一种用于水下发射试验的装置平台及安装使用方法与流程

1.本发明属于航行体水下发射技术装备研究领域，特别涉及一种用于水下发射试验的装置平台及安装使用方法。


背景技术：

2.水下航行体在水中发射航行的过程中具有多种复杂性和不确定性，直接对水下航行体进行水下发射的试验研究耗费成本高且研究干扰因素影响的效果不显著，所以将潜射导弹按相似性理论等长径比缩小，进行航行体缩比模型的水下发射试验得以彰显优势，相关研究成果可以为水下垂直发射潜射导弹提供更多的实验依据。
3.进行水下发射航行体模型的试验需要相应的发射装置平台的支撑，之前用于进行水下发射试验的装置平台的组成主要是长方体水箱，水箱材质为亚克力透明玻璃，便于观察和记录试验现象，水箱内部放置水下滑移导轨，发射筒所在的发射装置安装在滑移导轨上可实现横移运动，同时发射筒底部用气管与外部供气装置连接以实现气体推动航行体模型进行出水运动，水下导轨的运动通过与外部水箱上面的电机以带传动连接来实现，水箱注水后可完成水下发射试验。在长方体水箱的正面和侧面放置高速相机来记录航行体模型的出筒运动现象，完成一次发射试验后回收弹体模型并进行下一发试验的准备工作。
4.之前的水下发射试验装置平台可进行初步的水下发射试验研究，但同时也有不足之处，如装置平台的长方体水箱上方没有水箱盖，不能满足密封实验研究的条件，在每次进行水下发射试验时，需要找一块大垫子盖在水箱上面以防止弹体模型飞出去带来伤害。还有在每进行一次模型发射后，就需要将整个水箱内的发射装置包括水下滑移导轨和发射筒等通过吊车吊出水面，完成清理干燥发射筒，重新装填航行体模型，进行密封处理的工作，这一系列的准备工作耗费时间和人力，影响实验进行的效率。之前的水下发射试验装置平台没有装吊升降平台，影响实验进行的速率，且水箱的进水排水不方便，也不能实现密封条件，因此有必要设计一种新型的装置平台用于水下发射试验的研究。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题是：为了解决现有技术存在的不足，本发明涉及一种用于水下发射试验的装置平台及安装使用方法。
6.本发明的技术方案是：一种用于水下发射试验的装置平台，包括外壳体、装吊升降平台、水下滑移机构和间距可调机械装置；
7.所述装吊升降平台、水下滑移机构和间距可调机械装置均位于壳体内，所述装吊升降平台为两个，对称连接在水下滑移机构两侧，间距可调机械装置位于水下滑移机构上；
8.所述装吊升降平台能够带动水下滑移机构上下移动；
9.所述水下滑移机构能够带动间距可调机械装置进行横向移动；
10.所述间距可调机械装置中含有若干发射筒，且发射筒之间能够实现间距可调。
11.本发明进一步的技术方案是：所述装吊升降平台沿外壳体纵向布置，包括伺服电
机、第一卡环、电机座、升降丝杆、第一连接环、两根升降滑杆和两个滑杆固定座；伺服电机通过电机座进行支撑，伺服电机输出端与升降丝杆通过第一卡环连接；两根升降滑杆对称位于升降丝杆两侧，两端分别与滑杆固定座连接，升降丝杆通过第一连接环与滑杆固定座连接；升降丝杆上带有螺纹，与水下滑移机构一端螺纹配合，能够将升降丝杆的转动转化为水下滑移机构沿升降丝杆的直线运动。
12.本发明进一步的技术方案是：所述第一连接环位于滑杆固定座上，且与滑杆固定座为轴承连接；升降丝杆两端穿过第一连接环内环且为过盈配合。
13.本发明进一步的技术方案是：所述水下滑移机构沿外壳体横向布置在两个装吊升降平台之间，包括升降滑套座、丝杆螺母、滑移导轨、滑移丝杆、第二连接环、第二卡环和驱动电机；其中升降滑套座为四个两两对称分布，同侧的两个升降滑套座之间设有丝杆螺母，升降滑套座与升降滑杆连接，丝杆螺母与升降丝杆螺纹连接；
14.两组升降滑套座之间设有两根滑移导轨和滑移丝杆，且滑移丝杆位于两根滑移导轨之间，且三者轴线相互平行；两根滑移导轨的一端与一侧的升降滑套座通过端板连接，另一端与电机支撑座一端连接，电机支撑座另一端连接另一侧的升降滑套座；滑移丝杆一端通过一个第二连接环与端板连接，另一端依次通过另一个第二连接环以及卡环与驱动电机连接；滑移丝杆上带有螺纹，与间距可调机械装置底部螺纹配合，将滑移丝杆的轴向转动转化为间距可调机械装置沿滑移丝杆的直线运动。
15.本发明进一步的技术方案是：所述水下滑移机构还包括滑轨枕垫，位于滑移导轨和滑移丝杆下方，起固定作用。
16.本发明进一步的技术方案是：所述间距可调机械装置包括发射筒、直线电机、丝杆、发射底座、滑轨连接座和螺母；直线电机输出端与丝杆连接，丝杆位于发射底座内部，丝杆上带有外螺纹；发射筒内部装有弹体，侧面开有进气口，底部开有与丝杆外螺纹配合的螺纹孔；两个发射筒布置在发射底座上，并通过底部螺纹孔与丝杆连接，当直线电机驱动丝杆轴向运动时，两个发射筒为相向或者背向运动，实现发射筒间距可调；发射底座通过滑轨连接座与滑移导轨连接，并通过螺母与滑移丝杆连接，实现间距可调机械装置的横向运动。
