一种适用于水下射弹的电机推动式气体集成阀

技术领域

本发明涉及水下射弹技术领域，尤其涉及一种适用于水下射弹的电机推动式气体集成阀。

背景技术

水下射弹利用炮射技术获得高初始速度，并采用气体包裹技术进行减阻，继而实现水下高速航行，以打击拦截水下运动装置。因此水下射弹需求自带气源及气体控制装置。然而由于水下射弹直径较小，一般小于35mm，在射弹内部布置气源及气体控制装置十分困难。

射弹发射方式一般采用适配器约束发射方式，即适配器与射弹通过定位销限定轴向位置，同时补偿射弹外表面与炮筒内表面的间隙，以起到对射弹发射过程导向、限位、减小摩擦阻力的作用，射弹出筒后适配器在流体阻力作用下自动分离。

针对水下射弹系统，由于气体通入并达到流量稳定需要一定时间，且气体流量对弹体减阻特性影响较大，因此弹内气源及气体控制装置因实现气体触发通气时刻及气体通气流量可控，目前尚无装置可实现上述技术要求。

现有的采用外置电磁阀时序控制打开开关阀的方式，实现射弹系统气体触发通气时刻及气体通气流量可控的目标。上述方法存在尺寸限制问题，即当限制尺寸较小时，电磁铁有效面积较小，产生的吸力较小，存在无法打开开关阀的风险。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种适用于水下射弹的电机推动式气体集成阀，用以解决现有水下射弹的气源与气体控制装置难以在小尺寸的前提下集成在弹体内的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明技术方案中，一种适用于水下射弹的电机推动式气体集成阀，其特征在于，适用于水下射弹的电机推动式气体集成阀包括：开关阀、充气阀、减压阀、气瓶和电机；

气瓶为回转体，充气阀设置在气瓶的一端，开关阀设置在气瓶的另一端；减压阀设置在开关阀的出气端；开关阀设有沿气瓶径向设置的活塞，活塞控制开关阀开启或关闭；电机能够推动充气阀、气瓶、开关阀和减压阀一同相对发射设备移动，同时解除发射设备上的限位结构与活塞的限位关系、使活塞移动。

本发明技术方案中，开关阀设有气流通路，气流通路连通气瓶内部和减压阀；气流通路设有径向段；

活塞为回转体，设有第一变径部，第一变径部能够插入并阻塞径向段；

开关阀还设有复位结构，复位结构能够使第一变径部处于与径向段脱离的状态。

本发明技术方案中，开关阀设有衬套和衬套安装孔，衬套沿气瓶的径向完全插入衬套安装孔中，径向段设置在衬套安装孔的底部；

气流通路还设有出气段，出气段穿过衬套安装孔的侧壁，并与径向段连通；

活塞设有第二变径部，第二变径部安装在衬套内，且第二变径部能够在衬套内沿气瓶径向移动。

本发明技术方案中，复位结构为处于压缩状态的弹簧，弹簧的一端抵在径向段的侧壁边缘上，另一端抵在第二变径部上。

本发明技术方案中，限位结构包括：第一滚珠、第二滚珠和环形槽；

第一滚珠与活塞远离径向段的一端固定；衬套的与发射设备接触的外侧壁上设有滚珠孔，第二滚珠设置在滚珠孔内，且通过第一滚珠和发射设备内侧壁限位，并且被限位的第二滚珠使第一变径部插入径向段；

