出了位于起始位置的承載柱塞的發(fā)射載體的示例的截面圖。
[0025]圖3為圖1的壓力波發(fā)生器的示出了朝向碰撞表面正加速的承載柱塞的發(fā)射載體的示例的截面圖。
[0026]圖4為圖1的壓力波發(fā)生器的示出了發(fā)射載體減速同時(shí)柱塞被朝向碰撞表面向前發(fā)射的示例的截面圖。
[0027]圖5為圖1的壓力波發(fā)生器的示出了柱塞在碰撞點(diǎn)處碰撞碰撞表面以及發(fā)射載體朝向柱塞緩慢減速的示例的截面圖。
[0028]圖6為圖1的壓力波發(fā)生器的示出了發(fā)射載體在碰撞點(diǎn)處重新附接柱塞的示例的截面圖。
[0029]圖7為圖1的壓力波發(fā)生器的示出了柱塞被鎖定在發(fā)射載體內(nèi)以及承載柱塞的發(fā)射載體從碰撞位置朝向起始位置縮回的示例的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本公開描述了具有單個(gè)發(fā)射載體2的柱塞1，該發(fā)射載體2可以用作柱塞的承載件。諸如軸承、密封件、桿附接件之類的某些零件和/或其他件可以機(jī)加工到發(fā)射載體2中，使得柱塞I可以為以更低的成本制造的、更容易被熱處理的、更耐用的簡單的幾何形狀(由于柱塞中不存在拐角或腔，因此不存在拐角和腔中的應(yīng)力集中)。另外，柱塞可以在萬一發(fā)生損壞的情況下被快速且容易地更換而不干擾發(fā)射載體或附接至發(fā)射載體的裝置。發(fā)射載體2可以用于沿著管或筒朝向碰撞表面發(fā)射柱塞I。在碰撞前的短距離處，柱塞I可以從發(fā)射載體2釋放以繼續(xù)柱塞的運(yùn)動(dòng)，直到發(fā)生碰撞為止。發(fā)射載體2不被丟棄并且可以用于隨后的柱塞縮回以及另外的發(fā)射/縮回循環(huán)。
[0031]由發(fā)射載體2加速并發(fā)射的柱塞I的示例在圖1中示出。柱塞I可以具有不帶有機(jī)加工到其上的零件的簡單的圓柱形狀。柱塞I可以具有第一前表面6和第二后表面7。例如，柱塞I為此可以具有直徑為約50mm至500mm、質(zhì)量為約5kg至200kg以及高度為約50mm至500mm的圓柱形的本體或者任何其他適合的形狀。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，柱塞I可以具有可以構(gòu)造成由發(fā)射載體2承載的任何其他形狀和/或尺寸。柱塞I可以由剛性材料例如金屬制成?？梢允褂酶鞣N材料來制造柱塞I和/或發(fā)射載體2。例如，可以使用具有足夠的強(qiáng)度以抵抗碰撞的任何鍛鋼來制造柱塞I和/或發(fā)射載體2。由于發(fā)射載體2為非碰撞部件，因此發(fā)射載體2可以由不同的、較廉價(jià)的材料制成。
[0032]在一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)射載體2可以為薄且輕的，使得發(fā)射載體2的質(zhì)量可以小于柱塞I的質(zhì)量。發(fā)射載體2可以具有杯形本體以及敞開的頂部，其中，該杯形本體具有基部3和從基部3延伸的環(huán)形側(cè)壁4。基部3和側(cè)壁4可以形成內(nèi)腔5，柱塞I可以插入并定位到內(nèi)腔5中。腔5可以構(gòu)造成使得柱塞I可以定位在其中，從而使得柱塞的后表面7可以壓靠基部3。一旦柱塞I插入腔5內(nèi)，柱塞I就可以在發(fā)射載體2由于驅(qū)動(dòng)發(fā)射載體2向前的加速力而加速期間保持在腔5中。一旦發(fā)射載體2減速，柱塞I由于其慣性就可以被向前發(fā)射。
[0033]發(fā)射載體2還可以包括用于將柱塞I以可釋放的方式緊固到腔5中的裝置。在圖1至圖7中示出的實(shí)施方案中，可以使用電磁體8將柱塞I鎖定在發(fā)射載體2的腔5內(nèi)的固定位置中。電磁體8可以安裝在發(fā)射載體2的基部3處。電磁體8可以由電源(未示出)通過電力管道例如電源線9激勵(lì)。當(dāng)打開電源時(shí)，電磁體8可以被激勵(lì)，從而產(chǎn)生能夠?qū)⒅鸌鎖定在發(fā)射載體2的腔5內(nèi)的固定位置中的磁場。當(dāng)關(guān)閉電源時(shí)，電磁體8去激勵(lì)并且柱塞I可以從發(fā)射載體2釋放并移出。在一個(gè)實(shí)施方案中，柱塞I可以通過在腔內(nèi)提供真空使得柱塞I可以被吸住并緊緊地壓靠底壁3的內(nèi)表面而緊固在腔5內(nèi)的固定位置中。例如，真空泵(未示出)可以安裝在基部3處，并且發(fā)射載體2可以包括一個(gè)或更多個(gè)孔口，使得真空泵通過這些孔口與內(nèi)腔5連通。當(dāng)打開真空泵時(shí)，柱塞I通過吸力保持在腔5內(nèi)的固定位置中，而當(dāng)關(guān)閉真空泵時(shí)，柱塞可以被釋放離開腔5。在另一實(shí)施方案中，柱塞I可以利用鉤、保持環(huán)、銷或任何其他緊固件或者構(gòu)造成將柱塞I以可拆卸的方式緊固至發(fā)射載體2的緊固件的組合機(jī)械地緊固至發(fā)射載體2。
