[发明专利]两级单活塞高速弹丸发射系统

说明书

技术领域

本发明属于一种聚变弹丸加料领域，具体涉及一种两级单活塞高速弹丸发射系统。

背景技术

目前，国内外很多聚变装置上通常从弱场侧进行弹丸注入，采用单级直线型管道传输弹丸，在工程上较容易实现。弹丸注入速度较容易达到1km/s，并能保持较好的完整性注入到等离子体中。但这样的初速度对于大型聚变堆芯部加料所要求的弹丸速度远远不够，为了突破单级气动加速的速度上限，有必要设计一种高速弹丸发射系统，而采用两级单活塞发射系统能解决这类问题，理论计算的弹丸速度高达数千米每秒。

发明内容

本发明的目的是提供一套两级单活塞发射系统，提供一种高速弹丸发射，实现弹丸芯部加料，从而提高弹丸加料效率等。

本发明是这样实现的，两级单活塞高速弹丸发射系统，它包括第一储气罐、第二储气罐、活塞、快阀、加速枪管，第一储气罐与第二储气罐连通，在第二储气罐内依次设有快阀和活塞，第二储气罐与加速枪管连通，加速枪管内安放有弹丸。

本发明的优点是，它采用的气体绝热压缩原理提高第二储气罐压力，其结构相当于两个单级气动枪的串联，其储气罐压力可高达数百兆帕，从而能迅速加速弹丸。

附图说明

图1是本发明所提供的两级单活塞高速弹丸发射系统结构示意图；

图2是弹丸发射前示意图；

图3为弹丸发射后示意图。

图中，1第一储气罐，2快阀，3活塞，4第二储气罐，5弹丸，6加速枪管，7氢气或氦气。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：

两级单活塞高速弹丸发射系统主要包括第一储气罐1、第二储气罐4、活塞3、快阀2、加速枪管6。

如图1所示，第一储气罐1与第二储气罐4连通，在第二储气罐4内依次安装有快阀2和活塞3，第二储气罐4与加速枪管6连通，加速枪管6内安放有弹丸5。

本系统采用的气体绝热压缩原理提高第二储气罐压力，其结构相当于两个单级气动枪的串联，其储气罐压力可高达数百兆帕，从而能迅速加速弹丸，发射过程：按照时间指令，第一步开启快阀，第一储气罐中的高压气体瞬间进入第二储气罐，迅速推动第二储气罐中的活塞向前运动，压缩第二储气罐中的低压气体，当储气罐中的压力传感器得到的压力百兆帕时，第二步开启第二快阀，此时高压气体瞬时推动弹丸向前运动，在枪管中被加速，第三步，开启真空抽气系统，抽除多余气体。

两级单活塞发射系统操作如下：

1、第一储气罐体积约4L，0.1MPa<压力<0.5MPa，一般采用高纯氦气；

2、第二储气罐长约1.2m，内径30mm，体积约0.85L，罐内充有氦气，压力<0.11MPa；

3、活塞采用高强弹性橡胶制成，长度约30mm，整体成锥形，易于高速滑动，总质量约30g,与第二储气罐之间的公差配合<0.01mm，保证其密封性；

4、加速枪管长约1.2m，内径4mm，用于加速弹丸使用。

5、模拟计算主要方程有：第一储气罐与第二储气罐的质量守恒和能量守恒方程，活塞的动量方程，第二储气罐中流体特征线方程，弹丸背压方程以及动量方程。

6、联解上述6大方程，可以计算出弹丸发射过程中各个储气罐中的压力及温升；活塞位移及速度；弹丸承受的背压和获得的加速度，速度等。