一种二氧化碳相变膨胀发射装置及使用方法与流程

本发明属于侵彻与防护技术领域，特别涉及一种二氧化碳相变膨胀发射装置及使用方法。

背景技术：

在侵彻与防护技术领域，通常要涉及弹体的侵彻破坏能力试验、防护材料的防护性能试验，此类试验需要对弹体进行赋能加速，让其具有一定的能动速度，以对防护、试验材料进行侵彻，观测侵彻后的效果如弹体的剩余速度、弹体的形变情况、防护及试验材料的损伤和形变情况，进而研究弹体的侵彻破坏能力或防护、试验材料的防护能力。

现有的技术途径均采用传统的弹药技术，即利用烟火药、发射药瞬间释能，在枪管、炮管膛内形成高压气流加速弹体沿枪管、炮管高速运动，达到预期的能动速度。

现有的弹药技术较为成熟，但存在如下问题：

一是烟火药、发射药、枪弹、炮弹均属于严格管控物件，其购买、储存、运输要求很高，需要的资质或条件不是一般教学、研究单位或个人所能满足的；

二是每次试验用枪、用炮、用弹都需要申请、审批，或是长途跋涉往具有相关试验条件的单位开展试验，严重影响试验效率，甚至造成科研进度延误；

三是枪弹、炮弹、发射用枪和炮一旦丢失、遗失、被盗流向社会便形成严重的公共安全隐患，若被不法分子甚至是恐怖分子利用，后果不堪设想。

据此，发明设计“一种二氧化碳相变膨胀发射装置及使用方法”，能够很好地解决现有发射技术资质要求高、审批过程长及安全隐患多的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：一是使用非发射药类物质作为发射能源；二是实现发射过程可靠控制；三是实现常规发射试验功能。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：

一种二氧化碳相变膨胀发射装置，所述二氧化碳相变膨胀发射装置由试验平台、控制装置、相变膨胀装置、发射装置、测试装置、试验弹体、试验弹体回收装置组成。

所述试验平台作为相变膨胀装置、发射装置的承载平台，可以是固定的浇筑件或是可移动的部件或是可拆卸的部件。

所述控制装置根据试验的指令即时对相变膨胀装置发出激发电能，激发电能是电流或是电压或是脉冲信号，进而使相变膨胀装置发生作用，控制装置是有线电能激发装置或是无线遥控电能激发装置。

所述相变膨胀装置接受控制装置的激发电能，内装的液态二氧化碳产生相变，瞬间产生高压、高速气流，进入发射装置膨胀做功，进而加速试验弹体产生高速沿发射装置内膛射出。

所述发射装置用以接受相变膨胀装置产生的高压、高速气流，并为试验弹体提供发射导管，以使试验弹体产生高速。

所述测试装置可以是相机、高速摄影仪器、分贝仪器、定位仪器及其组合，用以测定记录试验弹体的速度、加速度、空间位置、形变、姿态数据。

所述试验弹体置于发射装置内膛合适位置，根据试验需要定制成一定的尺寸、形状、结构、重量，材质可以是金属、合金、陶瓷、玻璃、混凝土、纤维材料、复合材料及其组合。

所述试验弹体回收装置用以回收直接从发射装置中射出的试验弹体，或对防护试验材料侵彻后的试验弹体起到缓冲耗能的作用，根据试验需要定制成一定的尺寸、形状，材质可以是沙、土、水、橡胶、胶状物、各类复合材料、多种材料的组合物。

所述相变膨胀装置由信号连接线、充气端、主管体、出气端、破裂片、发热器、液态二氧化碳组成。

所述信号连接线用于接收控制装置的电能信号。

所述充气端为金属或合金件，螺纹连接于主管体，充气端上设置有充装孔，用于充装液态二氧化碳，具有密封功能。

所述主管体为金属件或合金件，用于储存液态二氧化碳。

所述出气端为金属件或合金件，螺纹连接于主管体，设置有出气孔，用于泄放液态二氧化碳相变产生的高压气体，具有密封功能。

所述破裂片为金属件或合金件或复合材料件，通过出气端的螺纹旋紧作用固定在主管体端部内侧，液态二氧化碳发生相变前起到密封作用，发生相变后当主管体内压力超过破裂片的抗力阈值时，破裂片破裂，高压气体泄出。

所述发热器为化工药剂制品或电能或电磁加热装置，在一定电能激发作用下能够瞬间或快速放出大量热，以使液态二氧化碳发生相变。

一种二氧化碳相变膨胀发射装置的使用方法，使用前述的二氧化碳相变膨胀发射装置进行发射试验，包含以下步骤：

第一步，根据试验需要选用或定制恰当规格的试验弹体、发射装置。

第二步，针对已确定的试验弹体、发射装置，选用相变膨胀装置，根据需要可以使用单个相变膨胀装置，将单个相变膨胀装置通过螺纹、法兰与发射装置进行可靠连接；也可同时使用多个相变膨胀装置，各相变膨胀装置均通过螺纹、法兰与发射装置进行可靠连接。

