本实用新型涉及一种轻气炮发射装置，尤其是一种可调入水角度的高压轻气炮发射装置。
背景技术：
将具有一定外形的弹体以高速射入水中时，弹体周围的流场压力会迅速降低，若水压低于水的饱和蒸汽压，水就会发生汽化，形成空泡。当弹体速度足够高时，就会形成能够完全包裹弹体的空泡，称为超空泡。按照入水角度的不同，可以将弹体的入水方式分为垂直入水和倾斜入水两种，其中倾斜入水的角度不同时，实验现象会发生显著变化，为了分析角度对弹体倾斜入水超空泡实验过程中实验结果的影响，有必要设计一种可以在不同角度下发射的轻气炮装置。
轻气炮具有使用方便、可靠性和安全性高的优点，适合作为发射弹体的实验装置。其工作原理就是利用高压气体推动弹体在发射管中加速运动，一般实验用弹体的尺寸是不适合直接在发射管中发射的，因此多使用与发射管相匹配的弹托，与之一同在发射管中运动，并且在弹体从管口射出之前实现其与弹托的分离，以免弹托与弹体同时入水，对实验造成干扰。通过调节气体的气压，可以控制弹体的入水速度，管内的气压可以通过压力传感器测得。
目前，国内外对于可调角度的高压气炮应用于射弹倾斜入水超空泡实验的研究很少，并且能够发射的弹体质量小，不能满足多数情况下射弹入水超空泡实验的要求。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种结构简单、可以使用高压空气对大质量弹体进行加速，同时可以实现在不同角度下发射弹体进行入水超空泡实验的可调入水角度的高压轻气炮发射装置。
本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案：一种可调入水角度的高压轻气炮发射装置，包括储气罐及与储气罐相连通的发射机构；所述发射机构包括支撑架及轻气炮发射管，轻气炮发射管的出弹口端向下置于支撑架中，轻气炮发射管的进弹口端套接固定有气管转接头；所述气管转接头包括上转接口、下转接口及侧方转接口；气管转接头的下转接口端通过减震垫固定于支撑架的顶部；储气罐与侧方转接口之间设有依次相连的组合输气管、气动法兰球阀及连接软管；连接软管与侧方转接口之间通过法兰相连；所述组合输气管包括相互连通的多段横截面相同的刚性连接管；轻气炮发射管的出弹口端设有滑动导轨，滑动导轨包括相互平行设置的固定导轨和相互平行的移动导轨，移动导轨垂直于固定导轨且滑动连接于固定导轨上；所述固定导轨固定于支撑架上，轻气炮发射管夹设于移动导轨之间，并使移动导轨与所述侧方转接口的轴线相平行。
所述进弹口端下方的管体侧壁上设有多个长圆形通孔，该长圆形通孔沿轻气炮发射管的管体圆周设置，且使所述长圆形通孔的总面积大于轻气炮发射管管体的横截面积。
所述出弹口端上方的管体侧壁上设有多个长圆形通孔，该长圆形通孔沿轻气炮发射管的管体圆周设置，且使所述长圆形通孔的总面积大于轻气炮发射管管体的横截面积。
所述轻气炮发射管的进弹口端同轴固定于气管转接头的上转接口端。
所述气管转接头的上转接口端固定有管道缓冲器。
轻气炮发射管的出弹口端安装有炮口缓冲器。
轻气炮发射管的出弹口端设有激光测速仪；所述激光测速仪包括激光发射器和激光接收器，激光发射器和激光接收器分别位于所述出弹口端下方的两侧。
所述支撑架为伸缩式支撑架。
本实用新型的有益效果在于：
一、本实用新型提供了一种应用于射弹入水超空泡实验的轻气炮发射装置，其可操作性好，稳定性高，并且可以调整到不同发射角度，进行大质量弹体的发射。
二、优化了轻气炮发射管的进气方式，设置了减震垫和管道缓冲器，能够弱化轻气炮发射过程中产生的振动，避免了装置受到损伤。
三、采用了提前将高压气体排出的方式，可以有效防止轻气炮从出口排出高压气体。
四、采用软管连接发射机构和储气罐，以免发射机构的振动影响到储气罐，对后者造成破坏。
五、采用了气动法兰球阀作为控制高压气体通断的开关，具有较高的可靠性、可操作性、安全性。
六、在轻气炮发射管的出弹口端设置炮口缓冲器，能够及时将弹体和弹托分离开，避免弹托进入实验水域，对实验造成干扰。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型中轻气炮发射管的连接结构示意图。
图3是本实用新型中轻气炮发射管与滑动导轨的连接结构示意图。
图4是本实用新型中滑动导轨随轻气炮发射管转动时的滑动轨迹示意图。
图5是本实用新型中轻气泡发射管弹体进入时的状态示意图。
图6是本实用新型中轻气泡发射管弹体射出时的状态示意图。
图中：1-储气罐、2-组合输气管、3-法兰、4-气动法兰球阀、5-连接软管、6-弹簧式管道缓冲器、 7-气管转接头、8-减震垫、9-轻气炮发射管、10-伸缩式支撑架、11a-固定导轨、11b-移动导轨、12-炮口缓冲器、13-横梁、14-进弹口端的长圆形通孔、15-出弹口端的长圆形通孔、16-子弹、16a-弹体、16b-弹托、17-激光发射器、18-激光接收器。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式对本实用新型进行说明：
