一种结合二氧化碳相变的动力装置及其工作方法

1.本发明属于动力发射技术领域，尤其涉及一种结合二氧化碳相变的动力装置及其工作方法。


背景技术：

2.弹射发射物体时需要巨大的推力，燃气可快速燃烧并产生巨大的气体压力从而推动负载运动，但燃气会产生高温并伴随有巨大的后坐力，会对发射装置产生不可逆的烧蚀损害。
3.现如今液态二氧化碳相变技术多用于爆破增裂中，二氧化碳成为超临界状态后，其气体压力会随着温度的升高而快速增长，作用于煤炭、岩土等物体上，会使其快速破碎，从而达到爆破的目的。
4.压缩空气弹射存在空气需求量大、需要进行二次补气、弹射过程不稳定等复杂问题，出现总体不兼容的问题。
5.文献“基于超临界二氧化碳工质的作动过程仿真研究”(刘琦)研究了利用超临界态二氧化碳进行作动的过程，该设计仅利用了电加热来使超临界态二氧化碳升温，过程较慢，没有最大限度地利用超临界态二氧化碳产生压力快的特点。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种结合二氧化碳相变的动力装置及其工作方法，解决燃气弹射的高温问题和超临界态二氧化碳升温慢的问题，二氧化碳作为一种清洁能源，同时也解决了发射时的污染问题。
7.实现上述目的的技术解决方案为：
8.一种结合二氧化碳相变的动力装置，包括液态二氧化碳储存室、燃气发生室、安装联结体，
9.所述液态二氧化碳储存室安装于燃气发生室内，燃气发生室安装于安装联结体内，所述液态二氧化碳储存室内安装有加热装置并储存有液态二氧化碳，所述燃气发生室内设置有装药和点火具，所述安装联结体的一端具有开口。
10.进一步地，所述液态二氧化碳储存室包括储存室本体和加热装置，液态二氧化碳储存于储存室本体内，加热装置设置于储存室本体内，所述液态二氧化碳储存室本体侧面开有至少一组第一喷口，各第一喷口均有膜片密封，液态二氧化碳储存室外表面设有第一外螺纹。
11.进一步地，所述加热装置为电加热棒。
12.进一步地，所述燃气发生室包括燃气发生室本体、挡药端盖、装药、点火具，所述燃气发生室本体设有第二外螺纹、端部内螺纹、底部内螺纹，液态二氧化碳储存室通过第一外螺纹与燃气发生室本体的底部内螺纹连接，燃气发生室本体一端有开口，其内设置装药及点火具，挡药端盖与燃气发生室本体一端开口处的端部内螺纹连接，所述燃气发生室本体
6，可使得整个装置的安装与拆卸更加快捷，燃气发生室2安装在安装联结体3内部，通过外螺纹2-7连接，装药2-4与点火具2-3安装在燃气发生室2内部，液态二氧化碳储存室1的外螺纹1-4与燃气发生室2内的底部内螺纹2-9相连接，通过挡药端盖2-2、点火具2-3以及装药2-4限制其自由度放置在燃气发生室内，挡药端盖2-2与燃气发生室内螺纹2-8配合，使点火具2-3、液态二氧化碳储存室1和装药2-4固定。
33.结合图2-4，所述液态二氧化碳储存室1由液态二氧化碳储存室本体1-1、电加热棒1-3组装而成。所述液态二氧化碳储存室在侧面开有一组喷口1-2，各喷口在液态二氧化碳被加热前均有膜片密封，所述液态二氧化碳储存室底部设有外螺纹1-4可与燃气发生室底部螺纹2-9相连接。
34.结合图5-7，所述燃气发生室2由燃气发生室本体2-1、挡药端盖2-2、装药2-4、点火具2-3组装而成，所述燃气发生室本体设有外螺纹2-7、内螺纹2-8、底部内螺纹2-9，侧面及挡药端盖2-2上开有一组喷口2-5，各喷口在点火前均有膜片密封，在外圈设有第一沟槽2-6可用于安装密封圈。当燃气发生室内超临界态二氧化碳压力大于膜片所能承受压力后，流体冲破膜片，从高压室进入低压室，流体推动负载向前运动。
35.结合图8-11，所述安装联结体3内侧设有内止口3-1、联结体内螺纹3-4，外侧设有第三外螺纹3-2和外止口3-3，所述安装联结体3的另一端设置有凸起旋钮3-6，所述联结体内螺纹3-4与燃气发生室2的第二外螺纹2-7相配合。
36.所述安装联结体3的外表面设置有安装密封圈的第二沟槽3-5。
37.本发明所述的结合二氧化碳相变的动力装置工作过程如下：
38.该装置通过所述安装联结体3上外螺纹3-2安装在发射装置尾部，可利用安装联结体3尾部凸起旋钮3-6进行安装与拆卸，首先电加热棒在液态二氧化碳储存室1中对液态二氧化碳加热，使其达到超临界态，继续加热使其压力不断升高，当压力大于膜片所能承受最大压力后超临界态二氧化碳从喷口1-2进入燃气发生室2，此时燃气发生室内点火，装药2-4开始燃烧产生燃气，燃气与超临界态二氧化碳进行换热，燃气温度下降同时超临界态二氧化碳温度升高，燃气发生室内流体压力迅速增大，当压力大于膜片所能承受最大压力后，流体经喷口2-5喷出，从低压室进入高压室，流体推动负载前进。其中作动工质不限于液态二氧化碳，也可使用氮气等其他工质。
39.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。


