本發(fā)明屬于噴氣式冷發(fā)射裝置，具體涉及一種噴氣式冷發(fā)射裝置。

背景技術(shù)：

1、冷發(fā)射主要包括空氣彈射、燃?xì)鈴椛洹⑷細(xì)?蒸汽彈射、高速氣液彈射、電磁彈射等方式，能夠有效改善發(fā)射環(huán)境、節(jié)約工質(zhì)、提高自動(dòng)化程度、快反能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但也均有不同程度的缺陷；空氣彈射的設(shè)備笨重，效率低，工質(zhì)消耗量大；燃?xì)鈴椛湓诎l(fā)射過程中高溫燃?xì)鈱?duì)彈體、適配器和發(fā)射裝置燒蝕嚴(yán)重；燃?xì)?蒸汽彈射發(fā)射裝置內(nèi)部溫度高，熱防護(hù)措施標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)，載荷發(fā)射后會(huì)在裝置內(nèi)形成殘留物；高速氣液彈射研制難度大、研制周期長，目前只有少數(shù)國家掌握該技術(shù)；電磁彈射也存在脈沖電源體積大、發(fā)射系統(tǒng)組成復(fù)雜等一系列問題。

2、基于上述冷發(fā)射中存在的技術(shù)問題，尚未有相關(guān)的解決方案；因此迫切需要尋求有效方案以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，提出一種噴氣式冷發(fā)射裝置，旨在解決現(xiàn)有冷發(fā)射性能差、效率低、裝置燒蝕嚴(yán)重等問題之一。

2、本發(fā)明提供一種噴氣式冷發(fā)射裝置，所述冷發(fā)射裝置包括發(fā)射筒和動(dòng)力裝置；發(fā)射筒內(nèi)設(shè)有載荷；動(dòng)力裝置內(nèi)固定設(shè)有動(dòng)力單元，動(dòng)力單元內(nèi)存儲(chǔ)有液態(tài)高壓工質(zhì)b；動(dòng)力裝置設(shè)置于發(fā)射筒內(nèi)，并位于載荷的底部；動(dòng)力裝置能夠以液態(tài)高壓工質(zhì)b作為冷卻劑，在動(dòng)力裝置內(nèi)完成相變吸熱后氣化，并通過發(fā)射筒尾部的噴管d完成膨脹加速，同時(shí)在發(fā)射筒內(nèi)形成高壓，從而推動(dòng)載荷在發(fā)射筒內(nèi)加速運(yùn)動(dòng)。

3、進(jìn)一步地，動(dòng)力裝置內(nèi)還分別設(shè)有獨(dú)立的反應(yīng)腔室b和動(dòng)力室；反應(yīng)腔室b位于靠近載荷一側(cè)；動(dòng)力裝置和載荷之間設(shè)有隔熱板；反應(yīng)腔室b內(nèi)設(shè)有鋁熱劑，動(dòng)力裝置設(shè)置于動(dòng)力室內(nèi)；動(dòng)力裝置上設(shè)有沖擊噴嘴，沖擊噴嘴的沖擊噴嘴出口b沿發(fā)射筒的周向面向反應(yīng)腔室b，反應(yīng)腔室b面向沖擊噴嘴一側(cè)的外壁面為沖擊面a。

4、進(jìn)一步地，動(dòng)力單元內(nèi)位于沖擊噴嘴和液態(tài)高壓工質(zhì)b之間固定設(shè)有閾值片；動(dòng)力裝置內(nèi)設(shè)有激發(fā)藥劑，激發(fā)藥劑設(shè)置于液態(tài)高壓工質(zhì)b內(nèi)，并能夠在動(dòng)力單元燃燒，使得液態(tài)高壓工質(zhì)b升壓，當(dāng)動(dòng)力單元內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，使得閾值片破裂，液態(tài)高壓工質(zhì)b通過沖擊噴嘴向沖擊面a。

5、進(jìn)一步地，閾值片的厚度為j，j的取值范圍0.5mm～6mm；動(dòng)力單元通過其外螺紋a與沖擊噴嘴的內(nèi)螺紋a連接，外螺紋a的直徑為e，e的取值范圍25mm～150mm；動(dòng)力單元的外螺紋a和沖擊噴嘴的內(nèi)螺紋a尺寸相同；閾值片的外徑與動(dòng)力單元的外螺紋a的尺寸相同。

6、進(jìn)一步地，發(fā)射筒的內(nèi)徑d與動(dòng)力裝置的外徑相等，發(fā)射筒和動(dòng)力裝置的外徑的取值范圍50mm～300mm；載荷的最大直徑小于發(fā)射筒的內(nèi)徑；隔熱板的外徑與載荷的最大直徑相等；發(fā)射筒的長度為k，k的取值范圍為1200mm～6000mm；動(dòng)力裝置的長度為m，m的取值范圍為100mm～350mm；載荷的長度小于發(fā)射筒的長度k和動(dòng)力裝置長度m的差值。

