一种微纳米粒子群发射方法

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一种微纳米粒子群发射方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种发射方法 ，具体涉及一种微纳米粒子群发射方法，属于力学领域。\n背景技术\n[0002] 随着人类探索空间活动的增加在地球轨道上产生了大量的空间碎片，对人类进一步的空间探索活动构成了严重威胁。碎片尺寸各异，对航天器部件的损伤程度也各不相同。\n二级轻气炮是用于发射毫米级弹丸的设备，主要用于毫米级空间碎片撞击航天器的地面模拟实验，对常用的航天器材料及空间碎片防护结构进行高速撞击评估。空间微小碎片对航天器有效载荷单次撞击虽不足以产生严重后果，但由于轨道中微小碎片数量巨大，故其对在轨服役航天器的长期累积撞击所产生的影响不可忽略。为了评估在轨航天器遭受空间粉尘撞击后的损伤，有必要开展地面模拟撞击试验。现有设备如粉尘静电加速器，其适用于为几微米及以下尺寸的带电粒子或粒子群；等离子体加速器，其适用于几十微米以上的单粒或多粒子；激光驱动飞片，适用于百微米量级的单个粒子；电炮加速技术，适用于百微米量级的单个粒子，这些系统可用来模拟发射小尺寸量级的空间碎片，但各种方法都只能发射有限条件下的微纳米粒子，且都不能用于发射微纳米粒子群。\n[0003] 本发明将在二级轻气炮上实现微纳米粒子群的发射。二级轻气炮用于发射各种尺寸量级弹丸的关键是弹拖结构。弹拖在弹丸的发射过程中用于隔离弹丸与炮管接触，避免对弹丸和炮管造成损伤。由于二级轻气炮在进行试验时时模拟空间环境，因此靶舱和炮管中均为真空环境，在试验前要对二级轻气炮系统进行抽真空，在这一过程中若将微纳米粒子群装入普通的弹拖，抽真空时微纳米粒子群将被抽出，因此不能满足试验要求。\n发明内容\n[0004] 本发明为解决现有微纳米粒子群发射技术只能发射有限条件下微纳米粒子的问题，进而提出一种微纳米粒子群发射方法。\n[0005] 本发明为了解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括高压气室、泵管、高压锥端、炮管和靶舱，本发明还包括固定架、弹拖分离器和弹拖，所述固定架安装在二级轻气炮的靶舱内，弹拖分离器设置在固定架上，弹拖置于炮管发射端。\n[0006] 进一步的，所述固定架是一块矩形钢板，所述矩形钢板的几何中心开有通孔，所述矩形钢板的四个角均设有安装通孔。\n[0007] 进一步的，所述弹拖分离器由圆柱段和锥台体段组成，圆柱段的一端与锥台体段底面的中部连接成一体，圆柱段内开有第一通孔，锥台体段内开有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔组成通道。\n[0008] 进一步的，所述弹拖是由左瓣体和右瓣体组成的底部密封顶部开口的筒体。\n[0009] 进一步的，左瓣体的下部对称设有两个凹槽，右瓣体的下部设有两个与凹槽相配合的凸块。\n[0010] 进一步的，弹拖的外直径与二级轻气炮管的内径相配合，误差为+0.5mm。\n[0011] 本发明的有益效果是：本发明增强了二级轻气炮的发射功能，实现了微纳米粒子群的发射，且易于实现，成本低，效果好。\n附图说明\n[0012] 图1是弹拖的结构示意图，图2是弹拖分离器的结构示意图，图3是固定架的结构示意图，图4是本发明的整体结构示意图。\n具体实施方式\n[0013] 具体实施方式一：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种微纳米粒子群发射方法包括高压气室、泵管、高压锥端、炮管和靶舱，本实施方式还包括固定架1、弹拖分离器2和弹拖3，所述固定架1安装在二级轻气炮的靶舱内，弹拖分离器2设置在固定架1上，弹拖3置于炮管发射端。\n[0014] 具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种微纳米粒子群发射方法的固定架1是一块矩形钢板，所述矩形钢板的几何中心开有通孔1-1，所述矩形钢板的四个角均设有安装通孔1-2。发射微纳米粒子群时，将弹拖分离器2的圆柱段2-1插装在通孔1-1内，固定架1的四个安装孔1-2通过四个螺栓固定在靶舱内。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。\n[0015] 具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种微纳米粒子群发射方法的弹拖分离器2由圆柱段2-1和锥台体段2-2组成，圆柱段2-1的一端与锥台体段 2-2底面的中部连接成一体，圆柱段2-1内开有第一通孔，锥台体段2-2内开有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔组成通道2-3。通道2-3的前端开口略小于后端开口，如此设置，通道\n2-3既不阻挡弹拖3，也不阻挡微纳米粒子群，当弹拖3撞击弹拖分离器2时，弹拖3的左瓣体\n3-1和右瓣体3-2分离，呈八字形飞离，只有弹拖3中的微纳米粒子群通过通道2-3。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。\n[0016] 具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种微纳米粒子群发射方法的弹拖3是由左瓣体3-1和右瓣体3-2组成的底部密封顶部开口的筒体。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。\n[0017] 具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种微纳米粒子群发射方法的左瓣体3-1的下部对称设有两个凹槽3-3，右瓣体3-2的下部设有两个与凹槽3-3 相配合的凸块3-4。如此设置，左瓣体3-1与右瓣体3-2合并后不会相互错动。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。\n[0018] 具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种微纳米粒子群发射方法的弹拖3的外直径与二级轻气炮管的内径相配合，误差为+0.5mm。弹拖3的内直径根据弹拖3内装粉量确定。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。\n[0019] 具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种微纳米粒子群发射方法的弹拖3是聚碳酸酯材料制作的。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。\n[0020] 工作原理\n[0021] 将微纳米粒子群装填入弹拖3内，用面巾纸将弹拖3的开口端封闭，并预留一部分使之附在弹拖3外壁，然后将弹拖3放入炮管的发射端内，附在弹拖3外壁的面巾纸被夹在弹拖3外壁与炮管之间，这样保证了二级轻气炮在抽真空的过程中微纳米粒子群不被抽出；然后在二级轻气炮靶舱内安置好弹拖分离器2，在弹拖分离器2后按照实际需求在一定的距离内安置靶板，关闭二级轻气炮所有的靶舱门，对二级轻气炮系统进行抽真空，高压气室充高压氮气，泵管充氢气，靶舱内充分离氮气，然后就可进行微纳米粒子群发射试验。