环形槽设置在发射设备内侧壁上位于滚珠孔随开关阀去移动的前进方向的位置上；第二滚珠能够进入环形槽，并解除限位，使第一变径部与径向段脱离。

本发明技术方案中，衬套设有沿气瓶径向的滑槽，活塞的第二变径部设有能够在滑槽内滑动的滑动部。

本发明技术方案中，第一变径部设有第一密封圈，第一密封圈能够将第一变径部与径向部之间密封；

第二变径部设有第二密封圈，第二密封圈能够将第二变径部与衬套之间密封。

本发明技术方案中，充气阀为单向阀。

本发明技术方案中，气瓶由碳纤维材料制成，能够承受的最大气压为15MPa。

本发明技术方案中，减压阀能够调整输出的气体流量。

本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：

1.本发明采用外置电机时序控制，打开开关阀，小型化集成充气阀、气瓶、开关阀及减压阀，以实现射弹系统气体触发通气时刻及气体通气流量可控的目标。

2.本发明采用电机控制整体移动，使第二滚珠解除限位，进而使活塞将开关阀开启，使得在弹体发射瞬间，开关阀就能够打开，气体集成阀能够将气瓶内的气体排出，实现弹体的气体减阻。

3.本发明通过弹簧的设置，使得整个装置随弹体发射出去后依然能够保持气体输出，以在弹体发射后依然进行气体减阻。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例的剖视图；

图2为本发明实施例的开关阀剖视图；

图3为本发明实施例的充气阀剖视图。

附图标记：

1-电机；2-充气阀；201-充气接头；202-单向阀；3-气瓶；4-开关阀；401-基座；402-第一滚珠；403-第二滚珠；404-衬套；405-第一变径部；406-第二变径部；407-弹簧；408-进气段；409-径向段；410-出气段；5-减压阀；6-发射设备；601-环形槽；7-活塞；

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

本发明提出一种适用于水下射弹的电机推动式小型气体集成阀，即采用电机1推动打开开关阀4的方式，实现射弹系统气体触发通气时刻及气体通气流量可控的目标，同时解决电磁开关受限尺寸问题。

具体的，如图1至图3所示，一种适用于水下射弹的电机推动式气体集成阀，适用于水下射弹的电机推动式气体集成阀包括：开关阀4、充气阀2、减压阀5、气瓶3和电机1；气瓶3为回转体，充气阀2设置在气瓶3的一端，开关阀4设置在气瓶3的另一端；减压阀5设置在开关阀4的出气端；开关阀4设有沿气瓶3径向设置的活塞7，活塞7控制开关阀4开启或关闭；电机1能够推动充气阀2、气瓶3、开关阀4和减压阀5一同相对发射设备6移动，同时解除发射设备6上的限位结构与活塞7的限位关系、使活塞7移动。本发明实施例在使用时，通过充气阀2进行充气，使气瓶3内储存高压气体，此时，活塞7使开关阀4处于关闭状态，当进行弹体发射时，启动电机1，电机1推动充气阀2、气瓶3、开关阀4和减压阀5一同相对发射设备6移动，同时活塞7也相对发射设备6移动，直至与发射设备6上的限位结构解除限位关系，使得活塞7将开关阀4开启，气瓶3内的气体经由开关阀4流向减压阀5，通过减压阀5调节成适当压力，以形成稳定的气流，并用于对弹体的气体减阻。

本发明实施例中，电机1设置在弹体发射设备6上，示例性地弹体发射设备6为适配器或弹体发射的炮管，能够使用现有的产品，电机1的电缆由筒壁或者炮筒管道引出。电机1的作用为充气阀2、气瓶3、开关阀4和减压阀5一同相对发射设备6移动提供所需作用力。

减压阀5也是成熟产品，减压阀5的进气端与开关阀4的出气段410采用螺纹连接，并进行密封。减压阀5作用为调节气体流出侧压力，进而调节气体流量，达到气体流量稳定可控的目的。

为了配合活塞7的控制，本发明实施例中，开关阀4设有气流通路，连通气瓶3内部和减压阀5；气流通路包括依次连接的进气段408、径向段409和出气段410；进气段408与气瓶3的出气段410螺纹连接，并密封设置，出气段410与减压阀5连接。活塞7为回转体，活塞7的轴线沿气瓶3的径向设置，活塞7设有第一变径部405，第一变径部405能够插入并阻塞径向段409，当第一变径部405插入径向段409时，气流通路被阻塞，开关阀4处于关闭状态，当第一变径部405从径向段409脱离时，气流通路畅通，开关阀4处于开启状态。

