一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置及方法与流程

本发明涉及动能冲击试验，具体涉及一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置及方法。

背景技术：

1、空气炮是一种利用压缩空气产生冲击波来推动物体或产生效果的装置，它通常由一个压缩空气源和一个喷嘴组成，通过高速喷射的空气产生强大的冲击力。在工业领域，空气炮常被用于清除堵塞的管道、清洁表面、搬运物体等。此外，空气炮还有一些其他应用，例如在音乐会上模拟雷鸣声效、保护军事设施免受无人机侵入等。

2、目前，常规空气炮利用压缩气体提供动能，推动橡胶等材料制作的弹丸以较高速度发射，可以开展飞行器撞击、材料抗冲击性能测试等试验，然而，现有空气炮利用压缩空气作为单一动能源，能够推动物体运动的速度上限较低，无法满足部分试验的需求。

3、因此，针对上述问题，提出一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置及方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，研制一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置及方法，该发明可以为材料性能测试等动能冲击试验的弹丸提供更高的发射速度，以提高动能冲击测试试验系统的有效试验范围，实用性更好。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，包括气室，

4、气室的一端设置进气通道，用于向气室内通入压缩空气，气室另一端连通加速管，加速管与气室的连通处设置夹持机构，夹持机构上设置金属膜片，金属膜片用于封闭气室内的压缩空气，加速管远离气室的一端连通滑动槽，滑动槽内滑动设置弹托，弹托与加速管之间设置回弹缓冲组件，滑动槽远离回弹缓冲组件的一端连通发射过渡管，发射过渡管的出口位置设置电磁调节机构，且发射过渡管的出口连通弹丸电磁通道，弹丸电磁通道的发射口处设置激光测速装置，用于检测弹丸发射的速度。

5、作为优选，气室包括一级气室和二级气室，一级气室和二级气室连通，且连通处设置高压单向气阀，用于控制压缩空气由一级气室向二级气室单向流动；且一级气室、二级气室和高压单向气阀均设置气压检测装置，实现不同位置压缩空气的压力检测，以精确控制气室的稳定发射压力，提高了装置的稳定性。

6、作为优选，加速管设置为拉瓦尔管，加速管对应夹持机构的位置设置磁性自吸槽，具有磁吸锁定功能，用于快速连接夹持机构，加速管与夹持机构的接触处通过连接线路连接电激发烧蚀开关，提高了装置的实用性。

7、作为优选，夹持机构包括夹持座、旋转夹持盖板和磁性凸起卡锥，夹持座中部开通孔，且夹持座上设置若干烧蚀起燃连接点，旋转夹持盖板转动设置在夹持座的一侧，磁性凸起卡锥设置在夹持座远离旋转夹持盖板的一侧；金属膜片平整放置在夹持座上并覆盖夹持座中部的通孔，转动旋转夹持盖板将金属膜片压紧在夹持座上；夹持机构设置在加速管的入口端，并通过磁性凸起卡锥与对应的磁性自吸槽磁性连接，提高了装置使用的效率。

8、作为优选，金属膜片包括多层膜，多层膜内部贴合设置电激发烧蚀线，电激发烧蚀线的外端线路与烧蚀起燃连接点接触，并通过加速管与夹持机构接触处的连接线路与电激发烧蚀开关连接，提高了装置的稳定性。

9、作为优选，回弹缓冲组件包括弹簧和缓冲片，弹簧的一端设置在加速管出口外侧，弹簧另一端设置缓冲片，缓冲片用于接触弹托，增大与弹托的接触面积，避免弹托损坏，提高了装置的安全性和使用寿命。

10、作为优选，弹托远离回弹缓冲组件的一侧设置弹丸安装槽，弹丸安装槽内设置磁性弹丸，提高了装置的实用性。

11、作为优选，发射过渡管设置为中部开孔，且横截面积逐渐变小并趋于稳定的变截面管道，发射过渡管的大截面端与滑动槽连通，且滑动槽的截面积大于发射过渡管的截面积，以使得弹托在发射过渡管的入口处被截停，磁性弹丸与弹托在该位置分离，提高了装置的稳定性。

12、作为优选，电磁调节机构设置在发射过渡管的出口外侧，并通过连接线连接电磁启闭控制阀；弹丸电磁通道设置为环绕电磁线圈的管道，电磁线圈内置于弹丸电磁通道的管壁内，电磁调节机构连接弹丸电磁通道的电磁线圈，用于为磁性弹丸提供电磁环境，磁性弹丸在管道内切割磁感线以实现加速，提高了装置发射弹丸的最高速度，实用性更强。

13、本发明还提供了一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射方法，包括以上所述的一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，还包括以下步骤：

14、步骤一：储气，将外部压缩气体通过进气通道通入一级气室进行存储；

15、步骤二：等待发射，通过气压检测装置检测达到稳定发射压力后，将一级气室的压缩气体通过高压单向气阀通入二级气室等待发射；

16、步骤三：烧蚀，开启电激发烧蚀开关，通过连接线路和烧蚀起燃连接点将金属膜片中部的电激发烧蚀线通过通电加热烧蚀金属膜片，经过烧蚀的金属膜片厚度减小，直至无法承受二级气室内的高压气体，金属膜片破裂，高压气体喷出；

17、步骤四：发射磁性弹丸，高压气体喷出，并经过拉瓦尔管加速后，推动弹托和其上安装好的磁性弹丸向前运动，随后弹托在发射过渡管入口变截面位置处被阻挡，磁性弹丸与弹托分离发射出去；

