[发明专利]高压空气无杆式气缸弹射器工作阶段活塞运动轨迹方法

说明书

本发明提供一种高压空气无杆式气缸弹射器工作阶段活塞运动轨迹方法，所述弹射器通过管路与高压室连接，包括：所述管路并联主副双电磁阀；对高压空气，采用真实气体方程获得高压空气的比热力学能、比焓；根据高压室和低压室中气体质量守恒、气体能量守恒、气体状态，及管路中气体流量获得气缸弹射器中活塞运动轨迹；所述低压室包括弹射器及与弹射器连通的气缸。

技术领域

本发明涉及一种高压气动技术，特别是一种高压空气无杆式气缸弹射器工作阶段活塞运动轨迹方法。

背景技术

高压气动系统由于具有结构简单、性能可靠、没有污染、功率密度高等特点，在工厂自动化、机器人驱动、节能汽车等领域得到广泛应用。随着科技的发展，高压气动系统的应用场合不断增多。大、中型商船上常配有压力为1～10MPa的压缩空气系统，主要用于船舶主柴油机启动、换向和发电柴油机的启动。舰艇上广泛应用压力为15～40MPa的高压气动系统，用于鱼雷的装弹和发射、火炮操纵、潜艇浮起等。飞机上广泛应用压力为7～23MPa的高压系统，主要用于操纵起落架、收放对正鼻轮、螺旋桨制动、主轮刹车、客舱门收放等。此外，高压气动系统还应用于空气爆破(70～84MPa)、金属成形(最高140MPa)、风洞实验(21～28MPa)、深海潜水(最高21MPa)、高压空气断路器(1.75MPa)、大功率气动离合器(1.2MPa)、拉伸吹塑成型(常高达4MPa)。

高压空气气动弹射器具有无需热防护、弹射红外特征小，无污染的优点，具有较强的优势。但此弹射方式对应的工况恶劣，压力(超过30MPa)远大于空气临界压力、温度(260K～400K)远偏离对应的玻义耳温度，把工质当成理想气体，其热物性质产生很大偏差。这种偏差对热力过程中的质量和能量平衡的影响是不可接受的，弹道参数也失去了真实性，和实际测量值会有较大误差，特别是大吨位弹射物，这种误差会更大，严重偏离于技战术指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压空气无杆式气缸弹射器工作阶段活塞运动轨迹方法，所述弹射器通过管路与高压室连接，包括：

所述管路并联主副双电磁阀；

对高压空气，采用真实气体方程获得高压空气的比热力学能、比焓；

根据高压室和低压室中气体质量守恒、气体能量守恒、气体状态，及管路中气体流量获得气缸弹射器中活塞运动轨迹。

采用上述方法，所述比热力学能、比焓获得方法包括：

建立高压空气的真实气体方程(1)，对真实气体方程在等温条件下根据式(3)进行微积分计算，获得比热力学能u、比焓h：

其中，p为高压空气压强，R为气体常数，T为气体温度，V_m为气体的摩尔体积，p_c为气体的临界压强，T_c为气体的临界温度，C_vi为理想气体的比定容热容，R_g为普适气体常数。

采用上述方法，所述气缸弹射器中活塞运动轨迹满足系数方程组：

其中，X₅为活塞的位移，X₆活塞的速度，P为大气压强，S为活塞的推力面积，m_e为弹射物质量，m_t为作动装置质量，g为重力加速度，p₂为低压室内气体压强，通过下述方程组获得