[发明专利]具有发射载体发射式柱塞的压力波发生器

说明书

技术领域

本公开总体上涉及一种用于在介质中产生压力波的压力波发生器。

背景技术

发射载体发射式射弹已经在火炮中使用了两百多年。发射载体的使用允许射弹从炮筒发射。一旦发射载体被使用，发射载体就在其离开炮筒时被丢弃并且随后被毁坏，在此刻，发射载体的功能结束并且发射载体发射式射弹被释放以在其弹道上继续行进。

压力波发生器可以用于产生压力波，压力波可以用于压缩介质，将压力波能的一部分传递至所述介质，由于压力波能的集中而在介质中产生能量和/或引发介质中的化学反应或物理变化。该介质可以为固体、液体、气体和/或等离子体。

可以使用各种方法以将压力波发送到在介质中，例如在联接至介质的表面上施加直接的机械碰撞、爆震、爆炸、电火花、强辐射光束、振荡和放大过程等。

在其全部内容均通过参引并入本文中的共同所有的美国专利申请公报No.2010/0163130和国际专利申请(PCT)公报No.WO2012/113057中描述了压力波发生器的示例。这两篇公报描述了用于在介质中产生压力波(或多个压力波)的压力波发生器的示例。在任意这些公报中描述的示例压力波发生器、发生器的部件或者用于操作发生器的方法的任意示例可以与本文中描述的压力波产生装置和方法的实施方式一起使用。压力波可以用于对介质进行压缩并且使介质的温度、压力、能量和/或密度增大。压力波可以通过加速柱塞在联接至介质的转换器上的机械碰撞而产生。转换器可以将可移动柱塞的动能至少部分地转换成介质中的压力波。

位于压力波发生器中的柱塞可以由热处理钢制成并且具有机加工到柱塞上用作支承环、密封件、控制杆、控制杆附接件和其他装置的零件。这些零件的生产可能是复杂的，这些件可能干扰柱塞的一致性，并且这些件可能在拐角和腔中引入应力集中，从而导致柱塞使用的过早失效。这些零件还可能使柱塞的热处理复杂化，这会导致柱塞的失效，例如柱塞的热破裂。

发明内容

在一方面中，提供了一种用于在介质中产生压力波的压力波发生器。该压力波发生器包括壳体、柱塞、发射载体、碰撞表面、用于使发射载体加速的加速装置以及用于使发射载体减速的减速装置。该壳体具有内孔、第一端部和第二端部。该发射载体以可释放的方式承载柱塞并且能够在壳体的内孔内从第一端部朝向第二端部移动。该碰撞表面联接至介质且该碰撞表面位于壳体的第二端部处并且与内孔连通。用于使发射载体加速的加速装置构造成使承载柱塞的发射载体朝向碰撞表面加速。用于使发射载体减速的减速装置构造成通过将约束力施加至发射载体而使发射载体减速，使得当发射载体减速时，柱塞被向前发射到发射载体的前方，使得柱塞在柱塞碰撞碰撞表面时与发射载体至少部分地分开。

在一方面中，柱塞的质量大于发射载体的质量，使得在加速期间，施加至柱塞的动力不会使柱塞加速到发射载体前方，而当柱塞减速时，施加至柱塞的动力将使柱塞发射到发射载体的前方。

在另一方面中，发射载体为具有基部和从该基部延伸的侧壁的杯形形状，以限定内腔，柱塞插入穿过内腔。发射载体的内腔定形并定尺寸成接纳柱塞，使得柱塞的第一表面能够接触发射载体的基部。

在一方面中，用于使承载柱塞的发射载体加速的加速装置包括增压流体源。压力波发生器的壳体包括与增压流体源以及与内孔的位于第一端部与发射载体之间的一部分流体连通的一个或更多个孔口，使得增压流体可以传送到内孔中，以使承载柱塞的发射载体朝向壳体的第二端部加速。

发射载体还包括形成在其中的一个或更多个孔口，以允许增压流体流动穿过所述一个或更多个孔口并且接触柱塞，使得增压流体可以在发射载体减速时使柱塞继续加速。

在一方面中，提供锁定装置以在锁定装置接合柱塞时将柱塞锁定至发射载体以及在锁定装置与柱塞断开时将柱塞从发射载体释放。

锁定装置可以包括安装至发射载体的电磁体以及与电磁体电连通的电源。当打开电源时，电磁体被激励，从而产生将柱塞紧固至发射载体的磁场。当关闭电源时，电磁体去激励，使得柱塞远离发射载体释放。

电源可以通过电源线电联接至电磁体。压力波发生器可以包括联接至发射载体的控制杆。控制杆构造成容置电源线。

在又一方面中，锁定装置包括流体联接至发射载体中的孔口的真空源，以在打开真空源时在发射载体的腔中形成真空，从而将柱塞吸至发射载体。