17.本发明进一步的技术方案是：所述间距可调机械装置还包括发射模块垫板，所述发射模块垫板位于发射底座和滑轨连接座之间，对发射底座起支撑作用。
18.本发明进一步的技术方案是：所述外壳体包括钢桶、桶盖、环形起吊口、连接组件、进水管口、线缆管道、支撑腿、出水管口、旋拧阀门、视窗组件和支撑板；钢桶顶部开口通过桶盖进行密封，钢桶底部通过支撑腿进行稳定支撑；桶盖上设有环形起吊口便于桶盖开合，并通过连接组件实现与钢桶的密封连接；钢桶侧面开有视窗便于观察试验进展；钢桶侧壁上分别开有进水管口和出水管口，中部开有密封的线缆管道，其中出水管口处设有旋拧阀门，线缆管道用于将内部试验装置线缆与外部设备进行连接。
19.本发明进一步的技术方案是：所述连接组件包括蝶形螺母、吊环螺栓和活结座；吊环螺栓将钢桶和桶盖进行连接，吊环螺栓的下半段与钢桶上的活结座转动连接，上半段穿过桶盖后通过蝶形螺母固定，配套的吊环螺栓、蝶形螺母及对应的活结座共若干组，均匀周向分布在桶盖上。
20.本发明进一步的技术方案是：用于水下发射试验的装置平台的安装使用方法，包括以下步骤：
21.步骤1：试验前先完成平台内部试验装置的安装和布置：
22.打开桶盖，将装吊升降平台的下方滑杆固定座放置在桶底支撑板上，滑杆固定座上连接有升降滑杆和升降丝杆；
23.将水下滑移机构左右两侧的升降滑套座和丝杆螺母连接在升降滑杆和升降丝杆上，固定在水箱内部一高度处后，安装装吊升降平台的上方滑杆固定座；
24.升降丝杆伸出的部分通过卡环与伺服电机连接，依次安装电机座和伺服电机，完成装吊升降平台的安装；
25.步骤2：装吊升降平台安装完成后，对应连接的水下滑移机构上两侧的升降滑套座和丝杆螺母也安装完成，然后安装水下滑移机构中间的部分：
26.先安装端板及右侧的电机支撑座，再依次连接两个滑移导轨，中间的滑移丝杆利用第二连接环和端板连接，同时将间距可调机械装置的滑轨连接座安装在滑移导轨上，间距可调机械装置底部的小螺母座和内部的螺母也穿过滑移丝杆放置在对应位置处；在滑移导轨和滑移丝杆的下方安装滑轨枕垫；驱动电机放置在电机支撑座上，驱动电机和滑移丝杆一端利用卡环来连接，完成水下滑移机构的安装；
27.步骤3：安装间距可调机械装置：将发射底座放置在发射模块垫板上面，再将水下电机转接板安装于发射底座一侧，水下电机转接板的一侧再连接作为调节航行体发射间距动力来源的直线电机；直线电机安装好后，将丝杠穿过水下电机转接板与电机连接，发射筒底部依次穿过丝杠且放置在发射底座上面，通过丝杠转动实现调节发射筒间距，完成间距可调机械装置安装；
28.步骤4：进行试验前多窗口水箱的准备工作：
29.若试验不要求密封条件下，则钢桶的桶盖不闭合，先将试验所需的电线从外部穿过线缆管道口连接于内部试验装置的电机上，达到电机各自调节的要求，电线接好后将线缆管道口处封闭保证不漏水，然后关闭排水管口处的旋拧阀门，由进水管口向水箱内注水，通过水箱的视窗观察内部水深，深度达到试验的要求后停止向水箱内部注水；
30.前期准备工作完成后，开始进行水下发射试验，每次发射航行体模型后，打开桶盖，回收模型，利用装吊升降平台将发射筒升出水面，整理发射筒，重新装填航行体模型并密封发射筒，然后将发射装置降入水中，进入到下一发发射试验中；
31.试验结束后，打开排水管口上的旋拧阀门，将水箱内的水排出，整理好内部发射试验装置，并将桶盖放置在水箱上面盖好；
32.若需要研究不同水深对发射的影响，则利用升降平台调节发射装置的深度，或者固定发射装置相对于水箱的位置，通过向水箱内注水和排水实现深度调节的目的，利用发射装置上的直线电机和丝杠达到研究不同发射间距对发射试验影响的目的；
33.将水箱上的桶盖盖住，钢桶和桶盖之间通过吊环螺栓和蝶形螺母的配合连接固定，封闭进出水管口和线缆管道口，密封水箱内部，形成真空条件可以进行空化数相似的发射试验研究。
34.发明效果
35.本发明的技术效果在于：本发明安装操作简单，同时提高了试验效率。箱体能够整体实现密封，并且除了能够进行水下试验时，还可进行真空环境或者密闭环境下的一系列实验研究。增加进出水管，解决了进水排水困难的不足缺陷。连接组件的设计，方便桶盖的
开合，以及刚好的保证密封。起吊装置能够解决现有技术中需要将整个水下试验装置吊起的不足，仅仅需要通过起吊装置对水下试验装置进行干燥及试验后处理即可。间距可调装置使得发射筒间距可调，解决了现有人工调节发射筒间距的缺陷。
附图说明
