发烟机的制作方法

本实用新型涉及军事和国防领域，且具体涉及一种发烟机。

背景技术：

烟幕通常由烟和雾组成(固体微粒和液体微粒)，属于气溶胶体系，是光学不均匀介质。烟幕可以在目标和背景之间成成一种浑浊的大气，利用烟幕可以进行军事遮蔽和伪装。

发烟机通过施放烟幕，对可见光、红外光和激光的辐射能量具有较强的散射和吸收作用，影响其正常传播。干扰敌方观瞄器材和制导武器，达到保护地面目标的作用。是重要的战略性军备设施。发烟装备是国防领域的一个重要应用，是把喷入气流中的发烟剂掺混并加热，发烟剂随气流一起布撒到空中形成气溶胶烟幕，形成大面积能够衰减电磁波的干扰烟幕，达到干扰观瞄器材和制导武器的作用，实现保护地面目标的作用。

在现有的发烟装备中，在外喷干扰烟幕的通道中，常常存在烟幕气流中容易产生涡流，烟幕不稳定，喷射距离短，烟幕尺寸小等问题。

CN 202382649 U中公开了一种军用运输车辆自发烟幕装置，该装置利用运输车辆自身排放的高温尾气与油雾结合，形成雾状油烟幕排出达到战场伪装效果。该文献主要公开了如何从油箱中的柴油或汽油形成油雾。但其发烟量小，效率不高，不足以对大面积地面目标进行烟幕防护。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要解决上述问题，并提供一种烟雾更加高速、稳定地喷出的发烟机。为此目的，本实用新型提供了一种发烟机，包括第一尾喷管，流体流经所述第一尾喷管而形成烟雾向外喷出，所述第一尾喷管具有供流体流入的第一尾喷管入口以及供流体流出的第一尾喷管出口，

所述第一尾喷管中设置有尾椎，所述尾椎使得流体所流经的通道截面沿所述第一尾喷管的轴向从所述第一尾喷管入口至所述第一尾喷管出口由环形逐渐变为圆形。

通过在第一尾喷管内增加尾椎，为燃气提供了一个流动通道，迫使从涡轮流出的燃气收口加速。尾椎可安装在涡轮机匣里面、涡轮的后面。尾椎的作用是使气流通道由环形逐渐变为圆形，以减少燃气的涡流。当燃气轮机工作时，高速高温燃气由涡轮处呈环形喷出，流经尾椎，经尾椎的整流作用使燃气流变为更高速的圆形气流。同时雾油通过雾油输入系统喷射进入第一尾喷管，与第一尾喷管中的高温高速气流混合高速喷出第一尾喷管，进而形成更加高速、稳定的烟雾。

在根据本实用新型的发烟机的优选实施例中，所述尾椎为从所述第一尾喷管入口至所述第一尾喷管出口渐缩的锥状回转体。

如此设置的尾椎既能实现上述功能，又结构简单，容易制造和安装，并且便于后续维修置换。

在根据本实用新型的发烟机的优选实施例中，所述尾椎安装在所述第一尾喷管入口处。

尾椎的这种优选安装位置能够最大化地发挥尾椎的整流作用，从而尽可能地减小燃气的涡流。

在根据本实用新型的发烟机的优选实施例中，所述尾椎居中设置在所述第一尾喷管中，使得所述尾椎的回转轴线与所述第一尾喷管的中心轴线重合。

尾椎的这种优选安装位置能够为尾椎的整流作用提供足够的作用空间，并且最大程度地对第一尾喷管中整个周向上的燃气流进行整流。

在根据本实用新型的发烟机的优选实施例中，所述尾椎通过支板固定在所述第一尾喷管中，所述支板的一端与所述第一尾喷管的周向壁接合，且所述支板的另一端与所述尾椎连接。

支板的作用是将尾椎固定。通过设置支板，以较小的代价，将尾椎固定设置于第一尾喷管中。

在根据本实用新型的发烟机的优选实施例中，所述支板的数量为至少两个，且各所述支板关于所述第一尾喷管的中心轴线呈对称叶型，使得流入所述第一尾喷管的气流沿轴向变直。

支板的这种设置起到整流作用，具体而言可以迫使偏斜的气流变为轴向气流，以减少流动的损失。整流支板一般可做成对称叶型，数量为2个以上，起半级涡轮的作用，把从涡轮出来的旋转燃气流变直，减少气流损失。由此，烟雾的喷射距离增加，且烟雾的覆盖范围扩大。

