蘑菇头喷嘴及使用该喷嘴的发射平台均匀水幕防护系统的制作方法
【专利摘要】本发明蘑菇头喷嘴及使用该喷嘴的发射平台均匀水幕防护系统涉及一种用于运载火箭发射平台防护的喷淋装置及使用该装置的防护系统。其目的是为了提供一种喷淋面积大、能够独立组装的蘑菇头喷嘴以及使用该喷嘴的发射平台均匀水幕防护系统，该防护系统能够实现均匀水幕喷淋以及蘑菇头喷嘴与发射平台的便捷对接与分离。本发明中的蘑菇头喷嘴包括蘑菇头柄部(2)和蘑菇头头部(1)，头部和柄部分别设有喷水、进水通道(4、3)，进水、喷水通道相连通。本发明中的使用上述蘑菇头喷嘴的发射平台均匀水幕防护系统包括主干管(8)，其上连通有带卡槽(12)的第一短管(11)，蘑菇头柄部密封安装在卡槽内，主干管上设有侧向喷嘴(14)。
【专利说明】
蘑菇头喷嘴及使用该喷嘴的发射平台均匀水幕防护系统
技术领域
[0001]本发明涉及喷淋领域，特别是涉及一种用于运载火箭发射平台防护的喷淋装置及使用该装置的防护系统。
【背景技术】
[0002]针对运载火箭发射过程中产生的大排量、高速、高温燃气流对发射平台的烧蚀问题，目前国内已经开发了多种热防护技术，其包括涂层热防护技术、复合材料盖板防护技术。近年来也在大力发展喷水主动防护技术，该技术主要基于捆绑式运载火箭发射技术特点特别是火箭发射平台结构特点开发。已经授权的专利(专利号CN 201110332523.2,CN201210238666.UCN 201210373251.5)充分显示了当前喷水主动防护技术主要立足于均匀给水管路与喷水管路阵列相结合的喷水防护技术，这些专利技术目前已经在火箭发射场、发射系统建设中得到应用。
[0003]上述喷水热防护技术存在如下问题:
[0004](I)采用喷水管路直接喷水方式，该种方式在台面附近的防护面积较窄，然而台面允许布置的喷水管路阵列数有限，所以不能完成对发射平台全面防护的目的。
[0005](2)喷水设备没有进一步考虑与发射平台台体结构的结合、组装匹配方式，无法实现喷水设备主要组件在发射平台台体外独立组装，不能方便地被整体吊装入发射平台台体上，也无法实现与台体的有效对接密封，这样导致的后果就是在出现故障条件下无法实现发射平台台体的便捷分离检修。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种喷淋面积大、能够独立组装的蘑菇头喷嘴以及使用该喷嘴的发射平台均匀水幕防护系统，该防护系统能够实现均匀水幕喷淋以及蘑菇头喷嘴与发射平台的便捷对接与分离。
[0007]本发明中的蘑菇头喷嘴，包括蘑菇头柄部和蘑菇头头部，所述蘑菇头柄部内设有进水通道，所述蘑菇头头部设有喷水通道，所述喷水通道沿蘑菇头柄部的径向布置，所述进水通道与喷水通道相连通，所述喷水通道包括上壁、下壁以及两个侧壁，所述上下壁之间的距离从内向外逐渐变小，所述两个侧壁之间的距离从内向外逐渐变大。
[0008]本发明中的蘑菇头喷嘴，其中所述蘑菇头柄部呈圆柱型，所述进水通道沿蘑菇头柄部的轴向布置，所述蘑菇头头部包括一圆形端盖，所述端盖固定在蘑菇头柄部的上端，所述端盖的下方设有下挡板，所述下挡板固定在蘑菇头柄部上，所述下挡板与端盖之间固定有两个侧挡板，所述端盖、下挡板以及两个侧挡板围成的通道为所述喷水通道，所述端盖、下挡板以及两个侧挡板分别构成喷水通道的上壁、下壁和两个侧壁。
[0009]本发明中的蘑菇头喷嘴，其中所述喷水通道与蘑菇头柄部之间的夹角小于90度。