如图1-2所示:一种可调入水角度的高压轻气炮发射装置，包括储气罐1及与储气罐1相连通的发射机构；发射机构包括伸缩式支撑架10及轻气炮发射管9，其中伸缩式支撑架10具体为由伸缩机构搭建而成的框架结构，轻气炮发射管9的出弹口端向下置于伸缩式支撑架10中，出弹口端安装有炮口缓冲器12，轻气炮发射管9的进弹口端套接固定有气管转接头7；其中，气管转接头7包括上转接口、下转接口及侧方转接口；为抵消轻气炮发射时的后坐力的作用，防止装置产生大的振动，在气管转接头7的下转接口端设有减震垫8，该减震垫8固定于伸缩式支撑架10的顶部。气管转接头7的上转接口端固定有弹簧式管道缓冲器6用来减弱装置的振动，防止结构受到破坏。将轻气炮发射管9的进弹口端同轴固定于气管转接头7的上转接口端；储气罐1与侧方转接口之间设有依次相连的组合输气管2、气动法兰球阀4及连接软管5，组合输气管2、气动法兰球阀4及连接软管5之间优选通过法兰螺接在一起；连接软管5与侧方转接口之间通过法兰3相连；组合输气管2包括相互连通的多段横截面相同的刚性连接管。
轻气炮发射管9的出弹口端设有激光测速仪以测定射出的子弹16的入水时的初始速度；激光测速仪包括激光发射器17和激光接收器18，激光发射器17和激光接收器18分别位于出弹口端下方的两侧（如图5-6所示）。
如图1所示，在轻气炮发射管9的出弹口端设有滑动导轨，其中，图3示出了轻气炮发射管9与滑动导轨的连接结构：滑动导轨包括相互平行设置的固定导轨11a和相互平行的移动导轨11b，移动导轨11b垂直于固定导轨11a且滑动连接于固定导轨11a上；固定导轨11a固定于伸缩式支撑架10上，轻气炮发射管9夹设于移动导轨11b之间，并使移动导轨11b与侧方转接口的轴线相平行。
由于组合输气管2与侧方转接口之间通过法兰3相连，因此，当需要调节轻气炮发射管9的出弹口端的角度时，只需要将组合输气管2与侧方转接口之间法兰3解除紧固后，将轻气炮发射管9的出弹口端调节至预设角度，再该状态下的将气管转接头7中侧方转接口处的法兰3与组合输气管2端的法兰3重新紧固在一起即可；即轻气炮发射管9的出弹口端绕侧方转接口（或法兰3）的轴线转动，因此将移动导轨11b设置为与侧方转接口的轴线相平行，可以使移动导轨11b随着轻气炮发射管9的出弹口端的转动而在固定导轨11a上滑动（如图4所示），对轻气炮发射管9的出弹口端起到了稳固作用，同时，伸缩式支撑架10的设置可以根据轻气炮发射管9的倾斜角度对支撑架的高度作出调整，实现本实用新型在各个设计角度下正常工作。
如图5-6所示，轻气炮发射管9的进弹口端下方的管体侧壁上设有多个长圆形通孔14，该长圆形通孔14沿轻气炮发射管9的管体圆周设置，优选沿轻气炮发射管9的管体圆周设置上、下两圈长圆形通孔14，且使长圆形通孔14的总面积大于轻气炮发射管9管体的横截面积。由于轻气炮发射管9的进弹口端套接在气管转接头7中，因此，该长圆形通孔14刚好位于气管转接头7中，进弹口端下方的管体侧壁上的长圆形通孔14的设计，可以使高压气体均匀进入，能够平稳推动子弹16运动，有效防止发射机构振幅过大。
同样，在轻气炮发射管9的出弹口端上方的管体侧壁上也设有多个长圆形通孔15，该长圆形通孔15沿轻气炮发射管9的管体圆周设置，优选沿轻气炮发射管9的管体圆周设置上、下两圈长圆形通孔15。且使出弹口端的长圆形通孔15的总面积大于轻气炮发射管9管体的横截面积。出弹口端的长圆形通孔15设计能够起到提前将高压气体排出的作用，防止高压气体先于子弹16到达水面产生扰动。
本实用新型的使用方法如下：
将本实用新型的伸缩式支撑架10通过横梁13固定在实验平台上，并将储气罐1焊接在实验平台上。先关闭气动法兰球阀4并向储气罐1中通入气体，当达到所需气压后停止在进行实验时，首先装填子弹16，使子弹16能够阻挡住进弹口端下方的长圆形通孔14，此时打开气动法兰球阀4，高压气体进入气管转接头7，由于此时进弹口端的长圆形通孔14被弹托16b挡住因此高压气体不能进入轻气炮发射管9。此时再通过在轻气炮发射管9的进弹口端使用低压气体作用于子弹16上，使两者开始缓慢下落，当子弹16运动到长圆形通孔14以下时，进弹口端的长圆形通孔14打开，这时高压气体从进弹口端的长圆形通孔14进入轻气炮发射管9，并推动子弹16加速运动。当通过轻气炮发射管9出口端的炮口缓冲器12时，将子弹16的弹托16b和弹体16a分离，弹托16b留在轻气炮发射管9内，弹体16a由于惯性会从炮口射出。可优选在子弹16弹托16b的上下两端各安装一个橡胶密封圈，并选取合适的尺寸，可以取得很好的密封效果，可以在装填子弹16时使子弹16依靠静摩擦力保持在进弹口端下方的长圆形通孔14的位置。
以上内容是结合具体的优选技术方案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。