在根据本实用新型的发烟机的优选实施例中，所述支板为空心结构，所述支板内部安装有压力传感器和/或温度传感器。

支板的这种设置一方面可以进一步改善支板的整流作用，另一方面还最大化地利用了第一尾喷管内的有限空间。例如，测量排气压力或者温度的传感器会安装在支板内部，一些油路也会穿过其中。

在根据本实用新型的发烟机的优选实施例中，所述支板相对于所述第一尾喷管的径向成角度地布置。

支板的这种设置一方面是对支板的整流作用的进一步优化，另一方面还改善了支板的结构特性。

在根据本实用新型的发烟机的优选实施例中，所述发烟机还包括雾油输入系统，所述雾油输入系统用于将雾油输入所述第一尾喷管中。

通过向第一尾喷管中输入雾油，使雾油能够均匀地与第一尾喷管中的高温燃气流混合而形成烟幕。换言之，雾油输入系统向第一尾喷管中的炽热废气中喷射雾油形成烟幕。由此，这种发烟机具有发烟效率高、烟气稳定性高、发烟量大并且结构紧凑、工作稳定性好、灵活机动等优势。

在根据本实用新型的发烟机的优选实施例中，所述雾油输入系统包括雾油喷射装置、雾油泵送装置和油箱，其中，

所述雾油泵送装置与所述雾油喷射装置流体连通，用于将雾油泵送入所述雾油喷射装置中，

所述油箱用于经所述雾油泵送装置向所述雾油喷射装置输送雾油。

这种雾油输入系统有利于雾油更高效地利用燃气流的高温高压转化为烟雾。油箱的设置为雾油的来源提供了良好的保障，并且油箱作为储器具有优良的可替换性。

综上所述，根据本实用新型的发烟机的有益效果简要归纳如下：

1)尾椎减少涡流的作用可以使烟幕稳定，从而使烟雾效果更好。

2)尾椎和支板的整流作用可以减少流动损失，从而使喷射距离增大，喷射距离增大一倍以上，同时烟幕尺寸变大。

3)增加了发烟机的使用范围，可以用于洗消领域，例如对卡车、装甲车等大型设备进行高温消毒、杀菌。因为发烟机的气体温度高，流速快，能更加快速地进行洗消作业。

附图说明

图1是根据本实用新型的发烟机的优选实施例的发烟机的剖视示意图，并辅用框图形式示意性地示出了该发烟机中部分部件的连接关系，其中，在第一尾喷管中未示出所设置的尾椎；

图2示意性地示出了在第一尾喷管中不设置尾椎时离开燃气轮机主机的燃气流；

图3是根据本实用新型的发烟机的优选实施例的一部分的剖视图，示意性地示出了安装有尾椎和支板的第一尾喷管；

图4是根据本实用新型的发烟机的优选实施例的一部分的剖视图，其中示意性地示出了在第一尾喷管中设置尾椎和支板时离开燃气轮机主机的燃气流。

附图标记列表

1000 发烟机

1100 燃气轮机

1110 燃气轮机主机

1111 压气机

1112 涡轮

1113 燃烧室

1114 主轴

1120 启发电机

1121 电机转轴

1122 定子

1123 转子

1124 电机座

1130 控制系统

1140 燃油系统

1150 润滑系统

1200 发烟系统

1210 第一尾喷管

1211 尾椎

1212 支板

1220 雾油输入系统

1221 雾油喷射装置

1222 雾油泵送装置

1223 油箱

1230 第二尾喷管

1240 添加剂输入系统

1241 送料装置

1242 混合腔

1243 入料孔

具体实施方式

以下结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，但不作为对本实用新型的限制。

要指出的是，在本文中，“外”、“后”是指相对于燃气流方向处于下游的方向，即燃气流“向外”或“向后”流动。相对地“内”、“前”、“向内”、“向前”则是指相对于燃气流方向处于上游的方向。

