一种冰球水炮发射装置及发射方法与流程

1.本发明属于高压流体输送技术领域，具体一种冰球水炮发射装置及发射方法。


背景技术：

2.水炮是一种通过高压喷射水介质、能够远距离扑灭火灾的消防系统，也可兼作船舶软武器。水炮系统现广泛应用于海警船、海事船等公务船，是公务船实施执法打击的重要软武器，向被执法船只打入大量海水而使其丧失机动性来实施驱赶或登船执法。
3.索马里部分海域有中国等国家海军护航，相对安全，但远洋运输船在其它大部分没有护航的海域航行时，危险依然存在。在西非、几内亚湾、南菲律宾、马六甲海峡及各海域外锚地，海盗和恐怖组织的活动依然猖獗，当远洋运输船航行在危险水域时，为保护船员和货物安全，避免遭到海盗攻击和非法登船袭扰，部分航运公司在运输重要货物时雇佣保安公司上船进行保护，但代价高昂，且只能保证本次运输的安全。为使远洋运输船在不违反国际法和途经港口所在地法律的前提下，获得长期的自我防护能力，急需提高船舶自身防御能力。水炮是一种非杀伤性武器，其意义在于干扰船只正常航行表示抗议或有意驱离，对船只没有实际威胁，因此远洋运输船将水炮作为的自身防御武器的首选。
4.现有的水炮存在有效射程短(一般为70m～180m)、杀伤力太低、威慑力低的缺点，无法满足公务船的执法要求及远洋运输船的自身防御能力要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种有效射程远、具有一定杀伤力和威慑力的冰球水炮发射装置及发射方法。
6.本发明所采用的技术方案是：
7.一种冰球水炮发射装置，其包括锥形炮管、垂直转向头、s型立体弯管、水平转向头、水炮底座、弹尾形整流器、冰球捕捉器；
8.锥形炮管通过垂直转向头与s型立体弯管的出口连接，s型立体弯管的进口通过水平转向头与水炮底座连接；
9.所述弹尾形整流器、冰球捕捉器从前往后依次安设在锥形炮管内；
10.所述垂直转向头由垂直转动伺服驱动电机驱动，实现冰球水炮发射装置的快速俯仰；
11.所述水平转向头由水平转动伺服驱动电机驱动，实现冰球水炮发射装置的水平旋转；
12.所述水炮底座分别与水炮主水流管路、冰球输送管路连接；冰球输送管路通过冰球输送阀与冰球高压输送水管路连接；水炮主水流管路与高压输送水管路连接。
13.更进一步的方案是，所述锥形炮管从进口到出口依次变小。
14.更进一步的方案是，所述弹尾形整流器包括中心导向管和环设在中心导向管上的矩形整流片。
15.更进一步的方案是，所述矩形整流片比中心导向管长，且所述矩形整流片朝进口方向伸出后嵌入冰球捕捉器的卡槽中，即，弹尾形整流器通过嵌套结构(类似花键连接)固定在冰球捕捉器的前端。
16.更进一步的方案是，所述矩形整流片有4个，均布在中心导向管上，并与冰球捕捉器上的刀型整流片相对应。
17.更进一步的方案是，所述冰球捕捉器通过固定法兰安装在锥形炮管入口处，其包括中心管、刀型整流片；所述中心管外表面设有与矩形整流片相适配的卡槽；所述刀型整流片有多个，按周向均匀固定在中心管外表面径向方向上。
18.更进一步的方案是，为了降低水炮流体损失，矩形整流片数量不与冰球捕捉器保持一致(矩形整流片数量比刀型整流片数量少)，4根整流片与冰球捕捉器的整流片对齐。
19.更进一步的方案是，所述刀型整流片有8根。
20.更进一步的方案是，为避免冰球卡滞，刀型整流片间最大距离应小于冰球直径，冰球在刀型整流片的导向作用下进入中心管，水流主要从中心管外部空间(刀型整流片间)通过，并推动冰球向前运动。
21.更进一步的方案是，冰球输送管路斜插入水炮底座管壁中；为了降低流动阻力，冰球输送管路为s形；为了降低冰球输送管路对水炮内流场的影响，冰球输送管路内部末端轴线应与水炮底座轴线重合。
22.更进一步的方案是，所述冰球输送管路内水压高于水炮底座内部的水压。
23.更进一步的方案是，冰球输送阀为球阀；水炮底座通过法兰与水炮主水流管路连接。
24.本发明还提供一种采用上述冰球水炮发射装置进行冰球水炮发射的方法，其包括如下步骤：
25.通过垂直转动伺服驱动电机、水平转动伺服驱动电机将冰球水炮发射装置进行俯仰和水平旋转操作，使锥形炮管对准目标；
26.需要使用冰球时，开启冰球输送阀，冰球在高压输送水的作用下，通过冰球输送管路进入水炮底座中；冰球在水炮底座内流体的推动下，依次通过s型立体弯管、冰球捕捉器，进入弹尾形整流器内部流道中，最后在锥形炮管内流体的高压头作用下从锥形炮管口射出；
27.无需使用冰球时，关闭冰球输送阀，冰球水炮发射装置直接射出高压水柱。
28.本发明的有益效果在于：
29.既可以发射水柱也可以发射冰球(采用高压水输送冰球)，具备水柱打击与冰球打击两种工作模式；单独发射水柱时，与传统水炮差别不大；发射冰球时，海水携带冰球同时从炮口喷出，由于冰球为固态球体，不会像水柱那样发散，其有效射程更远、打击力更强，大大增强水炮威力，确保了执法船的执法力度和远洋运输船的自身防御能力；