[0010]本发明中的蘑菇头喷嘴，其中所述喷水通道的数量为I个。
[0011 ]本发明中的蘑菇头喷嘴，其中所述喷水通道的数量为两个，两个喷水通道对称分布在蘑菇头头部的相对两侧。
[0012]本发明中的蘑菇头喷嘴，其中所述喷水通道的数量为多个，多个喷水通道均匀分布在蘑菇头头部的周边。
[0013]本发明中的使用上述蘑菇头喷嘴的发射平台均匀水幕防护系统，还包括主干管，所述主干管沿发射平台上导流孔的周边布置，主干管设置在发射平台的台面下方，主干管上连通有多个第一短管，所述第一短管的端头设有卡槽，所述蘑菇头喷嘴的蘑菇头柄部穿过发射平台的台面密封安装在所述卡槽内，所述蘑菇头喷嘴通过紧固件固定在发射平台上，所述主干管上还设有多个侧向喷嘴，所述侧向喷嘴的另一端穿过发射平台导流孔侧壁并固定在侧壁上。
[0014]本发明中的发射平台均匀水幕防护系统，其中所述侧向喷嘴包括连通在主干管上的第二短管，所述第二短管上套装有斜套管，所述斜套管的另一端穿过发射平台导流孔侧壁并通过第一法兰固定在侧壁上。
[0015]本发明中的发射平台均匀水幕防护系统，其中所述第一短管和第二短管的数量相同，第一短管和第二短管都均匀布置在主干管上，第一短管和第二短管位于主干管的相同圆周位置上。
[0016]本发明中的发射平台均匀水幕防护系统，其中所述蘑菇头喷嘴固定在发射平台上的方式为:发射平台的台面上固定设有加强环，所述蘑菇头喷嘴的蘑菇头柄部上固定套装有第二法兰，所述第二法兰通过法兰连接件固定在加强环上。
[0017]本发明蘑菇头喷嘴以及使用该喷嘴的发射平台均匀水幕防护系统与现有技术不同之处在于本发明中的蘑菇头喷嘴的喷水通道沿蘑菇头柄部的径向布置，并且喷水通道上下壁之间的距离从内向外逐渐变小，两个侧壁之间的距离从内向外逐渐变大，因此能够形成大面积的喷淋区域。蘑菇头喷嘴包括蘑菇头柄部和蘑菇头头部，能够独立组装，将蘑菇头柄部与蘑菇头头部组装好后安装到发射平台上。本发明中的使用蘑菇头喷嘴的发射平台均匀水幕防护系统，包括安装在发射平台上方的蘑菇头喷嘴，还包括安装在发射平台导流孔侧壁上的侧向喷嘴，蘑菇头喷嘴与侧向喷嘴共同喷淋，从而实现均匀水幕喷淋。蘑菇头喷嘴与发射平台之间通过紧固件连接，实现两者之间的便捷对接与分离。
[0018]下面结合附图对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0019]图1为本发明中蘑菇头喷嘴的主视图；
[0020]图2为本发明中蘑菇头喷嘴的主视剖视图；
[0021 ]图3为本发明中蘑菇头喷嘴设有两个喷水通道的俯视剖视图；
[0022]图4为本发明中蘑菇头喷嘴设有一个喷水通道的俯视剖视图；
[0023]图5为本发明中蘑菇头喷嘴设有三个喷水通道的俯视剖视图；
[0024]图6为本发明中蘑燕头喷嘴的立体图；
[0025]图7为本发明中蘑菇头喷嘴的安装状态图；
[0026]图8为本发明中发射平台均匀水幕防护系统的结构图；
[0027]图9为图8中A处的局部放大图；
[0028]图10为本发明中发射平台均匀水幕防护系统的侧向喷嘴结构图。
【具体实施方式】
[0029]如图1所示，并结合图2、图6所示，本发明中的蘑菇头喷嘴13包括蘑菇头柄部2和蘑菇头头部I，所述蘑菇头柄部2内设有进水通道3，所述蘑菇头头部I设有喷水通道4，所述喷水通道4沿蘑菇头柄部2的径向布置，所述进水通道3与喷水通道4相连通，所述喷水通道4包括上壁、下壁以及两个侧壁，所述上下壁之间的距离从内向外逐渐变小，所述两个侧壁之间的距离从内向外逐渐变大。