7、進(jìn)一步地，沖擊噴嘴是出口b的內(nèi)徑為f，f的取值范圍5mm～15mm；出口b到?jīng)_擊面a的距離取值為出口b內(nèi)徑f的4～6倍；沖擊噴嘴的出口b一段為直管段，直管段的長度為l，l取值范圍1.5f～2f；沖擊噴嘴與動(dòng)力裝置連接一段為收縮段，收縮段的長度為0.8l～1.1l。

8、進(jìn)一步地，冷發(fā)射裝置還包括藥劑控制器、鋁熱劑控制器以及時(shí)序控制器，藥劑控制器的一端通過激發(fā)藥劑信號(hào)線與激發(fā)藥劑連接，藥劑控制器的另一端通過導(dǎo)線與時(shí)序控制器連接，鋁熱劑控制器的一端通過鋁熱劑信號(hào)線與鋁熱劑連接，鋁熱劑控制器的另一端通過導(dǎo)線與時(shí)序控制器連接；時(shí)序控制器通過鋁熱劑控制器發(fā)出電信號(hào)，使得鋁熱劑反應(yīng)并釋放熱能；時(shí)序控制器通過藥劑控制器發(fā)出電信號(hào)，使得激發(fā)藥劑燃燒；時(shí)序控制器設(shè)置藥劑控制器的啟動(dòng)時(shí)間要比鋁熱劑控制器的啟動(dòng)時(shí)間提前10～50ms。

9、進(jìn)一步地，鋁熱劑由鋁粉和三氧化二鐵按比例配成，并以鎂粉作為引發(fā)劑；激發(fā)藥劑包含端羥基聚丁二烯、高氯酸安以及黑火藥。

10、進(jìn)一步地，噴管d為拉法爾噴管，拉法爾噴管的進(jìn)口的直徑為g，g的取值范圍10mm～30mm；拉法爾噴管的出口直徑為h，h的取值范圍10mm～30mm；拉法爾噴管的長度為i，i的取值范圍15mm～40mm；噴管d中間段的流通面積小于其兩端的流通面積；動(dòng)力裝置的底部一端預(yù)留有初容段f。

11、進(jìn)一步地，沖擊面a為向反應(yīng)腔室b內(nèi)凹的球面，反應(yīng)腔室b的換熱面c為球面，換熱面c與沖擊面a平行。

12、本發(fā)明提供的噴氣式冷發(fā)射裝置，具有如下技術(shù)效果：

13、第一、本發(fā)明提供的噴氣式冷發(fā)射裝置，通過沖擊換熱和相變吸熱相結(jié)合的方式有效在短時(shí)間內(nèi)將鋁熱劑放出的熱量傳遞給工作介質(zhì)，有效提高整個(gè)發(fā)射裝置整體的工作效率；

14、第二、本發(fā)明提供的噴氣式冷發(fā)射裝置，受熱膨脹后的工作介質(zhì)(即冷卻劑)在動(dòng)力裝置中噴管段加速噴出，產(chǎn)生反推力，與此同時(shí)發(fā)射筒內(nèi)的壓力增加，產(chǎn)生作用于發(fā)射裝置的推力，兩個(gè)力的綜合作用推動(dòng)載荷運(yùn)動(dòng)，噴管的喉部(即噴管中間段)面積的大小直接決定了發(fā)推力的大小和發(fā)射筒內(nèi)增壓速率，因此通過改變噴管喉部面積也可以直接控制載荷所受的最大加速度，方法簡單，可控性強(qiáng)，整個(gè)過程受外界環(huán)境影響較小；

15、第三、本發(fā)明提供的噴氣式冷發(fā)射裝置，整個(gè)發(fā)射過程不使用易燃易爆氣體安全性高，合理的控制鋁熱劑和激發(fā)藥劑的工作時(shí)序能有效控制鋁熱劑反應(yīng)過程的放熱溫度，采用液態(tài)高壓工質(zhì)作為工作介質(zhì)體積小方便存儲(chǔ)，工質(zhì)消耗量小，能有效減小發(fā)射裝置占用空間；

16、第四、本發(fā)明提供的噴氣式冷發(fā)射裝置，整個(gè)過程不會(huì)對(duì)發(fā)射筒產(chǎn)生燒蝕等不利影響，裝置結(jié)構(gòu)簡單，研發(fā)周期短，可以重復(fù)使用，能夠有效降低發(fā)射成本，發(fā)射過程中幾乎不產(chǎn)生高溫紅外信號(hào)和明顯的雷達(dá)特征信號(hào)，隱蔽性強(qiáng)，能有效提高載荷的戰(zhàn)場生存能力。