开关阀4还设有复位结构，复位结构能够使第一变径部405处于与径向段409脱离的状态，即在活塞7被限位时开关阀4关闭，在发射弹体时，电机1启动，使活塞7与限位结构解除限位，在复位结构的作用下，第一变径部405脱离径向段409。

本发明实施例中，开关阀4设有衬套404和衬套404安装孔，衬套404沿气瓶3的径向完全插入衬套404安装孔中，径向段409设置在衬套404安装孔的底部，衬套404作为运动的约束结构使用，具体的，活塞7设有第二变径部406，第二变径部406安装在衬套404内，且第二变径部406能够在衬套404内沿气瓶3径向移动。此外，为了保证气流通路的畅通，出气段410穿过衬套404安装孔的侧壁，并与径向段409连通。

为了简化整个装置，本发明实施例中，复位结构为处于压缩状态的弹簧407，弹簧407的一端抵在径向段409的侧壁边缘上，另一端抵在第二变径部406上，在活塞7不受限位结构的作用时，弹簧407将活塞7的第一变径部405推离径向段409。

由于发明的装置设置在弹体内，当弹体脱离了发射装置，而电机1无法随弹体一同发射，本发明实施例设置限位结构，来使开关阀4处于开启的状态，具体的，锁定结构包括限位结构包括：第一滚珠402、第二滚珠403和环形槽601；第一滚珠402与活塞7远离径向段409的一端固定；衬套404的与发射设备6接触的外侧壁上设有滚珠孔，第二滚珠403设置在滚珠孔内，且通过第一滚珠402和发射设备6内侧壁限位，并且被限位的第二滚珠403使第一变径部405插入径向段409。在弹体发射前，由于发射设备6内侧壁对第二滚珠403的限制，使其被压入滚珠孔内，此时第二滚珠403压紧第一滚珠402，第一滚珠402克服弹簧407的推力将活塞7的第一变径部405压入径向段409内，使得开关阀4处于关闭状态。环形槽601设置在发射设备6内侧壁上位于滚珠孔随开关阀4去移动的前进方向的位置上；第二滚珠403能够进入环形槽601，并解除限位，使第一变径部405与径向段409脱离。当电机1推动充气阀2、气瓶3、开关阀4和减压阀5一同相对发射设备6移动时，第二滚珠403在第一滚珠402与发射设备6内侧壁之间滚动，直至第二滚珠403随开关阀4移动至环形槽601处，第二滚珠403被解除限位，弹簧407推动活塞7、活塞7通过第一滚珠402推动第二滚珠403，使得第二滚珠403进入环形槽601，从而活塞7的第一变径部405与径向部脱离，实现开关阀4的开启，随着开关阀4的进一步移动，第二滚珠403留在环形槽601内，而第一滚珠402通过衬套404和活塞7及弹簧407的限位作用，使得活塞7保持稳定，并保持第一变径部405与径向段409脱离，此时，即使弹体脱离发射设备6，电机1不再推动充气阀2、气瓶3、开关阀4和减压阀5一同相对发射设备6移动，活塞7也会被弹簧407推动，保持第一变径部405与径向段409脱离，使气流通路一直处于畅通状态。

由于活塞7为回转体，为了防止活塞7发生转动，本发明实施例中，衬套404设有沿气瓶3径向的滑槽，活塞7的第二变径部406设有能够在滑槽内滑动的滑动部。

考虑到本发明的装置用于水下弹体的发射，需要防止液体进入，此外，还要防止气体从其他位置泄漏。本发明实施例中，第一变径部405设有第一密封圈，第一密封圈能够将第一变径部405与径向段409之间密封；第二变径部406设有第二密封圈，第二密封圈能够将第二变径部406与衬套404之间密封。

