本發(fā)明涉及兵器科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種投射物模擬發(fā)射裝置。

背景技術(shù)：
以往在輕武器終點(diǎn)效應(yīng)研究中，通常采用戰(zhàn)斗槍、彈道槍、滑膛槍發(fā)射投射物，它們共同的特點(diǎn)是采用火藥氣體作為發(fā)射能源。由于火藥氣體壓力受到發(fā)射藥種類、顆粒形狀、裝填密度、燃燒室溫度、燃燒室壓力、燃燒室容積等多種因素影響，投射物撞擊靶標(biāo)的速度(能量)一致性很難得到保證，進(jìn)而增加了終點(diǎn)效應(yīng)評價的誤差。此外，投射物與目標(biāo)的距離遠(yuǎn)、旋轉(zhuǎn)速度誤差大、著靶姿態(tài)無法控制，也是這些發(fā)射方法存在的問題。投射物發(fā)射方法有戰(zhàn)斗槍發(fā)射、彈道槍發(fā)射、滑膛槍發(fā)射、輕氣炮發(fā)射單元、電磁炮發(fā)射等多種方式。戰(zhàn)斗槍和彈道槍發(fā)射實(shí)彈研究彈丸終點(diǎn)效應(yīng)的缺點(diǎn)是槍-目距離較遠(yuǎn)，射中目標(biāo)相當(dāng)不易。采用減裝藥彈藥后，槍-目距離有所縮短，但在模擬彈丸低速段運(yùn)動時，由于槍械發(fā)射原理槍口速度仍然很高，槍-目距離仍然不是理想的近距離，同時這種方法帶來了彈丸轉(zhuǎn)速誤差?；艠尠l(fā)射是不賦予投射物旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的，它和戰(zhàn)斗槍發(fā)射、彈道槍發(fā)射一樣在投射物的速度控制上存在太多的干擾因素，投射物的速度重復(fù)性很難保證。輕氣炮發(fā)射單元和電磁炮發(fā)射一般作為武器級設(shè)備使用，系統(tǒng)較為龐大和復(fù)雜，小型化后可用在輕武器投射物的發(fā)射上。但是電磁炮發(fā)射需要高性能的脈沖電源網(wǎng)絡(luò)，存在電磁輻射和對加速對象的特殊要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種投射物模擬發(fā)射裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種投射物模擬發(fā)射裝置，包括氣炮發(fā)射單元、泄壓制動控制單元、轉(zhuǎn)速控制單元和測速裝置單元；氣炮發(fā)射單元包括高壓氣室8、發(fā)射管12、活塞組件10和彈托11；泄壓制動控制單元包括儲氣瓶3、電磁閥七19、電磁閥六16、電磁閥三6、數(shù)據(jù)采集器18、信號放大器25和控制中樞17；轉(zhuǎn)速控制單元包括彈托11和發(fā)射管膛線14；測速裝置單元包括激光發(fā)射與接收裝置13、激光控制器15、數(shù)據(jù)采集器18和控制中樞17；其具體的機(jī)械連接方式如下：高壓氣瓶1上連接壓力表四29和電磁閥一2，儲氣瓶3上連接壓力表三28、電磁閥二4和電磁閥三6，高壓氣室8上連接壓力表二27和電磁閥五9；發(fā)射管12與高壓氣室8連接，活塞組件10連接彈托11，激光發(fā)射與接收裝置13安裝在發(fā)射管12上，活塞組件10和彈托11置于發(fā)射管12內(nèi)部；在發(fā)射管12內(nèi)部有發(fā)射管膛線14；真空瓶21上連接壓力表一20；投射物模擬發(fā)射裝置的氣連接為：高壓氣瓶1、電磁閥一2、電磁閥二4和儲氣瓶3依次串聯(lián)；儲氣瓶3通過電磁閥四7與高壓氣室8連接，通過II通道31與電磁閥九24連接，通過電磁閥三6與發(fā)射管12連接；高壓氣室8通過電磁閥五9與發(fā)射管12連接，通過電磁閥七19與真空瓶21連接；發(fā)射管12通過電磁閥六16與真空瓶21連接；真空瓶21通過電磁閥八22與真空泵23連接；真空泵23通過電磁閥九24與II通道31連接，通過電磁閥十26與I通道30連接；投射物模擬發(fā)射裝置的電連接為：控制中樞17連接信號放大器25和數(shù)據(jù)采集器18，信號放大器25分別與電磁閥一2、電磁閥二4、電磁閥三6、電磁閥四7、電磁閥五9、電磁閥六16、電磁閥七19、電磁閥八22、電磁閥九24、電磁閥十26和真空泵23連接，數(shù)據(jù)采集器18分別與壓力表一20、壓力表二27、壓力表三28、壓力表四29和激光控制器15連接，激光控制器15與激光發(fā)射與接收裝置13連接。