技術(shù)特征：

1.一種噴氣式冷發(fā)射裝置，其特征在于，所述冷發(fā)射裝置包括發(fā)射筒(1)和動(dòng)力裝置(3)；所述發(fā)射筒(1)內(nèi)設(shè)有載荷(2)；所述動(dòng)力裝置(3)內(nèi)固定設(shè)有動(dòng)力單元(5)，所述動(dòng)力單元(5)內(nèi)存儲(chǔ)有液態(tài)高壓工質(zhì)(2b)；所述動(dòng)力裝置(3)設(shè)置于所述發(fā)射筒(1)內(nèi)，并位于所述載荷(2)的底部；所述動(dòng)力裝置(3)能夠以所述液態(tài)高壓工質(zhì)(2b)作為冷卻劑，在所述動(dòng)力裝置(3)內(nèi)完成相變吸熱后氣化，并通過所述發(fā)射筒(1)尾部的噴管(4d)完成膨脹加速，同時(shí)在所述發(fā)射筒(1)內(nèi)形成高壓，從而推動(dòng)所述載荷(2)在所述發(fā)射筒(1)內(nèi)加速運(yùn)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴氣式冷發(fā)射裝置，其特征在于，所述動(dòng)力裝置(3)內(nèi)還分別設(shè)有獨(dú)立的反應(yīng)腔室(4b)和動(dòng)力室；所述反應(yīng)腔室(4b)位于靠近所述載荷(2)一側(cè)；所述動(dòng)力裝置(3)和所述載荷(2)之間設(shè)有隔熱板(13)；所述反應(yīng)腔室(4b)內(nèi)設(shè)有鋁熱劑(4)，所述動(dòng)力裝置(3)設(shè)置于所述動(dòng)力室內(nèi)；所述動(dòng)力裝置(3)上設(shè)有沖擊噴嘴(8)，所述沖擊噴嘴(8)的沖擊噴嘴出口(3b)沿所述發(fā)射筒(1)的周向面向所述反應(yīng)腔室(4b)，所述反應(yīng)腔室(4b)面向所述沖擊噴嘴(8)一側(cè)的外壁面為沖擊面(4a)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴氣式冷發(fā)射裝置，其特征在于，所述動(dòng)力單元(5)內(nèi)位于所述沖擊噴嘴(8)和所述液態(tài)高壓工質(zhì)(2b)之間固定設(shè)有閾值片(10)；所述動(dòng)力裝置(3)內(nèi)設(shè)有激發(fā)藥劑(6)，所述激發(fā)藥劑(6)設(shè)置于所述液態(tài)高壓工質(zhì)(2b)內(nèi)，并能夠在所述動(dòng)力單元(5)燃燒，使得所述液態(tài)高壓工質(zhì)(2b)升壓，當(dāng)所述動(dòng)力單元(5)內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，使得所述閾值片(10)破裂，所述液態(tài)高壓工質(zhì)(2b)通過所述沖擊噴嘴(8)向所述沖擊面(4a)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴氣式冷發(fā)射裝置，其特征在于，所述閾值片(10)的厚度為j，所述j的取值范圍0.5mm～6mm；所述動(dòng)力單元(5)通過其外螺紋(2a)與所述沖擊噴嘴(8)的內(nèi)螺紋(3a)連接，所述外螺紋(2a)的直徑為e，所述e的取值范圍25mm～150mm；所述動(dòng)力單元(5)的外螺紋(2a)和所述沖擊噴嘴(8)的內(nèi)螺紋(3a)尺寸相同；所述閾值片(10)的外徑與所述動(dòng)力單元(5)的外螺紋(2a)的尺寸相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴氣式冷發(fā)射裝置，其特征在于，所述發(fā)射筒(1)的內(nèi)徑d與所述動(dòng)力裝置(3)的外徑相等，所述發(fā)射筒(1)和所述動(dòng)力裝置(3)的外徑的取值范圍50mm～300mm；所述載荷(2)的最大直徑小于所述發(fā)射筒(1)的內(nèi)徑；所述隔熱板(13)的外徑與所述載荷(2)的最大直徑相等；所述發(fā)射筒(1)的長度為k，所述k的取值范圍為1200mm～6000mm；所述動(dòng)力裝置(3)的長度為m，所述m的取值范圍為100mm～350mm；所述載荷(2)的長度小于所述發(fā)射筒(1)的長度k和所述動(dòng)力裝置(3)長度m的差值。