36.图1是整个新型装置平台的主视图
37.图2是新型装置平台的俯视图
38.图3是多窗口圆柱形水箱的主视图
39.图4是水箱上钢桶与桶盖连接处的零件示意图
40.图5是装吊升降平台的示意图
41.图6是升降平台上部分零件图
42.图7是水下滑移导轨的示意图
43.图8是发射间距可调的机械装置的示意图
44.图9是新型装置平台的内部装置组成示意图
45.附图标记说明：1
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钢桶，2
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桶盖，3
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环形起吊口，4
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蝶形螺母，5
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吊环螺栓，6
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活结座，7
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进水管口，8
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线缆管道口，9
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柱形支撑腿，10
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出水管口，11
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黄铜旋拧阀门，12
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视窗玻璃，13
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视窗盖，14
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视窗，15
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支撑板(与装吊升降平台配合)，16
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支撑板(同上)，17
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伺服电机，18
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卡环，19
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电机座，20
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滑杆固定座，21
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连接环(上方)，22
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升降滑杆，23
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升降丝杆，24
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升降滑杆，25
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滑杆固定座，26
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连接环(下方)，27
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升降滑套座，28
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升降滑套座，29
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丝杆螺母，30
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端板，31
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滑移导轨，32
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滑轨枕垫，33
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滑移丝杆，34
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连接环，35
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卡环，36
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电机支撑座，37
‑
驱动电机，38
‑
发射筒，39
‑
直线电机，40
‑
水下电机转接板，41
‑
丝杠，42
‑
发射底座，43
‑
发射模块垫板，44
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滑轨连接座(一共四个)，45
‑
小螺母座，46
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螺母。
具体实施方式
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
47.参见图1
‑
图9,本发明为一用于水下发射试验的新型装置平台，新型装置平台的正视图如附图1所示，附图2显示了俯视时装置平台的外形。该装置平台的组成包括圆柱形多窗口水箱、装吊升降平台、水下滑移导轨、发射间距可调的机械装置这四部分，每一部分又独立的由不同的零部件组成，共同组成新型装置平台，进行水下垂直发射试验的研究。
48.圆柱形多窗口水箱的外形如附图3所示，水箱的主体部分为钢桶，水箱顶部有桶盖，底部四个柱形支撑腿保持稳定，桶盖上侧表面设计有两个环形起吊口便于桶盖的开合，桶盖和钢桶之间通过吊环螺栓连接，吊环螺栓的下半段与钢桶上的活结座连接，上半段穿过桶盖后通过蝶形螺母固定，配套的吊环螺栓、蝶形螺母及对应的活结座共十二组，均匀的分布于圆周的一圈上，螺栓螺母及活结座的示意图如附图4。在钢桶的侧面开有两个视窗，方便观察和记录试验现象，钢桶侧面的底部和顶部分别布置有排水口和进水口，排水管口
处设计有旋拧阀门，中层偏上位置处开有线缆管道口，整个水箱在不注水时可以实现密封，内部抽成真空状态完成相关实验研究。为放置装吊升降平台，钢桶的内部壁面上下处还对称的布置有支撑板。整个圆柱形水箱的尺寸初步定在钢桶半径1.2m，高度2m。
49.装吊升降平台的形式如附图5所示。最上边是伺服电机，其作用是驱动中间的升降丝杆转动，丝杆将转动转化为水下滑移导轨和水箱内部发射装置的上下运动，电机依靠下方的电机座支撑，电机座放置在钢桶内部上方的支撑板上保持整个装吊升降平台的稳定，电机下方与升降丝杆之间通过卡环连接。卡环的下方是顶部的一个滑杆固定座，滑杆固定座左右两边各固定连接一个升降滑杆，中间与升降丝杆通过连接环连接，两个升降滑杆和升降丝杆的底部也与另一个滑杆固定座连接，滑杆与底部的固定座固连，丝杆与固定座通过另外一个连接环连接。底部滑杆固定座放置在钢桶内部下方的支撑板上保持稳定。附图6显示的依次是装吊升降平台中的卡环、下方的连接环、上方的连接环。此装吊升降平台装置对称的布置于进行水下发射试验的水箱内部，在装吊升降平台之间是水下滑移导轨和发射装置。
50.水下滑移导轨的外形如附图7所示，左右两边对称的布置有升降滑套座和丝杆螺母，其中升降滑套座连接于装吊升降平台的升降滑杆上，而两个升降滑套座中间的丝杆螺母则与升降丝杆连接，并支撑整个滑移导轨和导轨上的发射装置实现上下运动。在靠近升降滑套座右边的一侧是端板，端板对称存在于水下滑移导轨上，固定整个水下滑移导轨。水下滑移导轨中间部分由两个滑移导轨和一个滑移丝杆组成，导轨和端板固连，丝杆和端板之间通过连接环连接，丝杆上带有螺纹，将转动转化为横向运动，在滑移导轨和丝杆下方有作固定用的滑轨枕垫。另一侧滑移导轨仍然和端板固连，滑移丝杆和端板通过连接环连接，所不同的是这一侧带有驱动电机，为水下滑移导轨上的发射装置作横向移动提供动力，电机依靠下方的电机支撑座保持稳定，滑移丝杆伸出端板的部分和驱动电机之间通过卡环连接。在驱动电机的右侧对称存在着和水下滑移导轨左侧同样的升降滑套座和丝杆螺母。
