氣動(dòng)發(fā)射裝置的設(shè)計(jì)與分析分析

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1、1緒論碩士論文圖1．3FN303非致命武器重慶建設(shè)工業(yè)有限責(zé)任公司考慮到氣瓶式C02氣步槍受環(huán)境氣溫影響較大，于2005年研制成功EM613型4．5毫米壓縮空氣式氣步槍，如圖1．4所示。該氣步槍采用空氣作為彈丸發(fā)射動(dòng)力，采用小型手動(dòng)式或電動(dòng)式打氣泵為該槍補(bǔ)充壓縮空氣。總體來說，該槍性能好、精度好、充氣方便，是代表氣步槍發(fā)展方向的典型產(chǎn)品。該槍采用獨(dú)立模塊結(jié)構(gòu)。氣瓶是該槍的動(dòng)力源，由開閉氣系統(tǒng)和壓力表構(gòu)成，前端為開閉氣系統(tǒng)，利用活塞運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開閉氣，氣瓶閥桿在內(nèi)壓作用下實(shí)現(xiàn)氣瓶成密閉狀態(tài)。該槍首創(chuàng)在槍身上設(shè)計(jì)用來改變高壓氣體的減

2、壓器，實(shí)現(xiàn)高壓壓縮空氣到恒壓輸出的轉(zhuǎn)換，可以使輸出壓力穩(wěn)定在80-90bar左右，彈丸初速大約為170～180m／s，排除了壓縮空氣壓力變化對(duì)武器射擊精度的影響【201。圖1．4EM613型4．5毫米壓縮空氣式氣步槍德國(guó)庫(kù)諾一梅爾歇爾公司發(fā)明了ME氣槍彈，如圖1．5所示，實(shí)現(xiàn)了用普通轉(zhuǎn)輪手槍發(fā)射氣槍彈，其巧妙之處在于：先向ME氣槍彈彈殼中充入氣體，再將普通的氣槍彈彈頭裝上即可。彈殼可以重復(fù)充氣，重復(fù)使用。充氣可用專用手動(dòng)氣泵也可用立式氣泵，對(duì)彈殼充氣用普通方法壓縮空氣即可，充氣壓力可以超過20MPa。ME系統(tǒng)主要使用在射擊訓(xùn)

3、練及比賽中【2¨。4碩士論文氣動(dòng)發(fā)射裝置的設(shè)計(jì)與分析研究《翟拿令圖1．5ME氣槍彈俄羅斯伊熱夫斯克機(jī)械廠出品的“貝加爾湖”牌氣動(dòng)手槍，如MP-651K、MP一654K等產(chǎn)品在俄羅斯國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上一直享有很高的聲譽(yù)。2009年，該廠推出的新型MP一655K式4．5mm氣動(dòng)手槍(如圖1．6)全槍結(jié)構(gòu)合理，供彈機(jī)構(gòu)別具創(chuàng)新。該槍槍口端面較復(fù)雜，一上一下兩根“槍管”，上面的為彈倉(cāng)，下面的為槍管，采用可卸式氣瓶和氣瓶刺針機(jī)構(gòu)。該槍是全世界唯一一支可以在套筒處于最后方位置時(shí)射擊的手槍。擊發(fā)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)雙動(dòng)射擊和單動(dòng)射擊之間自由轉(zhuǎn)換，且密封

4、性能良好。該槍供彈具則吸取了轉(zhuǎn)輪式彈倉(cāng)和直槽式彈倉(cāng)的優(yōu)點(diǎn)，大幅度增加了容彈量，其供彈動(dòng)作簡(jiǎn)單可靠，裝彈操作容易，只需將彈丸從受彈口倒入，關(guān)閉彈倉(cāng)蓋，彈丸就會(huì)在推彈簧和推彈板的作用下被擠進(jìn)轉(zhuǎn)輪中，可以在任意姿勢(shì)和俯仰角下射擊，而不會(huì)影響供彈可靠性【221。圖1．6俄羅斯MP．655K式4．5mm氣動(dòng)手槍氮?dú)鈴椛溲b置是以高壓氮?dú)庾鳛閺椛鋭?dòng)力的機(jī)載導(dǎo)彈彈射裝置，其原理如圖1．7所示[25-26】。一般情況下，它由氮?dú)馐?、開關(guān)閥、調(diào)節(jié)閥、掛鉤解鎖機(jī)構(gòu)和前、后活塞作動(dòng)』■■■、IJll緒論碩士論文筒等組成。利用高壓氮?dú)馔苿?dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，帶