现参考图1，示出了根据本实用新型的优选实施例的发烟机1000。如图1中所示，发烟机1000包括：燃气轮机1100和发烟系统1200。

燃气轮机(Gas Turbine)是指以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

具体而言，其中，燃气轮机1100包括燃气轮机主机1110，燃气轮机主机1110向发烟系统1200提供具有所需的温度和流速的燃气流。

在优选实施例中，燃气轮机主机1110可包括：压气机1111、涡轮1112和燃烧室1113，压气机1111的压气叶轮和涡轮1112的涡轮叶轮之间由主轴1114相连接。优选地，压气叶轮安装在第一转轴上，并能够随第一转轴转动，涡轮叶轮安装在第二转轴上，并能够随第二转轴转动，其中，第二转轴与第一转轴固定连接，或者与第一转轴一体地形成，从而构成主轴1114。

在运行过程中，首先由外部动力源启动压气机1111，由此压气机1111从周围的大气中吸入空气并将空气压缩，压缩后的空气被输送到燃烧室1113中且与喷入燃烧室1113中的燃料发生燃烧反应，生成燃气流，燃气流流入涡轮1112中并推动涡轮叶轮而带动压气叶轮一同转动，且燃气流向发烟系统1200提供的具有所需温度和流速。

优选地，外部动力源可为启发电机1120。具体地，启发电机1120可至少包括电机转轴1121、定子1122、转子1123以及电机座1124。

根据优选的实施例，电机转轴1121可通过杆状部件连接到主轴1114，该杆状部件被设置成，当第一转轴和/或第二转轴的扭矩超出预定的阈值时，传动部件断裂或塑性变形等失效。

定子1122可包括定子铁芯和缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组。

转子1123可包括磁体，磁体安装在电机转轴1121上，并能够随电机转轴1121转动。

定子1122可固定支承在电机座1124上，而电机转轴1121通过至少一个轴承可转动地支承在电机座1124上。

转子1123可位于电机转轴1121的一端附近，而至少一个轴承设置在电机转轴1121的与转子1123相对的另一端的附近，从而转子1123呈悬臂结构。

在另外优选的实施例中，在该启发电机1120的定子与转子之间形成有间隙，间隙与压气机的进气流道流体连通。要理解的是，启发电机在本文中意指该电机可在启动时用作电动机，且可在燃气轮机正常运转之后用作发电机。但外部动力源不限于此，也可采用本领域中常见的其他动力源。此外，启发电机1120与压气叶轮之间的连接方式也不限于附图中所示的同轴地直接相联，而是还可例如通过减速器进行适当的连接。要指出的是，虽然在附图中所示的实施例中，外部动力源仅带动单个发烟机1000中的燃气轮机1100，但本领域技术人员能够理解到，外部动力源，例如启发电机1120也可带动多个燃气轮机1100，从而向更多发烟机1000提供具有所需的温度和流速的燃气流。

此外，如图1中可见，燃气轮机1100还可包括控制系统1130、燃油系统1140和/或润滑系统1150。

其中，控制系统1130可配置成对启发电机1120、燃油系统1140、润滑系统1150、雾油输入系统1220以及添加剂输入系统1240进行控制。

燃油系统1140可管理燃烧室1113内的燃油喷射和点火器的动作，从而在燃烧室1113内实现燃烧。

润滑系统用于向燃气轮机主机1110中的轴承，例如主轴1114上的轴承、启发电机1120上的轴承提供润滑。

根据上述内容可见，在优选的实施例中，可采用燃气轮机1100作为本发明的发烟装置，用于提供流经第一尾喷管1210的流体，且与后续发烟系统1200连接。但要理解到，本发明的发烟装置还可为其他能够提供期望的流体的装置，包括但不限于，内燃机、鼓风机等等。此外，还应理解到，在使用燃气轮机1100作为发烟装置的情形中，燃气轮机1100的结构也不限于上述描述的各种实施例，而是可以采用本领域中其他常见的布置结构的燃气轮机。