本發(fā)明的投射物模擬發(fā)射裝置借鑒輕氣炮發(fā)射單元?dú)庠礆鈮嚎煽氐募夹g(shù)優(yōu)勢，并采用有效的投射物的旋轉(zhuǎn)、姿態(tài)等運(yùn)動參數(shù)實(shí)現(xiàn)方法，確保投射物的運(yùn)動參數(shù)在近距離與實(shí)彈實(shí)裝發(fā)射的遠(yuǎn)距離運(yùn)動參數(shù)保持良好的一致性，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和效益。本發(fā)明的裝置實(shí)現(xiàn)了近距離、高精度、高重復(fù)性和環(huán)保的發(fā)射特點(diǎn)，滿足了終點(diǎn)效應(yīng)試驗(yàn)研究的要求。附圖說明圖1為投射物模擬發(fā)射裝置；圖中，1高壓氣瓶、2電磁閥一、3儲氣瓶、4電磁閥二、5導(dǎo)氣管、6電磁閥三、7電磁閥四、8高壓氣室、9電磁閥五、10活塞組件、11彈托、12發(fā)射管、13激光發(fā)射與接收裝置、14發(fā)射管膛線、15激光控制器、16電磁閥六、17控制中樞、18數(shù)據(jù)采集器、19電磁閥七、20壓力表一、21真空瓶、22電磁閥八、23真空泵、24電磁閥九、25信號放大器、26電磁閥十、27壓力表二、28壓力表三、29壓力表四、30I通道、31II通道。圖2為投射物模擬發(fā)射裝置氣連接。圖3為投射物模擬發(fā)射裝置電連接。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例11、本發(fā)明的裝置包括氣炮發(fā)射單元、泄壓制動控制單元、轉(zhuǎn)速控制單元和測速裝置單元；氣炮發(fā)射單元包括高壓氣室8、發(fā)射管12、活塞組件10和彈托11；泄壓制動控制單元包括儲氣瓶3、電磁閥七19、電磁閥六16、電磁閥三6、數(shù)據(jù)采集器18、信號放大器25和控制中樞17；轉(zhuǎn)速控制單元包括彈托11和發(fā)射管膛線14；測速裝置單元包括激光發(fā)射與接收裝置13、激光控制器15、數(shù)據(jù)采集器18和控制中樞17(如圖1所示)。其具體的機(jī)械連接方式如下(如圖1)：高壓氣瓶1上連接壓力表四29和電磁閥一2，儲氣瓶3上連接壓力表三28、電磁閥二4和電磁閥三6，高壓氣室8上連接壓力表二27和電磁閥五9；發(fā)射管12與高壓氣室8連接，活塞組件10連接彈托11，激光發(fā)射與接收裝置13安裝在發(fā)射管12上，活塞組件10和彈托11置于發(fā)射管12內(nèi)部；在發(fā)射管12內(nèi)部有發(fā)射管膛線14；真空瓶21上連接壓力表一20。如圖1、圖2所示，該投射物模擬發(fā)射裝置的氣連接如下：高壓氣瓶1通過電磁閥一2和電磁閥二4和儲氣瓶3連接；儲氣瓶3通過電磁閥四7與高壓氣室8連接，通過II通道31與電磁閥九24連接，通過電磁閥三6與發(fā)射管12連接；高壓氣室8通過電磁閥五9與發(fā)射管12連接，通過電磁閥七19與真空瓶21連接；發(fā)射管12通過電磁閥六16與真空瓶21連接；真空瓶21通過電磁閥八22與真空泵23連接；真空泵23通過電磁閥九24與II通道31連接，通過電磁閥十26與I通道30連接。如圖1、圖3所示，該投射物模擬發(fā)射裝置的電連接如下：控制中樞17連接信號放大器25和數(shù)據(jù)采集器18，信號放大器25分別與電磁閥一2、電磁閥二4、電磁閥三6、電磁閥四7、電磁閥五9、電磁閥六16、電磁閥七19、電磁閥八22、電磁閥九24、電磁閥十26和真空泵23連接，數(shù)據(jù)采集器18分別與壓力表一20、壓力表二27、壓力表三28、壓力表四29和激光控制器15連接，激光控制器15與激光發(fā)射與接收裝置13連接。2、本發(fā)明的投射物模擬發(fā)射裝置主要用于發(fā)射投射物并模擬投射物用彈道槍或者戰(zhàn)斗槍等發(fā)射時不同射程處的運(yùn)動參數(shù)。高壓氣瓶用于存儲高壓空氣或者氮?dú)?，其壓力可達(dá)30MPa。實(shí)驗(yàn)時，根據(jù)用氣量需求，由高壓氣瓶向儲氣瓶中充入適量的氣體，滿足多次射擊需求，減少射擊準(zhǔn)備時間。每次射擊前，儲氣瓶向高壓氣室充入規(guī)定壓力氣體作為驅(qū)動投射物運(yùn)動的介質(zhì)，充注時要關(guān)閉電磁閥二，打開儲氣瓶與高壓氣室連接導(dǎo)管上電磁閥四，達(dá)到規(guī)定的充氣壓力后關(guān)閉電磁閥四。首次射擊前，打開真空瓶與發(fā)射管間的電磁閥六，用真空泵抽出真空瓶和發(fā)射管內(nèi)的氣體，通過I通道排入大氣，達(dá)到規(guī)定真空度后關(guān)閉真空泵和真空瓶與真空泵間的電磁閥八，真空瓶的作用是增大發(fā)射管容積，減少發(fā)射管真空度的波動，并可作為高壓氣室泄放氣體的收集器。