[0034]發(fā)射載體還可以包括用來控制發(fā)射載體2的加速的控制桿10。控制桿10可以連接至發(fā)射載體2的基部3。制動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)可以構(gòu)造成將約束力施加至控制桿10。因此，控制桿10可以提供下述表面:例如制動(dòng)件提供的約束力可以施加在該表面上。制動(dòng)機(jī)構(gòu)可以包括磁性渦流制動(dòng)件、摩擦制動(dòng)件等?？刂茥U10可以為中空的，并且可以適于容置至電磁體8的電源線9。另外，控制桿10可以用于通過采取例如在其全部內(nèi)容通過參引并入本文中的美國專利申請公報(bào)N0.2010/0163130中描述的光學(xué)線性編碼器來監(jiān)測發(fā)射載體位置。在不限制本發(fā)明范圍的情況下，可以使用諸如光干涉儀、微波干涉儀和磁線性編碼器之類的其他裝置來測量發(fā)射載體2和/或柱塞I的位置。
[0035]在一個(gè)實(shí)施方案中，控制桿10可以被省略。在這種情況下，發(fā)射載體可以通過向發(fā)射載體2 (例如，發(fā)射載體周圍的永磁體)直接施加磁力來減速。
[0036]發(fā)射載體2還可以包括安裝在環(huán)形壁4的外表面和/或內(nèi)表面處的一個(gè)或更多個(gè)支承環(huán)11和一個(gè)或更多個(gè)密封環(huán)12。發(fā)射載體2和柱塞I可以插入到壓力波發(fā)生器的殼體16的孔14中。壓力波發(fā)生器20的殼體16(圖2)可以為限定內(nèi)孔14的圓筒形狀。這為僅說明性的并且并非限制性的，并且殼體16、內(nèi)孔14、發(fā)射載體2和柱塞I可以具有任何其他形狀(例如，不同的橫截形狀)。
[0037]圖2示出了在圖1中部分地示出的壓力波發(fā)生器20的實(shí)施方式的截面圖。殼體16可以包括第一端部21和第二端部22。殼體16的第一端部21可以至少部分地封閉，并且控制桿10可以至少部分地在殼體16的第一端部21的外側(cè)突出。殼體16的第二端部22可以為敞開端部，轉(zhuǎn)換器24可以安裝到該敞開端部中。轉(zhuǎn)換器24可以包括前表面25和碰撞(后)表面26。轉(zhuǎn)換器24的前表面25可以聯(lián)接至可以產(chǎn)生壓力波的諸如固體、液體、氣體和/或等離子體之類的介質(zhì)。轉(zhuǎn)換器24的碰撞表面26面向殼體的內(nèi)孔14以及柱塞I的前表面6。在一個(gè)實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)換器24可以以可滑動(dòng)的方式容置到殼體的第二端部22中，使得轉(zhuǎn)換器24能夠在由柱塞I碰撞期間相對(duì)于殼體16的第二端部22略微軸向地移位。轉(zhuǎn)換器24還包括保持機(jī)構(gòu)(未示出)，該保持機(jī)構(gòu)可以在由柱塞I碰撞時(shí)防止轉(zhuǎn)換器24移動(dòng)到介質(zhì)中。在另一實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)換器24可以被省略，并且碰撞表面26可以為壁，例如包括可以產(chǎn)生壓力波的介質(zhì)的室的壁或者這種介質(zhì)的壁。
[0038]發(fā)射載體2和柱塞I可以在內(nèi)孔14內(nèi)從第一端部21沿著孔軸線15朝向轉(zhuǎn)換器24加速。發(fā)射載體2可以通過例如壓縮流體加速或者通過諸如軌道炮、線性馬達(dá)或線性感應(yīng)等電力地加速。在圖2中示出的壓力波發(fā)生器20的示例中，承載柱塞I的發(fā)射載體2可以利用壓縮流體作為驅(qū)動(dòng)力來加速。這意在僅說明性而非限制性的，并且在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以使用任何其他適合的電驅(qū)動(dòng)力、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)力和/或液壓驅(qū)動(dòng)力。
[0039]圖2中示出的壓力波發(fā)生器20的示例可以包括形成在殼體16的第一端部21處的一個(gè)或更多個(gè)流體孔口 28，內(nèi)孔14與增壓流體源例如壓力容器(未示出)通過所述一個(gè)或更多個(gè)流體孔口 28連通。壓力容器可以存儲(chǔ)增壓流體(例如，氣體)，該增壓流體可以流動(dòng)穿過孔口 28進(jìn)入發(fā)射載體2后面的空間以使承載柱塞I的發(fā)射載體2沿著孔的軸線15朝向轉(zhuǎn)換器24加速。在利用壓縮流體作為驅(qū)動(dòng)力的壓力波發(fā)生器的實(shí)施方式中，發(fā)射載體2的基部3中可以形成有一個(gè)或更多個(gè)孔口 17，使得增壓流體可以流動(dòng)穿過孔口 17以接觸柱塞I。當(dāng)約束力施加至發(fā)射載2以使發(fā)射載體2減速時(shí)，增壓流體可以在發(fā)射載體2減速時(shí)使柱塞I繼續(xù)加速?？卓?17可以沿著基部3的中央部、例如在電磁體8周圍形成?；?的邊緣可以沒