超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构的制作方法

本技术涉及气体炮发射装置领域，具体涉及一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构。

背景技术：

1、超临界二氧化碳发射装置是一种介质材料来源广泛、运输贮存安全、不会产生高温气流、不会产生有害气体、能量释放时没有烟火出现，同时可释放的压力高（理论可达500mpa以上）、能量大（在300mpa时单位质量释放的能量与常规推进剂相当）、应用场合多样（弹丸、导弹、火箭、无人机发射等）的优势明显、潜在用途广泛的新型动力装置。这种装置的原理是快速加热密闭腔体内的二氧化碳使其压力迅猛增加至很大的量值，然后瞬间释放这个压力，推动目标工件急速运动并遂行预定任务。其中的压力/能量释放机构要求释放前封闭可靠、释放时的压力值准确、释放过程迅捷同时结构简单、操作方便、可快速重复使用。目前可采用的机构有爆裂膜片式、直通阀门式等，均有所不足。

2、尤其是在爆裂膜片式压力释放机构中， 由于现有的二氧化碳气体炮的工作压力比较大，气体压力常用到100～200mpa，在液态co2达到超临界状态，气室压力超过爆破片的破坏极限，爆破片才能爆破释放压力，故，爆破片每次爆破后都需要更换，且受爆破片的材料影响，导致每次发射时受爆破波动的影响，从而导致发射压力不准确。

3、因此，需要提供一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构以解决上述问题。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构，以解决由于现有的二氧化碳气体炮的工作压力比较大，气体压力常用到100～200mpa，在液态co2达到超临界状态，气室压力超过爆破片的破坏极限，爆破片才能爆破释放压力，故，爆破片每次爆破后都需要更换，且受爆破片的材料影响，导致每次发射时受爆破波动的影响，从而导致发射压力不准确的问题。

2、本实用新型的一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构采用如下技术方案：包括：

3、阀体，其内设置有第一阀腔和第二阀腔，第一阀腔用于和能量发生器的出口连通，第一阀腔分别和第二阀腔以及阀体上的能量发射口连通；

4、压差触发组件，其包括阀杆，阀杆穿设在第一阀腔和第二阀腔的连通处，阀杆的一端伸进第一阀腔后连接有小活塞，阀杆的另一端伸进第二阀腔后连接有大活塞，用于根据发生器壳体的压力和第二阀腔内的压力，控制第一阀腔与发生器壳体的连通口的开启或者关闭；

5、充压组件，用于根据试验要求压力在大活塞背离小活塞一侧的第二阀腔充入高压介质；

6、以及泄压组件，用于对大活塞背离小活塞一侧的第二阀腔进行泄压；

7、其中，在发生器壳体和充入高压介质的区域之间产生差压力时，差压力驱动阀杆移动，以使得小活塞开启或者关闭能量发射口。

8、优选的，泄压组件包括：

9、开关管路，其两个端口分别与大活塞两侧的第二阀腔连通；

10、开关阀，设置在开关管路，用于控制开关管路的通断。

11、优选的，加热组件为电加热管。

12、优选的，发生器壳体上设置有压力检测模块和温度检测模块，且压力检测模块和温度检测模块的检测端均伸进发生器壳体内。

13、优选的，高压介质为气体或者液体。

14、优选的，能量发射口的一端与第一腔体连通，且能量发射口的另一端连接有出气管，出气管用于和气体炮的进口连通。

15、优选的，充压组件包括高压泵，高压泵的出口通过充气管路与第二阀腔连通。

16、优选的，大活塞的面积为小活塞面积的5-9倍。

17、本实用新型的有益效果是：

18、1、通过在能量发生器的出口连接阀体，在阀体设置第一腔体和第二阀腔，并通过在第一腔体和第二阀腔之间穿设阀杆，阀杆端部连接小活塞和大活塞，并在大活塞所在的第二阀腔按照试验所需的压力值充入高压介质，打开能量发生器的加热装置，使发生器主腔体内充注的超临界二氧化碳液态成分急速气化压力快速升高，直至在能量发生器内的二氧化碳液体达到超临界状态时，开启泄压组件，通过泄压组件对大活塞背离小活塞一面的第二阀腔泄压，直至能量发生器内的压力超过第二阀腔内的压力，此时，压差触发组件触发，即由于压差力推动小活塞带动阀杆上的大活塞移动，小活塞从能量发生器与第一腔体的连通口移开，能量发生器内二氧化碳高压气体通过第一腔体，然后由能量发射口发出，即本装置通过充压组件设定的活塞式能量释放机构的发射压力，同时将压差触发组件作为活塞式能量释放机构的释放触发机构，从而使得活塞式能量释放机构的发射压力更准确。

19、2、当能量发生器内的超临界二氧化碳压力超过第二阀腔内的压力时，本实用新型的释放装置的泄压组件采用开关管路以及开关阀的组合，即通过开关阀和开关管路，利用压差力将大活塞右侧的高压介质泄压至大活塞的左侧，此时，压差力和高压介质的压力共同使得活塞组合（小活塞、阀杆、大活赛沟通的活塞组合）右移，进而加快小活塞从发生器壳体与第一腔体的连通口移开的速度，从而提高活塞式能量释放机构的反应速度。

20、3、由于超临界二氧化碳压力为200到300mpa，如果设置大活塞和小活塞面积设置不合理，会导致充压设备以及第二阀腔承受很大的压力，故本实用新型中将大活塞的面积设置为小活塞面积的5-9倍，从而使得大活塞和小活塞产生面积的差距，所以第二阀腔只需充注远小于发生器壳体的腔体内的设定压力，从而使得采用小量级的充压设备即可实现对第二阀腔充压，避免由于高压导致设备的损坏。

21、4、其次，本实用新型的释放结构，在是由压差触发组件根据压差进行高压二氧化碳的释放的，故该过程中不会产生传统的爆破片每次爆破后的残留物，因此，不会对流体产生影响，本实用新型的释放结构释放能量更稳定。

22、5、采用高能电热棒加热二氧化碳，比用现有的采用化学药剂加热更安全、更稳定。

技术特征：

1.一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构，其特征在于，泄压组件包括：

3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构，其特征在于，加热组件为电加热管（7）。

4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构，其特征在于，发生器壳体（5）上设置有压力检测模块和温度检测模块，且压力检测模块和温度检测模块的检测端均伸进发生器壳体（5）内。

5.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构，其特征在于，所述高压介质为气体或者液体。

6.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构，其特征在于，所述能量发射口的一端与第一腔体连通，且能量发射口的另一端连接有出气管（10），出气管（10）用于和气体炮的进口连通。

7.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构，其特征在于，充压组件包括高压泵，高压泵的出口通过充气管路（16）与第二阀腔（14）连通。

8.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构，其特征在于，所述大活塞的面积为小活塞面积的5-9倍。

技术总结本技术涉及气体炮发射装置领域，具体涉及一种超临界二氧化碳发射装置中的活塞式能量释放机构，包括：阀体、压差触发组件、充压组件以及泄压组件。本装置通过充压组件设定的活塞式能量释放机构的发射压力，同时将压差触发组件作为活塞式能量释放机构的释放触发机构，从而使得活塞式能量释放机构的发射压力更准确，并能提高活塞式能量释放机构的反应速度。技术研发人员：杨侃,戴辰辰,白普俊受保护的技术使用者：西安长峰机电研究所技术研发日：20231127技术公布日：2024/6/2