30.锥形炮管内设置弹尾形整流器和冰球捕捉器，以降低炮体内部流体的紊流程度，提高水柱成束性，并将冰球约束在炮管中心处，提高冰球的打击力及命中率；
31.冰球捕捉器具有整流和捕捉冰球的双重作用；
32.由于设置了冰球捕捉器和弹尾形整流器，本发明的水柱成束性较常规水炮更好；当选择冰球打击时，冰球在高压输送水的作用下进入主水流中，冰球和水一起进入锥形炮
管，冰球在冰球捕捉器的作用下从主水流中分离出来、进入中心导向管内，冰球在主水流的高压头作用下射出炮管，与水柱打击相比，冰球具有高射程和高打击力的特征。
附图说明
33.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
34.图1是冰球水炮发射装置的结构示意图；
35.图2是锥形炮管、垂直转向头、s型立体弯管、水平转向头的连接结构示意图；
36.图3是冰球捕捉器的正视结构示意图；
37.图4是冰球捕捉器的侧视结构示意图；
38.图5是弹尾形整流器的正视结构示意图；
39.图6是弹尾形整流器的侧视结构示意图；
40.图中：1-冰球；2-锥形炮管；3-弹尾形整流器；4-冰球捕捉器；5-垂直转向头；6-s型立体弯管；7-水平转向头；8-水平转动伺服驱动电机；9-垂直转动伺服驱动电机；10-水炮底座；11-冰球输送管路；12-冰球输送阀；13-刀型整流片；14-中心管；15-固定法兰；16-矩形整流片；17-中心导向管。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.实施例1
43.参见图1-图6，冰球水炮发射装置是在常规水炮的基础上进行改进设计而成，其包括锥形炮管2、垂直转向头5、s型立体弯管6、水平转向头7、水炮底座10、弹尾形整流器3、冰球捕捉器4。锥形炮管2通过垂直转向头5与s型立体弯管6的出口连接，s型立体弯管6的进口通过水平转向头7与水炮底座10连接。弹尾形整流器3、冰球捕捉器4从前往后依次安设在锥形炮管2内。垂直转向头5由垂直转动伺服驱动电机9驱动，实现冰球水炮发射装置的快速俯仰；水平转向头7由水平转动伺服驱动电机8驱动，实现冰球水炮发射装置的水平旋转。水炮底座10分别与水炮主水流管路、冰球输送管路11连接；冰球输送管路11通过冰球输送阀12与冰球高压输送水管路连接；水炮主水流管路与高压输送水管路连接。本实施例中，冰球输送管路11斜插入水炮底座10管壁中；为了降低流动阻力，可将冰球输送管路11设计为s形；为了降低冰球输送管路对水炮内流场的影响，冰球输送管路11内部末端轴线与水炮底座10轴线重合。
44.冰球捕捉器4通过固定法兰15安装在锥形炮管2进口处，其包括中心管14、8根刀型整流片13，刀型整流片13与固定法兰15焊接连接。中心管14外表面设有与弹尾形整流器3的矩形整流片16相适配的卡槽；8根刀型整流片13按周向均匀固定在中心管14外表面径向方向上。冰球1在刀型整流片13的导向作用下进入中心管14，水流推动冰球1在中心管14内向前运动。
45.为避免冰球卡滞，可以使刀型整流片间最大距离小于冰球1直径，冰球1在刀型整流片13的导向作用下进入中心管14，水流主要从刀型整流片间13通过，并推动冰球1向前运
动。
46.弹尾形整流器3包括中心导向管17和均匀环设在中心导向管17上的4根矩形整流片16。矩形整流片16比中心导向管17长，且矩形整流片16朝锥形炮管2进口方向伸出中心导向管17后嵌入到冰球捕捉器4的卡槽中，使弹尾形整流器3通过嵌套结构固定在冰球捕捉器4的前端。水流主要从中心导向管17外部空间(矩形整流片16间)通过，并推动冰球1在中心导向管17内向前运动。
47.矩形整流片数量不与冰球捕捉器保持一致是为了降低水炮流体损失。本实施例中，4个矩形整流片16与4根刀型整流片间13一一对应(对齐)。
48.本实施例中，锥形炮管2从进口到出口依次变小，即从前端到后端逐渐增大。冰球输送管路11内水压高于水炮底座10内部的水压。冰球输送阀12为球阀；水炮底座10通过法兰与水炮主水流管路连接。
49.实施例2
50.一种采用上述冰球水炮发射装置进行冰球水炮发射的方法，其包括如下步骤：
51.通过垂直转动伺服驱动电机、水平转动伺服驱动电机将冰球水炮发射装置进行俯仰和水平旋转操作，使锥形炮管对准目标；
52.需要使用冰球时，开启冰球输送阀，冰球在高压输送水的作用下，通过冰球输送管路进入水炮底座中；冰球在水炮底座内流体的推动下，依次通过s型立体弯管、冰球捕捉器，进入弹尾形整流器内部流道中，最后在锥形炮管内流体的高压头作用下从锥形炮管口射出；
53.无需使用冰球时，关闭冰球输送阀，冰球水炮发射装置直接射出高压水柱。
54.本发明对水炮内部流道进行改进型设计，改善水柱成束性，提高水炮射程；增加冰球打击手段，海水携带冰球同时从水炮口喷出，由于冰球为固体，具有更大的惯性，且不会像水柱那样发散，有效射程更远，打击力更强。
55.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。