发烟系统1200包括：第一尾喷管1210和雾油输入系统1220。

发烟系统1200的第一尾喷管1210与燃气轮机主机1110流体连通，且第一尾喷管1210具有接近燃气轮机主机1110设置的第一尾喷管入口以及远离燃气轮机主机1110设置的第一尾喷管出口。优选地，第一尾喷管1210是从燃气轮机主机1110向后呈渐缩状的管道。

发烟系统1200的雾油输入系统1220用于将雾油输入第一尾喷管1210中，并使雾油在燃气轮机主机1110提供的燃气流的作用下形成烟雾而经第一尾喷管出口向外喷射。要指出的是，在本文中，“雾油”是指易在高温高压下雾化的油状液体，例如是机油等。

在优选的实施例中，雾油输入系统1220可包括雾油喷射装置1221和雾油泵送装置1222，其中，雾油泵送装置1222与雾油喷射装置1221流体连通，用于将雾油泵送入雾油喷射装置1221中。更具体地，如图中的实施例中所示，雾油泵送装置1222可为雾油泵，雾油喷射装置1221可为雾油喷管。如图1中所示，雾油喷管优选地在垂直于第一尾喷管1210的轴向的径向截面上从第一尾喷管1210的外周壁向内径向延伸。或者，替代地，雾油喷管可倾斜布置，优选地，雾油喷管的出口可朝向第一尾喷管出口倾斜布置。雾油喷管上优选地开有微小的开孔，使得雾油在喷出雾油喷管时尽可能多地雾化。优选地，雾油输入系统1220还可包括油箱1223，用于经雾油泵送装置1222向雾油喷射装置1221输送雾油。要指出的是，在本文中，“油箱”应被宽泛地理解为任何合适的储油装置。优选地，雾油输入系统1220可接近第一尾喷管入口处设置。

要指出的是，发烟机1000的烟雾形成方式不限于上述方式，故而燃气轮机1100和雾油输入系统1220并非必要的，而是例如可以在第一尾喷管入口处直接输入已生成的烟雾，并通过第一尾喷管出口向外排出。

在优选实施例中，发烟系统1200还可包括：第二尾喷管1230和添加剂输入系统1240。

第二尾喷管1230在第一尾喷管出口处与第一尾喷管1210流体连通，使得在第一尾喷管1210中形成的烟雾经第一尾喷管出口流入第二尾喷管1230，并且第二尾喷管1230包括接近第一尾喷管出口设置的第二尾喷管入口以及远离第一尾喷管出口设置的第二尾喷管出口。优选地，第二尾喷管出口向外扩张。优选地，第二尾喷管入口向前扩张，以便与不同尺寸的第一尾喷管1210连接。

添加剂输入系统1240用于将添加剂输入第二尾喷管1230中，并使添加剂与烟雾混合，从而与烟雾一起经由第二尾喷管出口向外喷射。优选地，添加剂可包括气体与粉末的混合物和/或气体与金属箔的混合物。这种由气体与粉末和/或气体与金属箔组成的粉末类干扰剂使发烟机的功能更齐全，掩护效果更好。优选地，粉末可包括石墨粉、磷粉、铜粉及消毒物质等。但添加剂的组分不限与此，例如还可包括液体或仅包括单一物质。

在优选的实施例中，添加剂输入系统1240可包括送料装置1241以及设置在第二尾喷管1230的第二尾喷管入口与第二尾喷管出口之间的至少一个混合腔1242和至少一个入料孔1243。其中，送料装置1241向混合腔1242内输送添加剂，并在第二尾喷管1230中烟雾的引射作用下经由入料孔1243进入第二尾喷管1230中。在图1中所示的实施例中，混合腔1242为2个，且入料孔1242至少为6个。优选地，在设有多个混合腔1242的情形中，不同的混合腔1242可用于添加不同功能的添加剂，或用于分别添加添加剂中的不同组分。

