力不小于管外水的总压，从而使得管外水水不会进入发射管内。
所述的发射管的出口端周面安装有用于将炮弹发射时将发射管内气体排出的侧向排气装置，侧向排气装置的排气方向垂直于发射管轴向方向，发射管内的气体不通过发射管出口排出而是经侧向排气装置向侧方排放，以减少管口气体在轴线方向上对水体的扰动。
所述发射管内的干燥压缩气体压力满足以下公式：
其中，ρ、g、H分别是水的密度、重力加速度和水深，V是潜艇或航母运动时水下枪炮移动速度沿炮管直径方向上的分量。
所述的多功能传感器和充气喷嘴均安装在打有通孔的发射管的管壁上，多功能传感器能检测发射管内的气压和湿度。
所述的发射管朝向是任意方向，使得炮弹发射方向是任意方向，即发射管可在竖直的立面360°旋转，可以是竖直向上、竖直向下、水平向左右等立体空间的任意方向。
所述的发射管截面形状是圆形、矩形或其他形状。
所述高压气体罐内的高压气体是压缩空气或者氮气等。
二、一种水下枪炮发射管的防水充气保护方法
炮弹发射前，通过多功能传感器检测压力和湿度，通过控制器控制快速电磁阀，将高压气体罐内的高压气体经充气喷嘴注入到发射管靠近炮弹的端部内，使得发射管内的干燥压缩气体压力不小于管外水的总压；
通过击发装置将弹夹内的炮弹击发，炮弹在发射管内的发射过程中，炮弹推动发射管内的气体形成射流，侧向排气装置工作将气体射流主动地侧向排出到发射管外。
所述检测湿度是为了确定有无水份进入发射管，若检测到湿度较高则充入气体进行降低湿度。
对于水下炮管中的气体，要受到水压的作用力Δp′：
Δp′＝ρgH (1)
其中，ρ、g、H分别是水的密度、重力加速度和水深。
对于运动着的火炮，管内气体还受到来自炮口的滞止压力Δp″：
其中，V是潜艇或航母运动速度沿炮管直径方向上的分量。
由此，本发明提供给炮管的气体表压力必须达到：
这样本发明就能保证水不会进入发射管内。
由传感器电路和压缩气体管路组成的保护装置给炮管内随时补充气体，将水阻挡在膛口之外。
炮弹点火后，弹头驱动的膛口气体以及弹头后面的火药燃气，大部分将从径向方向的侧向排气装置排出，减少了在轴线方向上气体对水体的干扰。本发明中气体从侧向排气装置排出，对水下枪炮膛口的气体射流实施相反的动作，消耗掉了气体射流的动能。
本发明的目的是这样实现的：
本发明实现了水下枪炮发射管的防水充气保护，将水阻挡在膛口之外，能减少膛口气体对水体的扰动，并且使得发射管内的炮弹可以朝任意方向发射。
本发明经实验验证非常有效，能在实战的海战武器中广泛应用。
附图说明
图1为本发明的装置结构图。
图中，1.发射管；2.炮弹；3.弹夹；4.击发装置；5.侧向排气装置；6.多功能传感器；7.压力湿度表；8.控制器；9.充气喷嘴；10.快速电磁阀；11.高压气体罐。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括安装在发射管1上的充气喷嘴9、侧向排气装置5和多功能传感器6，发射管1的入口侧连接充气喷嘴9，发射管1的出口侧连接多功能传感器6，多功能传感器6和充气喷嘴9均安装在打有通孔的发射管1的管壁上，多功能传感器6能检测发射管1内的气压和湿度。
多功能传感器6依次经压力湿度表7和控制器8后与快速电磁阀10连接，充气喷嘴9经快速电磁阀10与高压气体罐11相连接，高压气体罐11内气体经快速电磁阀10控制通过充气喷嘴9向发发射管1内填充干燥压缩气体。
通过多功能传感器6在探知管内信息之后，发射管1内的干燥压缩气体压力不小于管外水的总压，从而使得管外水份不会进入发射管1内。
发射管1的出口端周面安装有用于将炮弹2发射时将发射管1内气体排出的侧向排气装置5，侧向排气装置5的排气方向垂直于发射管1轴向方向，发射管1内的气体的绝大部分不通过发射管1出口排出而是经侧向排气装置5向侧方排放，以减少管口气体在轴线方向上对水体的扰动。
多功能传感器6、压力湿度表7、控制器8和快速电磁阀10之间用防水电缆连接，充气喷嘴9、快速电磁阀10与高压气体罐11之间使用高压管线连接的。
本发明的具体实施工作过程如下：
如图1所示，水下枪炮包括发射管1、炮弹2、弹夹3和击发装置4。
炮弹2发射前，将炮弹2放入弹夹3，通过多功能传感器6实时检测压力和湿度，把信号输送给压力湿度表7，然后控制器8打开电磁阀10，通过控制器8控制快速电磁阀10将高压气体罐11内的氮气高压气体(或压缩空气等)经充气喷嘴9注入到发射管1内，使得发射管1内的干燥压缩气体压力不小于管外水的总压。
通过击发装置4将弹夹3内的炮弹2击发，火药然后产生高温高压气体，加速弹头。炮弹2在发射管1内的发射过程中，弹头压缩管内气体，炮弹2推动发射管1内的气体形成射流，侧向排气装置5工作将气体射流主动地侧向排出到发射管1外，大部分气体在膛口从侧向排气装置中侧向排除。炮弹2弹头进入水中，开始弹道飞行。
如果连续发射炮弹，火药燃气会将水阻挡在膛口之外。一次发射过程完成后，重复上述过程，准备下次发射。