一种高速液体抛撒的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高速液体抛撒的实验装置，属于实验设备领域。将装有液体的空心弹装入炮膛内，通过在充气室内充入不同压力的氮气为所述装有液体的空心弹提供不同的出口速度，此速度作为液体抛撒的初始速度；当装有液体的空心弹在炮膛内加速至炮口后，高速碰撞撞针，带有锥角的撞针击碎壳体，内装液体抛撒而出，从而形成高速液体抛撒云团；炮口后方为实验观测区，用于观察液体云雾的喷射、加速、扩散和雾化的过程，从而完成对高速液体抛撒，液体云团发生发展的物理形态演化过程的实验研究。本发明专利技术可以真实模拟灭火航弹，除尘水雾抛撒弹，云爆弹等带有壳体且从高空中落下带有一定弹速的高速液体抛撒的实验室研究方法。

【技术实现步骤摘要】
一种高速液体抛撒的实验装置
本专利技术涉及一种高速液体抛撒的实验装置，属于实验设备领域。
技术介绍
液体云雾抛撒的研究主要应用在工业、军事、农田灌溉等领域内。液体云雾抛撒是将装有液体的装置从空中抛下，跟目标保持一定距离，引爆装置，使内装液体在爆炸力的驱动下，高速抛撒到周围的空气中。由于条件制约，采用真实抛撒装置开展高速运动液体抛撒研究很难实现。目前进行动态液体抛撒方式实验研究的主要方式有两类，一为激波管与液膜的配合(李斌.激波驱动下液体与固体颗粒的抛撒研究[D].南京理工大学,2012.)，结构如图1所示；二为两个相对的激波管将液体抛撒的速度分为轴向和径向两步分别进行加速实验(杨磊,黄中伟,韩肇元.运动状态下液体轴对称抛撒首次破碎的实验研究[J].实验力学,2007,22(2):125-130.)，结构如图2所示。上述两种已有的动态液体抛撒的主要实验方法存在以下三个方面的不足：(1)液体径向抛撒速度低，利用水平激波管轰击液膜的抛撒方式中液膜落速只有几m/s，利用大小两台激波管的相对液体抛撒方式，液体径向速度也只有几十m/s；(2)液体抛撒的截面有限，采用水幕或环装喷嘴的液体径向抛撒方式，抛撒液体较薄，相当于一个面状的而非体状的液体抛撒，虽然对于液体抛撒机理研究有着重要的意义，但是对于高速液体抛撒整个云雾场的发生发展的过程研究存在着一定的局限性。(3)持续性和稳定性上较差，该两种实验方法都是采用激波管驱动液体抛撒的径向气流，对于能否在径向上持续喷出水雾无法保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高速液体抛撒的实验装置，该方法利用驱动装置驱动液体弹丸作为高速液体的抛撒装置，撞针机构作为液体弹丸的破碎装置，从而构成高速液体抛撒物理形态研究的实验系统。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：一种高速液体抛撒的实验装置，包括：充气室、释放机构、炮膛、撞针、撞针固定杆、防护罩、高速摄像机和装有液体的空心弹。充气室与炮膛固定连接；释放机构位于充气室上，当充气室中的压力达到预设值时，气体通过释放机构高速排出；装有液体的空心弹置于炮膛内，且紧靠充气室；撞针通过撞针固定杆固定在实验板上；所述撞针与炮膛出口保持距离；防护罩位于炮膛出口处，以防止物体飞溅伤人；高速摄像机用来观察液体云雾的喷射、加速、扩散和雾化的过程；所述装有液体的空心弹以有机玻璃为壳体，内装实验用液体；所述撞针与炮膛出口是距离与所述装有液体的空心弹的弹体长度相同；所述撞针带有锥角；整个实验过程如下：将装有液体的空心弹装入炮膛内，通过在充气室内充入不同压力的氮气为所述装有液体的空心弹提供不同的出口速度，此速度作为液体抛撒的初始速度；当装有液体的空心弹在炮膛内加速至炮口后，高速碰撞撞针，带有锥角的撞针击碎壳体，内装液体抛撒而出，从而形成高速液体抛撒云团；炮口后方为实验观测区，用于观察液体云雾的喷射、加速、扩散和雾化的过程，从而完成对高速液体抛撒，液体云团发生发展的物理形态演化过程的实验研究。有益效果1、本专利技术的一种高速液体抛撒的实验装置，可以真实模拟灭火航弹，除尘水雾抛撒弹，云爆弹等带有壳体且从高空中落下带有一定弹速的高速液体抛撒的实验室研究方法；2、本专利技术的一种高速液体抛撒的实验装置，克服目前高速液体抛撒的径向速度小，面状的而非体状的液体抛撒的问题，可以更加客观真实的反映出液体云团从破碎到喷射而出以及整个云团的发生发展过程，为后续的云雾参数的提取、研究云团运动发展提供了数据源。附图说明图1为水平激波抛撒系统；图2为双激波管组合抛撒示意图；图3为本实施例1的高速抛洒模拟实验系统构成示意图；图4为撞针直径35mm锥角90°在290m/s条件下的液体抛撒的物理形态演化图；其中，1—充气室、2—释放机构、3—炮膛、4—撞针、5—撞针固定杆、6—防护罩、7—高速摄像机、8—装有液体的空心弹。具体实施方式为了更好的说明本专利技术的目的和优点，下面结合附图和实例对