技术特征：
1.一种结合二氧化碳相变的动力装置，其特征在于，包括液态二氧化碳储存室(1)、燃气发生室(2)、安装联结体(3)，所述液态二氧化碳储存室(1)安装于燃气发生室(2)内，燃气发生室(2)安装于安装联结体(3)内，所述液态二氧化碳储存室(1)内安装有加热装置并储存有液态二氧化碳，所述燃气发生室(2)内设置有装药(2-4)和点火具(2-3)，所述安装联结体(3)的一端具有开口。2.根据权利要求1所述的结合二氧化碳相变的动力装置，其特征在于，所述液态二氧化碳储存室(1)包括储存室本体(1-1)和加热装置，液态二氧化碳储存于储存室本体(1-1)内，加热装置设置于储存室本体(1-1)内，所述液态二氧化碳储存室本体(1-1)侧面开有至少一组第一喷口(1-2)，各第一喷口(1-2)均有膜片密封，液态二氧化碳储存室(1)外表面设有第一外螺纹(1-4)。3.根据权利要求2所述的结合二氧化碳相变的动力装置，其特征在于，所述加热装置为电加热棒(1-3)。4.根据权利要求2或3所述的结合二氧化碳相变的动力装置，其特征在于，所述燃气发生室(2)包括燃气发生室本体(2-1)、挡药端盖(2-2)、装药(2-4)、点火具(2-3)，所述燃气发生室本体(2-1)设有第二外螺纹(2-7)、端部内螺纹(2-8)、底部内螺纹(2-9)，液态二氧化碳储存室(1)通过第一外螺纹(1-4)与燃气发生室本体(2-1)的底部内螺纹(2-9)连接，燃气发生室本体(2-1)一端有开口，其内设置装药(2-4)及点火具(2-3)，挡药端盖(2-2)与燃气发生室本体(2-1)一端开口处的端部内螺纹(2-8)连接，所述燃气发生室本体(2-1)的侧部和所述挡药端盖(2-2)上分别开有至少一组第二喷口(2-5)，各第二喷口(2-5)均有膜片密封。5.根据权利要求4所述的结合二氧化碳相变的动力装置，其特征在于，所述安装联结体(3)内侧设有内止口(3-1)、联结体内螺纹(3-4)，外侧设有第三外螺纹(3-2)和外止口(3-3)，所述安装联结体(3)的另一端设置有凸起旋钮(3-6)，所述联结体内螺纹(3-4)与燃气发生室(2)的第二外螺纹(2-7)相配合。6.根据利要求5所述的结合二氧化碳相变的动力装置，其特征在于，所述燃气发生室本体(2-1)的外表面设置有安装密封圈的第一沟槽(2-6)，所述安装联结体(3)的外表面设置有安装密封圈的第二沟槽(3-5)。7.根据权利要求4-6任一项所述的结合二氧化碳相变的动力装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：首先加热装置在液态二氧化碳储存室(1)中对液态二氧化碳加热，使其达到超临界态，继续加热使其压力不断升高，当压力大于第一喷口(1-2)的膜片所能承受最大压力后超临界态二氧化碳从第一喷口(1-2)进入燃气发生室(2)，此时燃气发生室(2)内点火，装药(2-4)开始燃烧产生燃气，燃气与超临界态二氧化碳进行换热，燃气温度下降同时超临界态二氧化碳温度升高，燃气发生室(2)内流体压力迅速增大，当压力大于第二喷口(2-5)膜片所能承受最大压力后，流体经第二喷口(2-5)喷出，从燃气发生室(2)进入安装联结体(3)内并自所述安装联结体(3)的所述一端开口喷出产生动力。

技术总结
本发明公开了一种结合二氧化碳相变的动力装置及其工作方法，包括液态二氧化碳储存室(1)、燃气发生室(2)、安装联结体(3)，所述液态二氧化碳储存室(1)安装于燃气发生室(2)内，燃气发生室(2)安装于安装联结体(3)内，所述液态二氧化碳储存室(1)内安装有加热装置并储存有液态二氧化碳，所述燃气发生室(2)内设置有装药(2-4)和点火具(2-3)，所述安装联结体(3)的一端具有开口。本发明采用了燃气与液态二氧化碳相结合的方法，可有效地降低燃气带来的热量同时较快时间内完成超临界态二氧化碳的升温，以较少的液态二氧化碳和较少的装药量，有效地实现了弹射。实现了弹射。实现了弹射。


技术研发人员：郭春晓 任杰 周家乐
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2022.08.18
技术公布日：2022/11/29