[0030]蘑菇头柄部2呈圆柱型，所述进水通道3沿蘑菇头柄部2的轴向布置，进水通道3的数量设为I个，使整个蘑菇头柄部2变为圆筒状。所述蘑菇头头部I包括一圆形端盖5，所述端盖5固定在蘑菇头柄部2的上端，所述端盖5的下方设有下挡板6，所述下挡板6固定在蘑菇头柄部2上，所述下挡板6与端盖5之间固定有两个侧挡板7，所述端盖5、下挡板6以及两个侧挡板7围成的通道为所述喷水通道4，所述端盖5、下挡板6以及两个侧挡板7分别构成喷水通道4的上壁、下壁和两个侧壁。
[0031 ]工作时，蘑菇头柄部2连接在供水管路上，保持进水通道3畅通，如图2所示，喷水通道4与蘑菇头柄部2之间的夹角α小于90度，即来水主流方向与喷水主流方向之间的夹角小于90度，这样能够确保喷水起到有效降温、降噪的综合防护作用。
[0032]喷水通道4的数量可以根据实际情况来进行设置，如图4所示，喷水通道4的数量为I个;如图3所示，喷水通道4的数量设置为两个，两个喷水通道4对称分布在蘑菇头头部I的相对两侧；如图5所示，喷水通道4的数量设置为三个，三个喷水通道4均匀分布在蘑菇头头部I的周边。当然，喷水通道4的数量还可设置为多个，多个喷水通道4均匀分布在蘑菇头头部I的周边。
[0033]本发明中的蘑菇头喷嘴13能够改变现有技术中的喷水管喷水喷洒面积局限或有限而需要较多喷水管的问题，同时也解决了发射平台台面附近喷水管需要较大折弯高度而造成抗燃气冲击能力较低的问题，有效形成低高度、大面积、斜向下的均布水幕。
[0034]当蘑菇头喷嘴13上设置两个或多个喷水通道4时，相邻两个喷水通道4间隔设置，这主要是考虑蘑菇头喷嘴13流量大，流水经蘑菇头喷嘴13折转后形成较大冲击力，而喷水通道4的间隔设置能够增强整个蘑菇头喷嘴13的稳固性，从而提高对水流冲击力的抵抗作用。
[0035]捆绑式运载火箭规模一般较大，发射平台10结构规模也较大，发射平台10往往根据捆绑式运载火箭发动机分设多个导流孔9，单个蘑菇头喷嘴13仍然难以实现整个发射平台10台面的大面积水幕，在高燃压、高速燃气流冲击条件下，单个蘑菇头喷嘴13自身的局限性也将突显，可采用蘑菇头喷嘴13组合阵列方案实现大面积均匀喷射介入掺混。
[0036]如图7所示，并结合图8、9所示，本发明中的使用上述蘑菇头喷嘴13的发射平台10均匀水幕防护系统还包括主干管8，所述主干管8沿发射平台10上导流孔9的周边布置，主干管8设置在发射平台10的台面下方，主干管8上连通有多个第一短管11，所述第一短管11的端头设有卡槽12，所述蘑菇头喷嘴13的蘑菇头柄部2穿过发射平台10的台面密封安装在所述卡槽12内，所述蘑菇头喷嘴13通过紧固件固定在发射平台10上，所述主干管8上还设有多个侧向喷嘴14，所述侧向喷嘴14的另一端穿过发射平台导流孔9侧壁并固定在侧壁上。
[0037]本发明中的发射平台均匀水幕防护系统，其中所述蘑菇头喷嘴13固定在发射平台10上的方式为:发射平台10的台面上固定设有加强环15，所述蘑菇头喷嘴13的蘑菇头柄部2上固定套装有第二法兰16，所述第二法兰16通过法兰连接件固定在加强环15上，该法兰连接件为螺栓。
