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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本发明公开了一种基于液相二氧化碳相变的弹射方法、弹射装置及舰、船或舰载机，方法包括以下步骤：二氧化碳以液相形态容纳于绝热容器中，瞬间加热液相二氧化碳使得二氧化碳由液相转化为气相，相变后的二氧化碳气体基于目标弹射能量在预定方向上可控地喷射预定喷出量。

主权项：1.一种弹射装置，其包括，绝热容器，其容纳液相形态的二氧化碳，所述绝热容器设有泄压阀，瞬间加热模块，其瞬间加热所述绝热容器内液相形态的二氧化碳，使得二氧化碳由液相转化为气相，瞬间加热的温升为21℃,缓冲腔，其经由所述泄压阀连通所述绝热容器以导入二氧化碳气体，所述缓冲腔设有多个用于喷出二氧化碳气体的泄放阀，所述泄放阀响应于目标弹射能量以调节二氧化碳气体喷出量，助推器，其可移动地连接缓冲腔，所述助推器经由所述二氧化碳气体推动，绝热容器包括承受预定压力的绝热罐，喷射控制模块电连接多个朝向不同的泄放阀，响应于预定方向的目标弹射能量，喷射控制模块选择相应于所述预定方向的朝向的泄放阀以喷射相应于所述目标弹射能量的二氧化碳气体喷出量；其中，所述弹射装置用于实施基于液相二氧化碳相变的弹射方法，所述方法包括以下步骤：第一步骤（S1）中，二氧化碳以液相形态容纳于绝热容器中，第二步骤（S2）中，瞬间加热液相二氧化碳使得二氧化碳由液相转化为气相，瞬间加热的温升为21℃,第三步骤（S3）中，相变后的二氧化碳气体基于目标弹射能量在预定方向上可控地喷射预定喷出量，其中，相变后的二氧化碳气体经由所述绝热容器设有的泄压阀进入缓冲腔，所述缓冲腔可控地喷射所述二氧化碳气体以获得对应目标弹射能量的二氧化碳喷出量；其中，第一步骤（S1）中，二氧化碳在10℃下以液相形态容纳于绝热容器中；第二步骤（S2）中，瞬间加热耗时为微秒级至毫秒级；第二步骤（S2）中，经由微电流加热、高电压放电加热瞬间加热；其中，液相二氧化碳储存在10℃，其液相-气相相变温度为31℃，相变温度接近室温；发生相变时，体积或压力瞬间增加500-600倍，由液体变成气体，该过程纯属物理过程，无任何有毒有害物质产生；将相变后的气体通过定向喷出，产生可控推力，实现舰载机的弹射；按照舰载机数量比例配备二氧化碳相变弹射器，每台弹射器配备液体二氧化碳罐体和热触发装置，罐体设置热触发电极，通过微电流和高热敏材料加热液体二氧化碳，或者高电压放电加热液体二氧化碳，罐内液体二氧化碳瞬时升温，达到温度相变点实现相变，罐体尾部设有自动控制泄压阀释放相变后的气体进入缓冲腔，程序控制气体喷出，获得目标推力；瞬间加热模块通过微电流加热时，其包括电极、绝缘子套管和高热敏材料，其中电极为良导体，直径0.1mm-2mm可调，经由绝缘子套管引入储液罐体内部，在电极两端施加一定电压，电压幅值为几伏特至几百伏特可调，以产生微电流为准；绝缘子套管为弧形伞裙结构，增加爬电距离，确保绝缘安全；中间安置电极，实现与推力器罐体内、外壁绝缘；高热敏材料设计为“Π”或螺旋形形状；在推力器罐体内部的两个电极端头连接高热敏材料，当微电流流过高热敏材料时，高热敏材料瞬时发热，响应时间为几百毫秒至几毫秒，瞬间释放巨大热量，用于加热液相二氧化碳，实现相变；瞬间加热模块通过高电压放电等离子体加热时,其包括电极、高压绝缘子套管、电极结构和高热敏电极材料，其中电极设计为良导体，直径0.1mm-2mm可调，经由绝缘子套管引入推力器罐体内部，在电极两端施加一定电压，电压幅值为几百伏特至几万伏特可调，以在罐体内部高热敏电极间隙产生放电等离子体；每两个水平方向的高热敏电极之间布置为设计为针-针或棒-棒电极结构，在罐体内部根据推力需求，布置1-20对电极结构；以便于在电极上施加高电压时，能够在间隙中产生放电等离子体；在放电等离子体通道产生的同时，形成较高的电流，加热了高热敏电极材料；在推力器罐体内部的两个电极端头连接高热敏材料，当产生放电等离子体时，大电流流过高热敏材料，高热敏材料瞬时发热，响应时间为几微秒至几毫秒，瞬间释放巨大热量，用于加热液相二氧化碳，实现相变；根据弹射舰载机所需求推力大小，所述泄放阀自动控制压力释放阈值，压力释放阈值为15MPa-150MPa；弹射装置的内部设置多个为相变储液罐的绝热容器，储液罐通过自动控制以旋转补位；与储液罐泄压阀连接的是为气体压力释放通道的缓冲腔；气体压力释放通道为导轨结构，气体压力释放通道为长方体形状，长度为10m-50m可调；上面安置一个可移动的助推器，下方左侧设有一个连通口，通过所述泄放阀连通气体压力释放通道和储液罐；助推器的外形尺寸为10cm-40cm可调；其上设有卡口，用于夹持舰载机的链接杆；当超高压气体释放时，助推器实现无摩擦滑动；绝热容器为圆柱状或立方体状，高度100cm-150cm可调，直径或边长为20cm-100cm可调；绝热容器内部设有电加热模块，包括微电流加热或高电压放电等离子体加热，当触发加热时，二氧化碳液体能够迅速上升至相变点；所有储液罐按照顺时针或逆时针方向安置在旋转盘上，每当一个储液罐中液体二氧化碳完成相变并释放完成后，自动退出，相邻的下一个储液罐通过转盘移动补位至导轨结构下方连通口。

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百度查询： 西安交通大学 基于液相二氧化碳相变弹射方法、装置及舰、船或舰载机