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴氣式冷發(fā)射裝置，其特征在于，所述沖擊噴嘴(8)是出口(3b)的內(nèi)徑為f，所述f的取值范圍5mm～15mm；所述出口(3b)到所述沖擊面(4a)的距離取值為所述出口(3b)內(nèi)徑f的4～6倍；所述沖擊噴嘴(8)的出口(3b)一段為直管段，所述直管段的長度為l，所述l取值范圍1.5f～2f；所述沖擊噴嘴(8)與所述動(dòng)力裝置(3)連接一段為收縮段，所述收縮段的長度為0.8l～1.1l。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴氣式冷發(fā)射裝置，其特征在于，所述冷發(fā)射裝置還包括藥劑控制器(14)、鋁熱劑控制器(15)以及時(shí)序控制器(16)，所述藥劑控制器(14)的一端通過激發(fā)藥劑信號(hào)線(11)與所述激發(fā)藥劑(6)連接，所述藥劑控制器(14)的另一端通過導(dǎo)線與所述時(shí)序控制器(16)連接，所述鋁熱劑控制器(15)的一端通過鋁熱劑信號(hào)線(12)與所述鋁熱劑(4)連接，所述鋁熱劑控制器(15)的另一端通過導(dǎo)線與所述時(shí)序控制器(16)連接；所述時(shí)序控制器(16)通過所述鋁熱劑控制器(15)發(fā)出電信號(hào)，使得所述鋁熱劑(4)反應(yīng)并釋放熱能；所述時(shí)序控制器(16)通過所述藥劑控制器(14)發(fā)出電信號(hào)，使得所述激發(fā)藥劑(6)燃燒；所述時(shí)序控制器(16)設(shè)置所述藥劑控制器(14)的啟動(dòng)時(shí)間要比所述鋁熱劑控制器(15)的啟動(dòng)時(shí)間提前10～50ms。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴氣式冷發(fā)射裝置，其特征在于，所述鋁熱劑(4)由鋁粉和三氧化二鐵按比例配成，并以鎂粉作為引發(fā)劑；所述激發(fā)藥劑6包含端羥基聚丁二烯、高氯酸安以及黑火藥；所述液態(tài)高壓工質(zhì)(2b)為液氮、液氨或液態(tài)二氧化碳。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴氣式冷發(fā)射裝置，其特征在于，所述噴管(4d)為拉法爾噴管，所述拉法爾噴管的進(jìn)口的直徑為g，所述g的取值范圍10mm～30mm；所述拉法爾噴管的出口直徑為h，所述h的取值范圍10mm～30mm；所述拉法爾噴管的長度為i，所述i的取值范圍15mm～40mm；所述噴管(4d)中間段的流通面積小于其兩端的流通面積；所述動(dòng)力裝置(3)的底部一端預(yù)留有初容段(4f)。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴氣式冷發(fā)射裝置，其特征在于，所述沖擊面(4a)為向所述反應(yīng)腔室(4b)內(nèi)凹的球面，所述反應(yīng)腔室(4b)的換熱面(4c)為球面，所述換熱面(4c)與所述沖擊面(4a)平行。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種噴氣式冷發(fā)射裝置，所述冷發(fā)射裝置包括發(fā)射筒和動(dòng)力裝置；發(fā)射筒內(nèi)設(shè)有載荷；動(dòng)力裝置內(nèi)固定設(shè)有動(dòng)力單元，動(dòng)力單元內(nèi)存儲(chǔ)有液態(tài)高壓工質(zhì)；動(dòng)力裝置設(shè)置于發(fā)射筒內(nèi)，并位于載荷的底部；動(dòng)力裝置能夠以液態(tài)高壓工質(zhì)作為冷卻劑，在動(dòng)力裝置內(nèi)完成相變吸熱后氣化，并通過發(fā)射筒尾部的噴管完成膨脹加速，同時(shí)在發(fā)射筒內(nèi)形成高壓，從而推動(dòng)載荷在發(fā)射筒內(nèi)加速運(yùn)動(dòng)；本發(fā)明提供的噴氣式冷發(fā)射裝置，以液態(tài)高壓工質(zhì)作為冷卻劑，沖擊換熱和相變吸熱相結(jié)合的方式使整個(gè)發(fā)射裝置整體的工作效率高、方法簡單、可控性強(qiáng)，整個(gè)過程受外界環(huán)境影響較小，能夠有效降低發(fā)射成本，發(fā)射過程中幾乎不產(chǎn)生高溫紅外信號(hào)和明顯的雷達(dá)特征信號(hào)。

技術(shù)研發(fā)人員：張博倫,夏軍,張凡榛,申志強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21