【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及潜射两相分析实验，具体涉及模拟航行器水下发射两相间断流动的实验装置及实验方法。
技术介绍
1、水下发射是航行器和航天领域的重要技术之一，也是国内外船舶技术、航天发射技术、兵器发射理论与技术等学科教学的难点之一。水下发射涉及到工质气体与水环境的相互作用，形成复杂的两相流动和典型载荷，对发射弹道和发射安全产生重要影响。
2、目前的水下发射实验主要包括实际水环境发射实验、水池模拟实验和水箱模拟实验等。然而，实际水环境发射实验和水池模拟实验对实验场地和实验组织有严格要求，难以在研究实验及教学示例中广泛应用。
3、水箱模拟实验成为主要的研究实验及教学示例方法，但现有的装置设计和操作流程仍有改进的空间，尚缺乏能够完全模拟水下发射两相间断流动状态的实验装置。所述两相流动具体应该分为航行器出筒过程和航行器出筒后两个阶段，为了达到更为逼真的效果，应该分别予以模拟。
4、基于上述问题，本专利技术人对现有的水箱模拟实验做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的新的模拟水下发射两相间断流动的实验装置及相应的实验方法。
技术实现思路
1、为了克服上述问题，并且实现上述预期目标，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种模拟水下发射两相间断流动的实验装置及实验方法，该实验装置主要包括圆柱形可充气水箱、横向储气单元、垂向储气单元、充气系统、观察窗和加热单元等组件，通过组合和操作这些组件，实验装置能够模拟水下发射过程中气液两相间断流动的状态，同时兼顾水平和垂向发
2、具体来说，本专利技术的目的在于提供一种模拟水下发射两相间断流动的实验装置，该实验装置包括密闭的水箱1，在该水箱1的顶部设置有加水口2和加气口3，在所述水箱下部设置有横向储气单元4，在所述水箱底部设置有垂向储气单元5；
3、该实验装置还包括发射筒6，所述发射筒6能够安装到横向储气单元4上或者安装到垂向储气单元5上，
4、在所述发射筒6内承装高压气体，并且任选地放置航行器模型，
5、在实验过程中，所述发射筒6内的高压气体经过横向储气单元4进入到水箱1中，
6、或者，所述发射筒6内的高压气体经过垂向储气单元5进入到水箱1中，
7、或者，所述发射筒6内的航行器模型和高压气体经过横向储气单元4进入到水箱1中，
8、或者，所述发射筒6内的航行器模型和高压气体经过垂向储气单元5进入到水箱1中。
9、其中，所述横向储气单元4包括位于中部的横向管道41和位于横向管道41两端的开孔法兰，其中，位于水箱1内部的开孔法兰为横向内侧法兰42，位于水箱1外部的开孔法兰为横向外侧法兰43；
10、所述垂向储气单元5包括位于中部的垂向管道51和位于垂向管道51两端的开孔法兰，其中，位于水箱1内部的开孔法兰为垂向内侧法兰52，位于水箱1外部的开孔法兰为垂向外侧法兰53；
11、在所述横向外侧法兰43上连接有发射筒6或者封闭法兰7，
12、在所述垂向外侧法兰53上连接有发射筒6或者封闭法兰7。
13、其中，所述发射筒6包括顶端开口、底端封闭的长筒61，在该在长筒61的开口顶端设置有开孔的连接法兰62；
14、所述连接法兰62与横向外侧法兰43及垂向外侧法兰53相匹配，能够将所述发射筒6密封安装在横向储气单元4或者垂向储气单元5上。
15、其中，在实验准备过程中，当所述垂向外侧法兰53上连接有发射筒6时，在垂向内侧法兰52上设置有pet薄膜8，在横向外侧法兰43上连接有封闭法兰7；
16、在实验准备过程中，当所述横向外侧法兰43上连接有发射筒6时，在横向内侧法兰42上设置有pet薄膜8，在垂向外侧法兰53上连接有封闭法兰7。
17、其中，在所述水箱1内部还设置有开孔的夹紧法兰81，
18、该夹紧法兰81与横向内侧法兰42通过螺栓紧固连接，从而夹紧pet薄膜8，将pet薄膜8安装在横向内侧法兰42上；
19、或者，该夹紧法兰81与垂向内侧法兰52通过螺栓紧固连接，从而夹紧pet薄膜8，将pet薄膜8安装在垂向内侧法兰52上。
20、其中，在所述水箱1内部，在横向内侧法兰42和垂向内侧法兰52附近都设置有刺针，
21、当发射筒6内仅有高压气体，没有航行器模型时，通过该刺针刺破pet薄膜8，以便于开启实验。
22、其中，该实验装置还包括充气系统91，该充气系统91与所述加气口3相连，能够为水箱1注气加压；
23、该充气系统91还与发射筒6的底端相连，能够为发射筒6注气加压。
24、其中，该实验装置还包括加热单元92，
25、所述充气系统91与发射筒6相连的气管经过所述加热单元92，通过该加热单元92为充入发射筒6底部的气体加热。
26、其中，该实验装置还包括压强测量系统和光学测量系统，
27、其中，通过所述压强测量系统实时采集实验过程中水箱1内部各处的压力信息；
28、所述光学测量系统包括光源和高速摄像机，所述高速摄像机设置在水箱1上观测窗11的外部，透过观测窗11录制实验过程中的气泡形态变化影像；
29、优选地，该实验装置还任选地包括设置在发射筒6中的磁浮子瞬态水位测量系统。
30、本专利技术还提供一种采用上文所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置进行实验的方法，
31、所述实验包括航行器水平出筒过程中气泡脉动实验、航行器垂向出筒过程中气泡脉动实验、航行器水平出筒后倒灌水流实验、航行器垂向出筒后倒灌水流实验。
32、本专利技术所具有的有益效果包括：
33、(1)根据本专利技术提供的模拟水下发射两相间断流动的实验装置及实验方法，该装置及方法以水下发射时筒内高压气体与水环境间断接触引起的两相流动为主要对象，对发射过程伴随的间断波传递、相间界面迁移以及由此产生的两相气泡脉动、水流倒灌冲击等现象进行模拟和测试，为认识水下发射复杂流动现象和规律提供模拟实验方法；
34、(2)根据本专利技术提供的模拟水下发射两相间断流动的实验装置及实验方法，该装置及方法兼顾水平发射和垂向发射两种状态，能够根据实际需求选择实验模式；
35、(3)根据本专利技术提供的模拟水下发射两相间断流动的实验装置及实验方法，能够分别实验模拟航行器出筒过程中气液两相的演变以及航行器出筒后气液两相的相互作用，从而获得更有针对性的实验结果。
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1.一种模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，该实验装置包括密闭的水箱(1)，在该水箱(1)的顶部设置有加水口(2)和加气口(3)，在所述水箱下部设置有横向储气单元(4)，在所述水箱底部设置有垂向储气单元(5)；
2.根据权利要求1所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
10.一种采用权利要求1至9之一所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装
...【技术特征摘要】
1.一种模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，该实验装置包括密闭的水箱(1)，在该水箱(1)的顶部设置有加水口(2)和加气口(3)，在所述水箱下部设置有横向储气单元(4)，在所述水箱底部设置有垂向储气单元(5)；
2.根据权利要求1所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的模拟水下发射两相间断流动的实验装置，其特征在于，
5.根据权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅德彬，熊文靖，刘浩天，何泽鹏，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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