[0038]火箭发射喷水综合防护系统与发射系统其它设备一样，需要定期维修，为此，通常将火箭发射喷水综合防护系统设计成相对独立设备，能够适应现场拆装、检修。发射平台台面往往需要适应运载火箭箭体现场便携检测，台面相对平整以通过检测车、工作梯灵活移动，在此情况下一般将喷水综合防护系统的供水干管或主通道放置于发射平台板下，台面喷嘴将跨过台板，为此本发明设计了上述一种跨过台面并实现在台面上有效与主干管8连接的喷头固定方案。
[0039]上述蘑菇头喷嘴与发射平台的固定方案具有以下特点:
[0040]I)发射平台10台板下方的主干管8上设置高度不超过台板的第一短管11，第一短管11顶部带卡槽12，卡槽12可安放蘑菇头柄部2，同时卡槽12内设多道密封槽，当蘑菇头柄部2安放于卡槽12内时，密封槽内的多道密封圈起到可靠密封作用。
[0041]2)位于第一短管11卡槽正上方的台板开通孔，提供蘑菇头柄部2安放于卡槽12的通道。通孔周围设加强环，加强环15上设固定孔，加强环15在提高结构强度的同时，起到固定第二法兰16的作用。
[0042]3)在蘑菇头柄部2紧邻加强环15上方设第二法兰16，通过该第二法兰16与加强环15连接。使用过程中，拧紧连接第二法兰16与加强环15的螺栓，起到进一步压实密封作用。
[0043]如图10所示，设置在发射平台导流孔9侧壁上的侧向喷嘴14包括连通在主干管8上的第二短管17，第二短管17端口与发射平台导流孔侧壁20保留一定的间隙，方便主干管8及第二短管17整体吊装移出维修。所述第二短管17上套装有斜套管18，所述斜套管18的另一端穿过发射平台导流孔侧壁20并通过第一法兰19固定在侧壁上，第一法兰19的端面即为喷口端面，实现侧向喷嘴14内嵌于导流孔侧壁20，减轻燃气流对侧向喷嘴14的冲击与烧蚀作用。斜套管18与第二短管17紧密配合，利用高速水流引射作用，实现自密封，从而斜套管18同时具备引流及喷水作用。
[0044]第一短管11和第二短管17的数量相同，第一短管11和第二短管17都均匀布置在主干管8上，第一短管11和第二短管17位于主干管8的相同圆周位置上，这样能够使形成的水幕更加均匀。
[0045]本发明中的发射平台均匀水幕防护系统具有以下特点:
[0046]I)以每个导流孔9为依托，在导流孔9周围台面(含发射平台井字梁上方台面)布置一组排列成“口”字形状或“O”的蘑菇头喷嘴13阵列，经这些蘑菇头喷嘴13阵列喷洒的水形成连成一片的防护水幕。
[0047]2)在台面蘑菇头喷嘴13阵列基础上，以每个导流孔9为依托，在导流孔侧壁20另布一组排列成“口”字形状的侧向喷嘴14阵列，以确保高燃压、高速燃气流冲击条件下在导流孔侧壁20形成有效的防护水幕。
[0048]3)在导流孔侧壁20设置侧向喷嘴14阵列时，发射平台台面相邻蘑菇头喷嘴13的喷水通道4采用单侧或两侧封闭方法，以适当缩减喷水通道数，达到合理喷水的目的。
[0049]本发明中的发射平台均匀水幕防护系统的具体施工步骤如下:
[0050](I)基于发射平台10框架结构，构建喷水系统主干管8。
[0051](2)构建台面蘑菇头喷嘴13阵列。首先，构建带密封槽结构的第一短管11阵列，在第一短管11阵列基础上，在发射平台10台面上开通孔阵列，然后基于该通孔阵列装配加强环15阵列，在加强环15阵列上，装配带第二法兰16的蘑菇头喷嘴13阵列。
[0052](3)构建嵌套式侧向喷嘴14阵列。首先，构建倾斜向下一定角度的第二短管17阵列，在第二短管17阵列基础上，在发射平台导流孔侧壁20上开通孔阵列，然后基于该通孔阵列将斜套管18阵列套在第二短管17阵列上，同时将斜套管18通过第一法兰19装配在导流孔侧壁20上。
