用于超空泡自由飞试验的自动通气结构及超空泡缩比模型制造技术

本发明专利技术提供了一种用于超空泡自由飞试验的自动通气结构及超空泡缩比模型，该结构包括通气阀和单向阀，通气阀包括阀门前段、阀门后段、撞针仓、密封件、撞针、第一和第二密封圈，撞针仓包括呈阶梯状设置的第一撞针仓段和第二撞针仓段，撞针仓具有限流孔和撞针容纳孔，撞针容纳孔与限流孔相连通；撞针包括第一撞针段、第二撞针段和撞针轴环，撞针可移动地设置在撞针容纳孔内，第一撞针段具有沿径向设置第一泄压孔，第二撞针段具有沿轴向设置的第二泄压孔，第二泄压孔分别与第一泄压孔和撞针容纳孔相连通，第一和第二密封圈间隔设置在第二撞针段上。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中通气结构的安全可靠性差且难以重复利用的技术问题。的技术问题。的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
用于超空泡自由飞试验的自动通气结构及超空泡缩比模型


[0001]本专利技术涉及超空泡自由飞试验模型设计
，尤其涉及一种用于超空泡自由飞试验的自动通气结构及超空泡缩比模型。

技术介绍

[0002]采用超空泡技术可大幅度降低水下航行阻力，将航行速度从50节提高到200节以上，而主动通气是维持稳定空泡流型的重要手段。
[0003]超空泡缩比模型自由飞试验是了解超空泡流场参数、流体动力以及弹道特性的最直接、最经济的手段，但是，试验模型需要在不依赖任何外部设备的条件下完成自动通气，其特点在于：1)试验前将高压气体充填于模型内，结构安全可靠，模型发射前高压气体可稳定地长时间密封存储，模型振动、碰撞等操作不会导致阀门误触发；2)模型发射时间约为100毫秒，通气阀门需在此时间段内自动导通，保持通气状态直至试验结束。对于高压气体的存储方法国内外部分试验采取了以模型壳体为储气仓的策略，但对模型强度、加工能力等提出了较高要求，且在试验过程中模型易破坏，难以实现重复利用，存在较高的安全风险。针对高压气体试验前密封保存、试验过程快速导通的难题，相关试验提出了利用空化器触水阶段的冲击力产生缝隙导通气体，但空化器结构发生变化，对测量弹体受力产生影响，且空化器易损坏，导致整套通气结构难以重复利用，目前尚未出现相应的解决技术，缺乏一种试验前高压气体能够密封保存、试验开始瞬间气体自动导通的安全、可靠、可重复利用的通气结构。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种用于超空泡自由飞试验的自动通气结构及超空泡缩比模型，能够解决现有技术中通气结构的安全可靠性差且难以重复利用的技术问题。
[0005]根据本专利技术的一方面，提供了一种用于超空泡自由飞试验的自动通气结构，用于超空泡自由飞试验的自动通气结构包括：通气阀，通气阀包括阀门前段、阀门后段、撞针仓、密封件、撞针、第一密封圈和第二密封圈，阀门前段沿阀门安装段的轴线方向固定安装在阀门安装段内，阀门前段与阀门后段固定连接，阀门前段具有相连通的呈阶梯设置的第一容纳腔和第二容纳腔，撞针仓包括呈阶梯状设置的第一撞针仓段和第二撞针仓段，第一撞针仓段固定设置在第一容纳腔内，第二撞针仓段设置在第二容纳腔，撞针仓具有限流孔和撞针容纳孔，撞针容纳孔沿撞针仓的轴线设置，限流孔沿第二撞针仓段的径向设置，撞针容纳孔与限流孔相连通；密封件固定设置在第一撞针仓段的外侧且位于第二容纳腔内，密封件与第一容纳腔和第二容纳腔之间所形成的台阶端面相贴合；撞针包括第一撞针段、第二撞针段和撞针轴环，撞针可移动地设置在撞针容纳孔内，第一撞针段和第二撞针段呈阶梯状设置，撞针轴环固定设置在第一撞针段的外侧，撞针轴环和第二撞针段均与撞针容纳孔的孔壁相贴合，撞针轴环具有通气孔，通气孔沿撞针轴环的轴向间隔设置，第一撞针段具有沿径向设置第一泄压孔，第二撞针段具有沿轴向设置的第二泄压孔，第二泄压孔分别与第一
