一种多级传动的小扰动高速出冰试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于破冰技术领域，具体涉及一种多级传动的小扰动高速出冰试验装置及方法。本发明专利技术采用多级传动方式，先利用高压气体加速冲击弹体，而后通过能量转换系统将冲击弹体的动能瞬间传递给试验弹体，实现冲击弹体加速过程和试验弹体发射过程空间上的分离，不仅能有效避免高压气体、机械弹射等直接加速试验弹体方式对水体和冰板带来的扰动，还能允许加速段长度有较大拓展空间，显著提高试验弹体出射速度，同时本发明专利技术在试验过程中能灵活控制弹体出射深度、出射速度、弹体和冰板形状尺寸等参数，有利于开展冰下高速弹体冲击破冰多工况试验。

【技术实现步骤摘要】
一种多级传动的小扰动高速出冰试验装置及方法
本专利技术属于破冰
，具体涉及一种多级传动的小扰动高速出冰试验装置及方法。
技术介绍
北极地区是亚欧北美三洲的地域中心，从极地到达三大洲内各大国的距离都较其他地区大为缩短。同时北极地区海面常年被冰雪覆盖，水下航行器在极地冰区航行时被广袤的海冰保护着。因此，研究水下结构物从冰区下快速突破冰层出射的跨介质运动意义重大。水下航行器在极地冰区需要出冰作业时通常先让其上浮冲破冰面，而后在清理水下航行器上表面及周边海冰，保证航行器安全之后再进行后续作业。整个过程需要经历上浮破冰、清理碎冰、执行任务、加载下沉这四个阶段。作业过程时间漫长，操作繁琐，目标明显，且水下航行器在上浮破冰过程中壳体薄弱部位容易发生损坏。采用冰下直接释放特制弹体，让弹体高速冲破冰层后直接升空能大大简化弹体跨介质出射流程，提高水下航行器执行出冰发射作业时的安全性。然而冰下弹体高速冲击破冰的跨介质过程涉及复杂的冰-水-结构物耦合问题，作用过程极其复杂。现阶段尚未见到模拟冰下弹体高速冲击破冰的试验装置。r>
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种多级传动的小扰动高速出冰试验装置，其特征在于：包括冲击弹体加速系统、能量转换系统和高速破冰试验环境设备；所述的高速破冰试验环境设备包括试验箱和弹体回收装置；所述的冲击弹体加速系统包括空气压缩机；所述的空气压缩机的输出端与高压气舱的进气管连接；所述的高压气舱的出气管与冲击弹仓的输入端连接，在出气管上设有气阀；所述的冲击弹仓的上端开设有弹体填装窗口，弹体填装窗口的大小与冲击弹体适配；所述的冲击弹仓的发射端与加速直管的起始端连接；所述的加速直管的末端与加速弯管的下端连接；所述的能量转换系统包括撞击管和排气管；所述的排气管下端与加速弯管的上端连接，在排气管周向均匀分布有排气孔；所述的撞击管下端...

【技术特征摘要】
1.一种多级传动的小扰动高速出冰试验装置，其特征在于：包括冲击弹体加速系统、能量转换系统和高速破冰试验环境设备；所述的高速破冰试验环境设备包括试验箱和弹体回收装置；所述的冲击弹体加速系统包括空气压缩机；所述的空气压缩机的输出端与高压气舱的进气管连接；所述的高压气舱的出气管与冲击弹仓的输入端连接，在出气管上设有气阀；所述的冲击弹仓的上端开设有弹体填装窗口，弹体填装窗口的大小与冲击弹体适配；所述的冲击弹仓的发射端与加速直管的起始端连接；所述的加速直管的末端与加速弯管的下端连接；所述的能量转换系统包括撞击管和排气管；所述的排气管下端与加速弯管的上端连接，在排气管周向均匀分布有排气孔；所述的撞击管下端与排气管上端连接，撞击管的上端穿过试验箱底部并与布置在试验箱内部的试验弹体出射管连接；所述的撞击管与试验弹体出射管轴向中空并连通，在撞击管内部设有传动杆和缓冲弹簧；所述的传动杆下端设置在排气管上方，传动杆上端延伸至试验弹体出射管内；所述的缓冲弹簧整体套在传动杆上，缓冲弹簧上端与撞击管内侧顶部连接；所述的试验箱内部设有深度尺，深度尺布置在试验弹体出射管的侧方；所述的试验箱上端开口并与弹体回收装置连接。


2.根据权利要求1所述的一种多级传动的小扰动高速出冰试验装置，其特征在于：所述的传动杆下端为直径略小于撞击管内径且略大于缓冲弹簧直径的圆盘，传动杆中间为直径略小于试验弹体出射管内径的圆杆，传动杆上端为直径略大于试验弹体出射管内径的半球，传动杆与试验弹体出射管内壁之间设有防止漏水漏气的油膜；所述的传动杆下端圆盘与缓冲弹簧之间的距离大于试验弹体出射管的管内深度。


3.根据权利要求1或2所述的一种多级传动的小扰动高速出冰试验装置，其特征在于：所述的试验箱顶部为锥形顶盖，锥形顶盖上端开口；所述的弹体回收装置包括弹体导向管、弹体出管和弹体缓冲桶；所述的弹体导向管为弯管，弹体导向管一端与锥形顶盖上端的开口连接，另一端与弹体出管上端连接；所述的弹体出管为直管；所述的弹体缓冲桶布置在弹体出管下方，在弹体缓冲桶内添有缓冲材料。


4.根据权利要求1或2所述的一种多级传动的小扰动高速出冰试验装置，其特征在于：所述的试验箱前侧靠近底部位置开有观察窗并安装有防爆玻璃；所述的防爆玻璃四周设置有暖风风道，暖风风道内侧均匀分布有暖风口；所述的暖风风道上方设有暖风机，暖风机通过暖风管与暖风风道连接；所述的试验箱侧边靠近中上部位置设有试验箱门，试验箱内侧底部设有水下磁吸支座。


5.根据权利要求3所述的一种多级传动的小扰动高速出冰试验装置，其特征在于：所述的试验箱前侧靠近底部位置开有观察窗并安装有防爆玻璃；所述的防爆玻璃四周设置有暖风风道，暖风风道内侧均匀分布有暖风口；所述的暖风风道上方设有暖风机，暖风机通过暖风管与暖风风道连接；所述的试验箱侧边靠近中上部位置设有试验箱门，试验箱内侧底部设有水下磁吸支座。


6.一种多级传动的小扰动高速出冰试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：搭建多级传动的小扰动高速出冰试验装置；
所述的多级传动的小扰动高速出冰试验装置包括冲击弹体加速系统、能量转换系统和高速破冰试...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪宝玉，陈自旺，狄少丞，周朔，傅昱晓，张凡，雷建奇，席汝一，张新田，谭浩，钟凯，谢永志，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23