第三步，对相变膨胀装置进行充装作业，即充装入液态二氧化碳并旋紧充气端、出气端以密封。

第四步，固定好发射装置于试验平台，放入试验弹体，设置好测试装置、试验弹体回收装置，若进行防护、试验材料侵彻试验，应设置好防护、试验材料以满足试验要求。

第五步，将相变膨胀装置的出气端连接于发射装置设置有试验弹体的端部，确保连接牢固、密封。

第六步，连接好相变膨胀装置的信号连接线至控制装置，若使用单个装置，即采用单次激发；若同时使用多个装置，根据需要可以同时激发，也可按照一定时间序列逐个激发。

第七步，做好人员、设备防护工作，清理试验场地，做好激发准备。

第八步，根据试验指令进行激发。

与现有技术相对，本发明具有如下优点：

1.使用非发射药类物质作为发射能源；

2.实现了发射过程可靠控制；

3.实现了常规发射试验功能。

附图说明

图1为二氧化碳相变膨胀发射装置组成示意图；

图2为相变膨胀装置结构示意图。

附图标号说明：

1-试验平台；2-控制装置；3-相变膨胀装置；4-发射装置；5-测试装置；6-试验弹体；7-试验弹体回收装置；8-信号连接线；9-充气端；10-主管体；11-出气端；12-破裂片；13-发热器；14-液态二氧化碳；15-充装孔；16-出气孔。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2所示，一种二氧化碳相变膨胀发射装置，所述二氧化碳相变膨胀发射装置由试验平台1、控制装置2、相变膨胀装置3、发射装置4、测试装置5、试验弹体6、试验弹体回收装置7组成。

所述试验平台1作为相变膨胀装置3、发射装置4的承载平台，可以是固定的浇筑件或是可移动的部件或是可拆卸的部件。

所述控制装置2根据试验的指令即时对相变膨胀装置3发出激发电能，激发电能是电流或是电压或是脉冲信号，进而使相变膨胀装置3发生作用，控制装置2是有线电能激发装置或是无线遥控电能激发装置。

所述相变膨胀装置3接受控制装置2的激发电能，内装的液态二氧化碳14产生相变，瞬间产生高压、高速气流，进入发射装置4膨胀做功，进而加速试验弹体6产生高速沿发射装置4内膛射出。

所述发射装置4用以接受相变膨胀装置3产生的高压、高速气流，并为试验弹体6提供发射导管，以使试验弹体6产生高速。

所述测试装置5可以是相机、高速摄影仪器、分贝仪器、定位仪器及其组合，用以测定记录试验弹体6的速度、加速度、空间位置、形变、姿态数据。

所述试验弹体6置于发射装置4内膛合适位置，根据试验需要定制成一定的尺寸、形状、结构、重量，材质可以是金属、合金、陶瓷、玻璃、混凝土、纤维材料、复合材料及其组合。

所述试验弹体回收装置7用以回收直接从发射装置4中射出的试验弹体6，或对防护试验材料侵彻后的试验弹体6起到缓冲耗能的作用，根据试验需要定制成一定的尺寸、形状，材质可以是沙、土、水、橡胶、胶状物、各类复合材料、多种材料的组合物。

所述相变膨胀装置3由信号连接线8、充气端9、主管体10、出气端11、破裂片12、发热器13、液态二氧化碳14组成。

所述信号连接线8用于接收控制装置2的电能信号。

所述充气端9为金属或合金件，螺纹连接于主管体10，充气端9上设置有充装孔15，用于充装液态二氧化碳14，具有密封功能。

所述主管体10为金属件或合金件，用于储存液态二氧化碳14。

所述出气端11为金属件或合金件，螺纹连接于主管体10，设置有出气孔16，用于泄放液态二氧化碳14相变产生的高压气体，具有密封功能。

所述破裂片12为金属件或合金件或复合材料件，通过出气端11的螺纹旋紧作用固定在主管体10端部内侧，液态二氧化碳14发生相变前起到密封作用，发生相变后当主管体10内压力超过破裂片12的抗力阈值时，破裂片12破裂，高压气体泄出。

所述发热器13为化工药剂制品或电能或电磁加热装置，在一定电能激发作用下能够瞬间或快速放出大量热，以使液态二氧化碳14发生相变。

一种二氧化碳相变膨胀发射装置的使用方法，使用前述的二氧化碳相变膨胀发射装置进行发射试验，包含以下步骤：

第一步，根据试验需要选用或定制恰当规格的试验弹体6、发射装置4。

第二步，针对已确定的试验弹体6、发射装置4，选用相变膨胀装置3，根据需要可以使用单个相变膨胀装置3，将单个相变膨胀装置3通过螺纹、法兰与发射装置4进行可靠连接；也可同时使用多个相变膨胀装置3，各相变膨胀装置3均通过螺纹、法兰与发射装置4进行可靠连接。

第三步，对相变膨胀装置3进行充装作业，即充装入液态二氧化碳14并旋紧充气端9、出气端11以密封。

第四步，固定好发射装置4于试验平台1，放入试验弹体6，设置好测试装置5、试验弹体回收装置7，若进行防护、试验材料侵彻试验，应设置好防护、试验材料以满足试验要求。

第五步，将相变膨胀装置3的出气端11连接于发射装置4设置有试验弹体6的端部，确保连接牢固、密封。

第六步，连接好相变膨胀装置3的信号连接线8至控制装置2，若使用单个装置，即采用单次激发；若同时使用多个装置，根据需要可以同时激发，也可按照一定时间序列逐个激发。

第七步，做好人员、设备防护工作，清理试验场地，做好激发准备。

第八步，根据试验指令进行激发。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。