此外，开关阀4还设有基座401，开关阀4的基座401为回转体结构，一端与气瓶3通过螺纹密封连接，一端与减压阀5通过螺纹密封连接，开关阀4的基座401设计出气管道。衬套404通过螺钉或者粘接方式与开关阀4的基座401固定。开关阀4的基座401、活塞7及衬套404采用铝合金材料，优选的采用镁合金材料，以减轻重量，弹簧407采用弹簧钢材料。

本发明实施例中，充气阀2由充气接头201及单向阀202组成，充气接头201及单向阀202采用铝合金材料，优选的采用镁合金材料，以减轻重量。充气接头201与单向阀202通过螺纹密封连接，充气接头201一端与气瓶3一端通过螺纹密封连接。充气过程，充气阀2接头与充气管路连接，单向阀202作用为实现气体的单向流动，当充气阀2接口侧压力大于气瓶3侧压力时，单向阀202处打开状态，当充气阀2接口侧压力小于气瓶3侧压力时，单向阀202处关闭状态。

需要说明的是，气瓶3为回转体结构，可根据气体质量需求调整气瓶3尺寸大小。气瓶3采用不锈钢材料，优选的气瓶3采用碳纤维复合材料，以减轻重量。气瓶3一端与充气阀2通过螺纹密封连接，一端与开关阀4通过螺纹密封连接。气瓶3作用为贮存高压气体，贮存气体最大气压为15MPa。

在使用本发明实施例时：

先进行气瓶3充气，充气阀2接头与充气管路连接后开始对气瓶3进行充气，此时充气阀2接口侧压力大于气瓶3侧压力，单向阀202为打开状态，气瓶3内压力达到设定压力后，停止充气，缷掉充气管路内气体压力，此时气瓶3侧压力大于充气阀2接口侧压力，单向阀202处关闭状态。此外，由于发射设备6内侧壁的限制，第二滚珠403被压入滚珠孔内，并克服弹簧407的作用力，将第一变径部405压入径向段409，使开关阀4关闭。

在进行水下发射前，初始状态电机1未通电，弹簧407处于压缩状态；活塞7在，第二滚珠403作用下，第一变径部405插入径向段409，第一密封圈将第一变径部405与径向段409之间密封，实现气流通路的密封，开关阀4处关闭状态。

在进行水下发射时，电机1通电，推动充气阀2、气瓶3、开关阀4和减压阀5一同相对发射设备6移动，直至第二滚珠403随开关阀4移动至环形槽601处，第二滚珠403被解除限位，弹簧407推动活塞7、活塞7通过第一滚珠402推动第二滚珠403，使得第二滚珠403进入环形槽601，从而活塞7的第一变径部405与径向部脱离，实现开关阀4的开启，随着开关阀4的进一步移动，第二滚珠403留在环形槽601内，而第一滚珠402通过衬套404和活塞7及弹簧407的限位作用，使得活塞7保持稳定，并保持第一变径部405与径向段409脱离，即开关阀4保持开启状态。

当开关阀4打开，气瓶3内的高压气体经由气流通路流至减压阀5时，减压阀5将输出的气流压力出于稳定，此外，减压阀5还具备调节能力，能够控制输出端压力，继而调节输出气体流量，使得气体能够稳定输出，以保证在弹体发射时及发射后的过程中，气流减阻的效果能够保持稳定，以方便对弹体行进轨迹的判断。

综上所述，本发明实施例提供了一种适用于水下射弹的电机推动式气体集成阀，本发明采用外置电机1时序控制，打开开关阀4，小型化集成充气阀2、气瓶3、开关阀4及减压阀5，以实现射弹系统气体触发通气时刻及气体通气流量可控的目标；本发明采用电机1控制整体移动，使第二滚珠403解除限位，进而使活塞7将开关阀4开启，使得在弹体发射瞬间，开关阀4就能够打开，气体集成阀能够将气瓶3内的气体排出，实现弹体的气体减阻；本发明通过弹簧407的设置，使得整个装置随弹体发射出去后依然能够保持气体输出，以在弹体发射后依然进行气体减阻。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。