51.发射间距可调的机械装置的外形如附图8所示，该发射装置的最左侧是直线电机，电机为弹体之间发射间距的调节提供动力，同时直线电机与发射底座通过水下电机转接板连接，保持其稳定状态。发射底座的上方是两个发射筒，发射筒的内部可以填装对应内径大小的航行体模型，发射筒底部穿过与直线电机连接的丝杠，在丝杠上来回移动实现间距调节的目的，在发射筒的凸出一侧底部还开有进气口，方便之后进行试验时通过气体将航行体模型弹出发射筒，此外发射筒在发射装置上是可拆卸的，便于清理发射筒和填装航行体模型。在发射底座的下方是长方形发射模块垫板，支撑整个发射底座，垫板的正下方边角处固连有四个滑轨连接座，中心位置处连接着一个小螺母座和螺母，四个滑轨连接座连接在水下滑移导轨的导轨上，将整个发射装置固定在滑移导轨上，小螺母座和螺母的中间是空心形状，穿过水下滑移导轨的滑移丝杆，带动发射装置实现横向的水平运动。
52.用于水下发射试验的新型装置平台的水箱内部的试验装置组成如附图9所示，装吊升降平台在两侧位置处，中间是水下滑移导轨和间距可调的发射装置，水下滑移导轨的两侧与装吊升降平台连接，发射装置下方与滑移导轨连接。装吊升降平台可以实现水下滑移导轨和发射装置的上下运动，试验时可利用其将发射装置升出水面完成装填航行体模型等准备工作，降下水面并且可调节在水面下的深度进行发射试验，水下滑移导轨可以实现发射装置的横向运动，进行艇速对航行体模型水下发射影响的试验研究。
53.下面依据具体实施方式和附图对本发明中的新型试验装置平台作进一步说明。
54.本发明中的一种用于水下发射试验的新型装置平台，在进行航行体模型的水下发射试验时，具体的使用方法如下：
55.(1)试验前先做好新型装置平台的安装准备工作，打开水箱的桶盖，先完成平台内部试验装置的安装和布置。首先将装吊升降平台的下方滑杆固定座放置在支撑板上，与之连接的还有升降滑杆和升降丝杆，其次将水下滑移导轨左右两侧的升降滑套座和丝杆螺母连接在升降滑杆和丝杆上，固定在水箱内部一高度处后，安装上方的滑杆固定座。升降丝杆伸出的部分通过卡环与伺服电机连接，依次安装电机座和电机，完成装吊升降平台的安装。
56.(2)装吊升降平台安装完成后，对应连接的水下滑移导轨上两侧的升降滑套座和丝杆螺母也安装完成，然后安装水下滑移导轨中间的部分，先安装端板及右侧的电机支撑座，再依次连接两个滑移导轨，中间的滑移丝杆利用连接环和端板连接，同时将发射装置的滑轨连接座提前安装在滑轨上，小螺母座和螺母也穿过滑移丝杆放置在对应位置处，与之一起连接的还有发射装置的发射模块垫板，在滑移导轨和丝杆的下方安装有滑轨枕垫。驱动电机放置在电机支撑座上，电机伸出的部分和滑移丝杆伸出端板的部分之间利用卡环来连接。一切安装工作就绪后，完成水下滑移导轨的安装。
57.(3)接下来是发射间距可调的机械装置的安装过程，上一步水下滑移导轨安装时，已经将发射装置的滑轨连接座、螺母及发射模块垫板安装完成，然后要做的安装工作是将发射底座放置在垫板上面，再将水下电机转接板安装于发射底座一侧，安装电机转接板的一侧再连接作为调节航行体发射间距动力来源的直线电机。直线电机安装好后，将丝杠穿过水下电机转接板与电机连接，发射筒底部依次穿过丝杠放置在发射底座上面，发射筒底部结构可以保证其固定在发射底座上，丝杠传动调节发射间距。发射间距可调的机械装置安装完成，至此，新型装置平台的内部试验装置安装完成。
58.(4)内部试验装置安装结束后，再完成试验前多窗口水箱的准备工作。若试验不要求密封条件下，则钢桶的桶盖可以不闭合，首先将试验所需的电线从外部穿过线缆管道口连接于内部试验装置的电机上，达到电机各自调节的要求，电线接好后将线缆管道口处封闭保证不漏水，然后关闭排水管口处的旋拧阀门，由进水管口向水箱内注水，通过水箱的视窗观察内部水深，深度达到试验的要求后停止向水箱内部注水。利用新型装置平台来进行水下发射试验的前期准备工作完成后，开始进行水下发射试验，每次发射航行体模型后，打开桶盖，回收模型，利用装吊升降平台将水下发射装置升出水面，整理发射筒，重新装填航行体模型并密封发射筒，然后将发射装置降入水中，进入到下一发发射试验中。
59.试验结束后，打开排水管口上的旋拧阀门，将水箱内的水排出，整理好内部发射试验装置，并将桶盖放置在水箱上面盖好。若需要研究不同水深对发射的影响，可以利用升降平台调节发射装置的深度，也可以固定发射装置相对于水箱的位置，通过向水箱内注水和排水实现深度调节的目的，利用发射装置上的直线电机和丝杠达到研究不同发射间距对发射试验影响的目的。将水箱上的桶盖盖住，钢桶和桶盖之间通过吊环螺栓和蝶形螺母的配合连接固定，封闭进出水管口和线缆管道口，密封水箱内部，形成真空条件可以进行空化数相似的发射试验研究。