泄压孔和撞针容纳孔相连通，第一密封圈和第二密封圈间隔设置在第二撞针段上；单向阀，单向阀设置在阀门后段，单向阀与高压气瓶相连通，高压气瓶与第二容纳腔相连通；其中，当自动通气结构处于密封状态时，限流孔位于第一密封圈和第二密封圈之间，限流孔与撞针容纳孔相隔离；当自动通气结构处于通气状态时，撞块对撞针施加作用力以使撞针沿撞针容纳孔的轴线方向移动，第一密封圈和第二密封圈位于限流孔的同一侧，限流孔与撞针容纳孔相连通。
[0006]进一步地，自动通气结构还包括安全帽，安全帽与第一撞针仓段的端部固定连接，安全帽用于防止撞针受力离开撞针仓。
[0007]进一步地，自动通气结构还包括第三密封圈，第三密封圈设置在阀门前段和阀门后段之间。
[0008]进一步地，通气阀打开过程中撞针需移动的最小距离l1、通气阀在阀门安装段内安装后撞针位于阀门安装段外端面的长度l2、通气阀在阀门安装段内安装后撞针容纳孔的空余空间长度l3以及第一撞针段的撞击端面与撞针轴环的靠近撞击端面的端面之间的距离l4之间的关系为l1＜l2＜l3＜l4。
[0009]进一步地，撞针仓具有多个限流孔，多个限流孔沿第二撞针仓段的周向间隔设置。
[0010]进一步地，密封件包括组合垫片。
[0011]根据本专利技术的又一方面，提供了一种超空泡缩比模型，超空泡缩比模型包括如上所述的自动通气结构。
[0012]进一步地，超空泡缩比模型还包括阀门安装段、撞块、高压气瓶、撞块仓和气瓶段，阀门安装段分别与撞块仓和气瓶段连接，撞块可移动地设置在撞块仓内，高压气瓶设置在气瓶段内。
[0013]进一步地，撞块具有多个通气孔，多个通气孔沿撞块的周向间隔设置，多个通气孔均与撞针容纳孔相连通。
[0014]进一步地，高压气瓶包括碳纤维气瓶或铝合金气瓶。
[0015]应用本专利技术的技术方案，提供了一种用于超空泡自由飞试验的自动通气结构，该自动通气结构在试验前利用第一密封圈和第二密封圈将限流孔与撞针容纳孔相隔离，维持自动通气结构内均压环境实现高压气体稳定可靠密封，在模型发射的毫秒级时间范围内依靠惯性撞块冲击撞针，撞针沿撞针容纳孔的轴线方向移动使得限流孔与撞针容纳孔相连通，实现自动通气，避免了通气系统管路对内部结构设计带来的干扰，通气结构安装于模型内部，避免了试验过程的结构破坏，具有耐压能力强、开阀时间短、结构简单、安全可靠等诸多优点。因此，本专利技术所提供的自动通气结构可用于开展通气超空泡自由飞试验模型设计，适用于高速发射过程，依靠撞块冲击导通的通气阀结构，该通气结构具有耐压能力强、发射瞬间开阀、开阀冲击力不受通气压力影响、阀门状态稳定可靠、结构安全可靠的特点。
附图说明
[0016]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的用于超空泡自由飞试验的自动通气结构的剖视图；
[0018]图2示出了根据本专利技术的具体实施例提供的用于超空泡自由飞试验的自动通气结构与高压气瓶组合的轮廓图；
[0019]图3示出了根据本专利技术的具体实施例提供的用于超空泡自由飞试验的自动通气结构与高压气瓶组合的剖视图；
[0020]图4示出了根据本专利技术的具体实施例提供的用于超空泡自由飞试验的自动通气结构的爆炸视图；