18、步骤五：加速飞出，磁性弹丸经过发射过渡管出口处的电磁调节机构，电磁调节机构受控于电磁启闭控制阀，电磁启闭控制阀用于调节磁性弹丸经过时的磁通量，磁性弹丸在弹丸电磁通道内切割磁感线以进一步加速，加速的上限和电磁通道的长度相关，最终磁性弹丸由弹丸电磁通道末端的发射口飞出。

19、技术实现要素：中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案具有如下优点：

20、1、本发明通过采用两级气室和电磁加速相结合，装置具有高压空气能和电磁能两种动力来源，高压空气提供稳定的初速度，并通过电磁加速以提高弹丸发射速度的上限和稳定性，提高了装置的实用性；

21、2、本发明通过设置气压检测装置、电磁调节机构和激光测速装置，在进行材料抗冲击或动能冲击破坏试验时，可以更容易标定气压值、电磁通量和发射速度之间的关系，提高了试验的准确性；

22、3、本发明通过设置回弹缓冲组件，在弹托带动磁性弹丸向前运动，并碰撞发射过渡管后与磁性弹丸分离，弹托向后发生回弹，回弹缓冲组件具有缓冲消能的作用，避免弹托直接回弹撞击加速管造成损坏，提高了装置的安全性和使用寿命；

23、4、本发明通过设置夹持机构，夹持机构夹持金属膜片，并通过磁性凸起卡锥与磁性自吸槽快速磁性连接，安装简单，使用便捷，以实现快速连续发射，提高了装置的实用性和使用效率。

技术特征：

1.一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，包括气室（1），其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，其特征在于：气室（1）包括一级气室（101）和二级气室（102），一级气室（101）和二级气室（102）连通，且连通处设置高压单向气阀（103），用于控制压缩空气由一级气室（101）向二级气室（102）单向流动；且一级气室（101）、二级气室（102）和高压单向气阀（103）均设置气压检测装置（18）。

3.根据权利要求2所述的一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，其特征在于：加速管（3）设置为拉瓦尔管，加速管（3）对应夹持机构（4）的位置设置磁性自吸槽（301），用于快速连接夹持机构（4），加速管（3）与夹持机构（4）的接触处通过连接线路（302）连接电激发烧蚀开关（13）。

4.根据权利要求3所述的一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，其特征在于：夹持机构（4）包括夹持座（401）、旋转夹持盖板（402）和磁性凸起卡锥（403），夹持座（401）中部开通孔，且夹持座（401）上设置若干烧蚀起燃连接点（17），旋转夹持盖板（402）转动设置在夹持座（401）的一侧，磁性凸起卡锥（403）设置在夹持座（401）远离旋转夹持盖板（402）的一侧；金属膜片（5）平整放置在夹持座（401）上并覆盖夹持座（401）中部的通孔，转动旋转夹持盖板（402）将金属膜片（5）压紧在夹持座（401）上；夹持机构（4）设置在加速管（3）的入口端，并通过磁性凸起卡锥（403）与对应的磁性自吸槽（301）磁性连接。

5.根据权利要求4所述的一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，其特征在于：金属膜片（5）包括多层膜，多层膜内部贴合设置电激发烧蚀线（501），电激发烧蚀线（501）的外端线路与烧蚀起燃连接点（17）接触，并通过加速管（3）与夹持机构（4）接触处的连接线路（302）与电激发烧蚀开关（13）连接。

6.根据权利要求5所述的一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，其特征在于：回弹缓冲组件（8）包括弹簧（801）和缓冲片（802），弹簧（801）的一端设置在加速管（3）出口外侧，弹簧（801）另一端设置缓冲片（802），缓冲片（802）用于接触弹托（7），增大与弹托（7）的接触面积，避免弹托（7）损坏。

7.根据权利要求6所述的一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，其特征在于：弹托（7）远离回弹缓冲组件（8）的一侧设置弹丸安装槽（701），弹丸安装槽（701）内设置磁性弹丸（14）。

8.根据权利要求7所述的一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，其特征在于：发射过渡管（9）设置为中部开孔，且横截面积逐渐变小并趋于稳定的变截面管道，发射过渡管（9）的大截面端与滑动槽（6）连通，且滑动槽（6）的截面积大于发射过渡管（9）的截面积。

9.根据权利要求8所述的一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，其特征在于：电磁调节机构（10）设置在发射过渡管（9）的出口外侧，并通过连接线连接电磁启闭控制阀（15）；弹丸电磁通道（11）设置为环绕电磁线圈（16）的管道，电磁线圈（16）内置于弹丸电磁通道（11）的管壁内，电磁调节机构（10）连接弹丸电磁通道（11）的电磁线圈（16），用于为磁性弹丸（14）提供电磁环境，磁性弹丸（14）在管道内切割磁感线以实现加速。

10.一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射方法，包括权利要求9所述的一种空气能-电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，其特征在于，还包括以下步骤：

技术总结本发明涉及动能冲击试验技术领域，提供了一种空气能‑电磁直线加速耦合磁性弹丸发射装置，包括气室，气室的一端设置进气通道，用于向气室内通入压缩空气，气室另一端连通加速管，加速管与气室的连通处设置夹持机构，夹持机构上设置金属膜片，用于封闭气室内的压缩空气，加速管远离气室的一端连通滑动槽，滑动槽内滑动设置弹托，弹托与加速管之间设置回弹缓冲组件，滑动槽远离回弹缓冲组件的一端连通发射过渡管，发射过渡管的出口位置设置电磁调节机构，且发射过渡管的出口连通弹丸电磁通道，弹丸电磁通道的发射口处设置激光测速装置。本发明能为动能冲击试验的弹丸提供更高的发射速度，提高了动能冲击测试试验系统的有效试验范围。技术研发人员：徐福通,房海波,解庆贺,刘雄,许静宜,杜志浩,王旭晨,张腾,毕研美受保护的技术使用者：中建八局第二建设有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15