充氣、抽真空、安裝彈托和投射物等準(zhǔn)備工作結(jié)束后，打開高壓氣室與發(fā)射管間的電磁閥五，活塞組件在氣壓的作用下沿發(fā)射管高速向前運(yùn)動，彈托在發(fā)射管膛線引導(dǎo)下在向前運(yùn)動的同時高速旋轉(zhuǎn)，從而賦予投射物質(zhì)心運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。控制中樞實(shí)時采集分析氣壓、投射物運(yùn)動參數(shù)，滿足限定條件要求時，控制中樞輸出控制信號，經(jīng)過信號放大器放大傳遞給執(zhí)行元件，打開儲氣瓶與發(fā)射管間的電磁閥三迅速向發(fā)射管真空部注入高壓氣體，同時關(guān)閉真空瓶與發(fā)射管間的電磁閥六、打開高壓氣室與真空瓶間的電磁閥七?；钊M件由輕質(zhì)材料構(gòu)成，在反向氣壓作用下迅速減速制動。彈托則釋放投射物，投射物在慣性力作用下以預(yù)定的速度和轉(zhuǎn)速飛離發(fā)射系統(tǒng)。控制高壓氣室與發(fā)射管間電磁閥五以及儲氣瓶與發(fā)射管間電磁閥三開度，活塞組件在反向壓力作用下慢慢復(fù)位。之后關(guān)閉高壓氣室與發(fā)射管間的電磁閥五，打開真空瓶與發(fā)射管間的電磁閥六，開啟真空泵，通過II通道將氣體排入儲氣瓶，進(jìn)入下一發(fā)發(fā)射準(zhǔn)備狀態(tài)。該裝置的基本原理為：以壓縮氣體作為發(fā)射各種投射物的能源(可調(diào)、可控)，推動發(fā)射物沿著發(fā)射管向前運(yùn)動，通過速度測量、速度預(yù)測和壓力控制實(shí)現(xiàn)投射物初速控制；通過設(shè)置發(fā)射管膛線纏度調(diào)節(jié)控制投射物的轉(zhuǎn)速；通過調(diào)整發(fā)射角度實(shí)現(xiàn)著靶章動角控制，以此實(shí)現(xiàn)在發(fā)射管口部設(shè)置目標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)投射物在近距離上模擬遠(yuǎn)距離作用效果。3、該裝置的功能實(shí)現(xiàn)情況(1)氣炮發(fā)射單元：利用高壓氣體推動彈托和活塞組合件產(chǎn)生質(zhì)心運(yùn)動，彈托在向前運(yùn)動時由發(fā)射管膛線賦予旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。投射物置于彈托之中，因此投射物同時產(chǎn)生直線運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動?？刂茪庠礆怏w壓力可以產(chǎn)生不同的推動力，進(jìn)而使投射物產(chǎn)生不同的初始速度。這里氣源氣體壓力、工質(zhì)、發(fā)射管長度以及附件質(zhì)量、活塞與缸體的配合、摩擦系數(shù)，發(fā)射管膛線與彈托之間的摩擦系數(shù)的選擇至關(guān)重要。彈托不僅要能可靠夾持投射物，同時還要適時可靠地制動并釋放投射物。(2)泄壓制動控制單元：當(dāng)投射物速度達(dá)到預(yù)定值時，活塞組件要及時地減速制動，彈托釋放投射物。這個過程主要通過發(fā)射管高壓段泄壓完成。發(fā)射管高壓段氣體通過向真空瓶快速釋放，發(fā)射管低壓段通過儲氣瓶注入高壓氣體而使活塞組件快速減速制動。發(fā)射管將承受低壓和高壓氣體的作用，因此發(fā)射管的密封要兼顧這兩種情況。由高壓到低壓的閉環(huán)氣體釋放、打壓，減少了氣體的排放，充分地利用氣體做功。(3)轉(zhuǎn)速控制單元：投射物的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由彈托提供，而彈托的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動取決于彈托的質(zhì)心運(yùn)動速度和發(fā)射管膛線纏度。實(shí)際上發(fā)射管膛線提供了質(zhì)心運(yùn)動速度與旋轉(zhuǎn)速度的固定比例關(guān)系。通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定不同情況下的比值，從而在誤差允許范圍內(nèi)選擇幾個關(guān)鍵的比值。(4)測速裝置：采用激光擋光原理測試投射物速度。激光發(fā)射與接收裝置開設(shè)位置、激光波長、接收裝置靈敏度等是選擇的重點(diǎn)。信號處理程序要顧及激波對信號發(fā)射與接收的影響，同時也具有速度預(yù)判功能，適時地為系統(tǒng)其它控制環(huán)節(jié)提供控制信號。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。