[0021]图5和图6示出了根据本专利技术的具体实施例提供的用于超空泡自由飞试验的自动通气结构的尺寸约束图；
[0022]图7示出了根据本专利技术的具体实施例提供的超空泡缩比模型的装配剖视图。
[0023]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0024]10、通气阀；11、阀门前段；11a第一容纳腔；11b、第二容纳腔；12、阀门后段；12a、充气孔；13、撞针仓；13a、限流孔；13b、撞针容纳孔；131、第一撞针仓段；132、第二撞针仓段；1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超空泡自由飞试验的自动通气结构，其特征在于，所述用于超空泡自由飞试验的自动通气结构包括：通气阀(10)，所述通气阀(10)包括阀门前段(11)、阀门后段(12)、撞针仓(13)、密封件(14)、撞针(15)、第一密封圈(16)和第二密封圈(17)，所述阀门前段(11)沿阀门安装段的轴线方向固定安装在所述阀门安装段内，所述阀门前段(11)与所述阀门后段(12)固定连接，所述阀门前段(11)具有相连通的呈阶梯设置的第一容纳腔(11a)和第二容纳腔(11b)，所述撞针仓(13)包括呈阶梯状设置的第一撞针仓段(131)和第二撞针仓段(132)，所述第一撞针仓段(131)固定设置在所述第一容纳腔(11a)内，所述第二撞针仓段(132)设置在所述第二容纳腔(11b)，所述撞针仓(13)具有限流孔(13a)和撞针容纳孔(13b)，所述撞针容纳孔(13b)沿所述撞针仓(13)的轴线设置，所述限流孔(13a)沿所述第二撞针仓段(132)的径向设置，所述撞针容纳孔(13b)与所述限流孔(13a)相连通；所述密封件(14)固定设置在所述第一撞针仓段(131)的外侧且位于所述第二容纳腔(11b)内，所述密封件(14)与所述第一容纳腔(11a)和所述第二容纳腔(11b)之间所形成的台阶端面相贴合；所述撞针(15)包括第一撞针段(151)、第二撞针段(152)和撞针轴环(153)，所述撞针可移动地设置在所述撞针容纳孔(13b)内，所述第一撞针段(151)和所述第二撞针段(152)呈阶梯状设置，所述撞针轴环(153)固定设置在所述第一撞针段(151)的外侧，所述撞针轴环(153)和所述第二撞针段(152)均与所述撞针容纳孔(13b)的孔壁相贴合，所述撞针轴环(153)具有第一通气孔(153a)，所述第一通气孔(153a)沿所述撞针轴环(153)的轴向设置，所述第一撞针段(151)具有沿径向设置第一泄压孔(151a)，所述第二撞针段(152)具有沿轴向设置的第二泄压孔(152a)，所述第二泄压孔(152a)分别与所述第一泄压孔(151a)和所述撞针容纳孔(13b)相连通，所述第一密封圈(16)和所述第二密封圈(17)间隔设置在所述第二撞针段(152)上；单向阀(20)，所述单向阀(20)设置在所述阀门后段(12)，所述单向阀(20)与高压气瓶相连通，所述高压气瓶与所述第二容纳腔(11b)相连通；其中，当所述自动通气结构处于密封状态时，所述限流孔(13a)位于所述第一密封圈(16)和所述第二密封圈(17)之间，所述限流孔(13a)与所述撞针容纳孔(13b)相隔离；当所述自动通气结构处于通气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐华，陈诚，杨晓光，王亚东，时素果，李得英，韩颖骏，吕冰，袁绪龙，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：