技术实现思路
做进一步说明。实施例1一种高速液体抛撒的实验装置，如图3所示，包括：充气室1、释放机构2、炮膛3、撞针4、撞针固定杆5、防护罩6、高速摄像机7和装有液体的空心弹8。充气室1与炮膛3固定连接；释放机构2位于充气室1上，当充气室1中的压力达到预设值时，气体通过释放机构2高速排出；装有液体的空心弹8置于炮膛3内，且紧靠充气室1；撞针4通过撞针固定杆5固定在实验板上；所述撞针4与炮膛3出口保持距离；防护罩6位于炮膛3出口处，以防止物体飞溅伤人；高速摄像机7用来观察液体云雾的喷射、加速、扩散和雾化的过程；所述装有液体的空心弹8以有机玻璃为壳体，内装实验用液体；所述撞针4与炮膛3出口是距离与所述装有液体的空心弹8的弹体长度相同；所述撞针4带有锥角；整个实验过程如下：将装有液体的空心弹8装入炮膛3内，通过在充气室1内充入不同压力的氮气为所述装有液体的空心弹8提供不同的出口速度，此速度作为液体抛撒的初始速度；当装有液体的空心弹8在炮膛3内加速至炮口后，高速碰撞撞针4，带有锥角的撞针4击碎壳体，内装液体抛撒而出，从而形成高速液体抛撒云团；炮口后方为实验观测区，用于观察液体云雾的喷射、加速、扩散和雾化的过程，从而完成对高速液体抛撒，液体云团发生发展的物理形态演化过程的实验研究。实验案例：空心弹丸为60mm长，直径37mm的圆柱形有机玻璃弹体，内装27g酒精；弹体出炮口速度为290m/s；撞针4锥角90°，直径35mm；高速摄影拍摄帧数为5000fps，快门速度为10us。实验结果如图4所示，可以看到，液体弹丸撞击击针瞬间，壳体破裂，内装液体喷射而出，由于弹体碎裂以及液体喷出是在高速运动状况下发生，所以整个液体团的形状并不会象静抛实验那样，液体喷射只沿着径向抛撒。整个液体团会在沿着径向扩展的同时，保持着轴向的速度前进，此阶段针状射流，云团边缘都比较清晰，表面此阶段液体主要还是以射流和块状存在，此形态保持到大概2.8ms前后，随后液体云团边缘开始变得模糊，表明此时液气界面开始失稳，先期细小射流开始进一步破碎为微小雾粒，这之后空气进一步融入液体团中，液气界面之间形成涡流，液体云团雾化，湍流现象明显加剧，云雾扩张速度已经明显滞缓，且此阶段的持续时间较长。从首次破碎二次破碎的观点划分的话，液体云团由锐利的边缘变为模糊，是两者的转折点(此案例的转折点在2.8ms前后)。从实验结果可以清晰的观察高速液体喷射以及液体云团的发展状况，真实模拟了带有壳体且从高空中落下带有一定弹速的高速液体抛撒的实验室机理性研究。以上所述的具体描述，对专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限定本专利技术的保护范围，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速液体抛撒的实验装置，其特征在于：包括：充气室、释放机构、炮膛、撞针、撞针固定杆、防护罩、高速摄像机和装有液体的空心弹；充气室与炮膛固定连接；释放机构位于充气室上，当充气室中的压力达到预设值时，气体通过释放机构高速排出；装有液体的空心弹置于炮膛内，且紧靠充气室；撞针通过撞针固定杆固定在实验板上；所述撞针与炮膛出口保持距离；防护罩位于炮膛出口处，以防止物体飞溅伤人；高速摄像机用来观察液体云雾的喷射、加速、扩散和雾化的过程。

【技术特征摘要】
1.一种高速液体抛撒的实验装置，其特征在于：包括：充气室、释放机构、炮膛、撞针、撞针固定杆、防护罩、高速摄像机和装有液体的空心弹；充气室与炮膛固定连接；释放机构位于充气室上，当充气室中的压力达到预设值时，气体通过释放机构高速排出；装有液体的空心弹置于炮膛内，且紧靠充气室；撞针通过撞针固定杆固定在实验板上；所述撞针与炮膛出口保持距离；防护罩位于炮膛出口处，以防止物体飞溅伤人；高速摄像机用来观察液体云雾的喷射、加速、扩散和雾化的过程。2.如权利要求1所述的一种高速液体抛撒的实验装置，其特征在于：所述装有液体的空心弹以有机玻璃为壳体，内装实验用液体。3.如权利要求1所述的一种高速液体抛撒的实验装置，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永强，高崧山，张奇，冯治建，刘长林，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11