[0053]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种蘑菇头喷嘴，其特征在于:包括蘑菇头柄部(2)和蘑菇头头部(I)，所述蘑菇头柄部内设有进水通道(3)，所述蘑菇头头部设有喷水通道(4)，所述喷水通道沿蘑菇头柄部的径向布置，所述进水通道与喷水通道相连通，所述喷水通道包括上壁、下壁以及两个侧壁，所述上下壁之间的距离从内向外逐渐变小，所述两个侧壁之间的距离从内向外逐渐变大。2.根据权利要求1所述的蘑菇头喷嘴，其特征在于:所述蘑菇头柄部(2)呈圆柱型，所述进水通道(3)沿蘑菇头柄部的轴向布置，所述蘑菇头头部(I)包括一圆形端盖(5)，所述端盖固定在蘑菇头柄部的上端，所述端盖的下方设有下挡板(6)，所述下挡板固定在蘑菇头柄部上，所述下挡板与端盖之间固定有两个侧挡板(7)，所述端盖、下挡板以及两个侧挡板围成的通道为所述喷水通道(4)，所述端盖、下挡板以及两个侧挡板分别构成喷水通道的上壁、下壁和两个侧壁。3.根据权利要求2所述的蘑菇头喷嘴，其特征在于:所述喷水通道(4)与蘑菇头柄部(2)之间的夹角小于90度。4.根据权利要求3所述的蘑菇头喷嘴，其特征在于:所述喷水通道(4)的数量为I个。5.根据权利要求3所述的蘑菇头喷嘴，其特征在于:所述喷水通道(4)的数量为两个，两个喷水通道对称分布在蘑菇头头部(I)的相对两侧。6.根据权利要求3所述的蘑菇头喷嘴，其特征在于:所述喷水通道(4)的数量为多个，多个喷水通道均匀分布在蘑菇头头部(I)的周边。7.使用权利要求1?6任一项所述蘑菇头喷嘴的发射平台均匀水幕防护系统，其特征在于:还包括主干管(8)，所述主干管沿发射平台(10)上导流孔(9)的周边布置，主干管设置在发射平台的台面下方，主干管上连通有多个第一短管(11)，所述第一短管的端头设有卡槽(12)，所述蘑菇头喷嘴(13)的蘑菇头柄部(2)穿过发射平台(10)的台面密封安装在所述卡槽内，所述蘑菇头喷嘴通过紧固件固定在发射平台上，所述主干管上还设有多个侧向喷嘴(14)，所述侧向喷嘴的另一端穿过发射平台导流孔侧壁(20)并固定在侧壁上。8.根据权利要求7所述的发射平台均匀水幕防护系统，其特征在于:所述侧向喷嘴(14)包括连通在主干管(8)上的第二短管(17)，所述第二短管上套装有斜套管(18)，所述斜套管的另一端穿过发射平台导流孔侧壁(20)并通过第一法兰(19)固定在侧壁上。9.根据权利要求8所述的发射平台均匀水幕防护系统，其特征在于:所述第一短管(11)和第二短管(17)的数量相同，第一短管和第二短管都均匀布置在主干管(8)上，第一短管和第二短管位于主干管的相同圆周位置上。10.根据权利要求9所述的发射平台均匀水幕防护系统，其特征在于:所述蘑菇头喷嘴(13)固定在发射平台(10)上的方式为:发射平台的台面上固定设有加强环(15)，所述蘑菇头喷嘴的蘑菇头柄部(2)上固定套装有第二法兰(16)，所述第二法兰通过法兰连接件固定在加强环上。
【文档编号】B05B1/06GK105855104SQ201610407548
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】陈劲松, 曾玲芳, 平仕良, 贺建华, 张国栋, 赵立乔, 杭立杰
【申请人】北京航天发射技术研究所, 中国运载火箭技术研究院