5、動(dòng)相關(guān)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，釋放導(dǎo)彈吊掛，再由活塞將導(dǎo)彈推離載機(jī)。氮?dú)鈴椛溲b置的彈射力比較平穩(wěn)，對(duì)導(dǎo)彈的沖擊力較小，避免導(dǎo)彈受到太大的沖擊而影響導(dǎo)彈上精密儀器的工作性能。圖1．7氮?dú)鈴椛溲b置原理圖以上所述為部分國(guó)內(nèi)外在以壓縮氣體為動(dòng)力的氣動(dòng)武器的相關(guān)研究。經(jīng)過多年的研究，誕生了范韋堡C系列C02氣手槍、鮑爾萊茵氣槍、RWS氣槍、斯太爾LP系列氣槍和瓦爾特CP系列氣槍等種類繁多的氣動(dòng)武器[23-24]，以及氮?dú)怛?qū)動(dòng)的彈射型發(fā)射裝置，證明人類對(duì)于氣動(dòng)武器的研究和應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是，在所有氣動(dòng)武器中，以液氮為動(dòng)力的研究基本上沒有。在其他應(yīng)

6、用領(lǐng)域，以液氮為動(dòng)力的研究已經(jīng)很早就展開了，例如液氮發(fā)動(dòng)機(jī)。圖1．8為此開式朗肯循環(huán)的液氮發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)示意圖，其推進(jìn)系統(tǒng)的基本思想是利用大氣作為熱源，為液氮提供熱量，使其蒸發(fā)并過熱，使其在膨脹機(jī)中做功。1997年，美國(guó)華盛頓大學(xué)在美國(guó)能源部的資助下，研制了一臺(tái)以液氮為動(dòng)力的低溫氣動(dòng)原型汽車LN2000，如圖1．9(右)，低速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可提供4KW的平均功率，高速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)平均功率達(dá)10KWt27-291。同期，北德克薩斯大學(xué)用于測(cè)試的液氮汽車CooLN2Car最大工作壓力為0．7MPa，可提供7KW的功率[30-3

7、1J，如圖1．9(左)。于2000年底國(guó)內(nèi)才開始相關(guān)研究，是由浙江大學(xué)動(dòng)力機(jī)械研究所展開，并積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)【321。換熟器泵圖1．8液氮發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)示意圖碩士論文氣動(dòng)發(fā)射裝置的設(shè)計(jì)與分析研究熱交投器氮?dú)馀诺酱髿饫总圁簣D1．9Texas大學(xué)液氮發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(左)和Washington大學(xué)液氮發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(右)鑒于前文所述液氮自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)有氣動(dòng)武器的基礎(chǔ)上，本文試圖嘗試對(duì)以液氮為動(dòng)力的武器進(jìn)行原理可行性研究，為后續(xù)進(jìn)一步的研究提供參考。1．3以液氮為動(dòng)力的可行性分析以液氮作為動(dòng)力的思想就是利用液氮的低溫特性所儲(chǔ)存的

8、冷量，通過與外界環(huán)境或加熱設(shè)備之前換熱而獲得能量，進(jìn)而推動(dòng)彈丸或拋射物運(yùn)動(dòng)。從熱力學(xué)分析，液氮的低溫儲(chǔ)能可以達(dá)到和高溫儲(chǔ)能相同的做功效果，區(qū)別之處，液氮作為做功介質(zhì)是熱力循環(huán)的冷源，而周圍環(huán)境或加熱設(shè)備是熱循環(huán)的熱源【33】。與一些綠色動(dòng)力如氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，液氮在儲(chǔ)能密度方面還