这里要指出的是，通过如上所述添加剂除了能够增强烟雾效果外，还可进行消毒。粉末状消毒物质尤其可应用在洗消领域。在发烟的烟幕中混入消毒物质，可以对卡车、装甲车等大型设备进行高温消毒、杀菌。因为发烟机的气体温度高，流速快，能更加快速地进行洗消作业。此外，高温燃气本身也有消毒作用。依靠高温燃气本身的消毒例如包括处理化学武器的毒性，其中有些化学武器的毒性可通过高温来消除。换言之，在只设置第一尾喷管而不通过设置第二尾喷管来添加添加剂的情形中也有消毒作用。

在优选的实施例中，燃气轮机主机1110、第一尾喷管1210和第二尾喷管1230是分离的部件。此外，进一步优选地，燃气轮机主机1110、第一尾喷管1210和第二尾喷管1230彼此间密封连接且相互流体连通。

优选地，发烟机1000还可包括电源作为功率源，该电源向燃气轮机1100和/或发烟系统1200提供电能。例如，该电源可在开始使用发烟机时用来起动启发电机1120，或者该电源可用于为燃气轮机1110的控制系统1130、燃油系统1140、润滑系统1150或者为发烟系统1200的雾油输入系统1220、添加剂输入系统1240供电。

如图3和图4中所示，第一尾喷管1210中还设置有尾椎1211。尾椎1211的设置使得气流通道截面沿第一尾喷管1210的轴向从第一尾喷管入口至第一尾喷管出口由环形逐渐变为圆形。

优选地，尾椎1211可为从第一尾喷管入口至第一尾喷管出口渐缩的锥状回转体。进一步优选地，例如如图3中所示，尾椎1211向后渐缩率可逐渐增大。优选地，尾椎1211可具有外凸的锥面。

优选地，尾椎1211可安装在第一尾喷管入口处。换言之，尾椎1211可紧挨着涡轮后方安装。

优选地，尾椎1211居中设置在第一尾喷管1210中，使得尾椎1211的回转轴线与第一尾喷管1210的中心轴线重合。

优选地，尾椎1211通过支板1212固定在第一尾喷管1210中。其中，支板1212的一端与第一尾喷管1210的周向壁接合，且支板1212的另一端与尾椎1211连接。上述接合以及连接的方式可采用本领域常见的方式进行。该接合和连接可为可拆卸或不可拆卸的。此外，尾椎1211、支板1212以及第一尾喷管1210中的一者或多者还可一体形成。

优选地，支板1212的数量可为至少两个，且各支板1212关于第一尾喷管1210的中心轴线呈对称叶型，使得进入第一尾喷管1210的气流沿轴向变直。例如，当支板1212的数量为n个时，各支板1212之间的夹角则为360/n°。

优选地，支板1212可为空心结构，支板1212内部安装有压力传感器和/或温度传感器。

优选地，支板1212相对于第一尾喷管1210的径向成角度地布置。如图4中所示，支板1212相对于第一尾喷管1210的径向向前/向内倾斜约20－40度。

同样如图4中所示，支板1212的截面积沿第一尾喷管1210的径向从外至内逐渐缩小。

以下结合具体实施例描述上述发烟机1000的各种优选实施例的操作方法。该操作方法包括以下步骤。要指出的是，除非在本文中明确说明或者根据逻辑可以毫无疑义地确定的，以下描述的各步骤的顺序可按实际需要调整。

启动步骤，在启动步骤中，启动燃气轮机1100，使燃气轮机主机1110正常运转，并产生所需的燃气流。

雾油输入步骤，在雾油输入步骤中，当燃气轮机主机1110达到预定转速时，开启雾油输入系统1220，雾油通过雾油输入系统1220进入第一尾喷管1210，与第一尾喷管1210中的燃气流混合而喷出第一尾喷管1210，进而形成烟雾。

优选地，对于发烟机1000中还包括添加剂输入系统1240的实施例，在雾油输入步骤之后还可包括添加剂输入步骤，在添加剂输入步骤中，开启添加剂输入系统1240，添加剂输入系统1240向第二尾喷管1230内输送添加剂，与第二尾喷管1230内的烟雾混合，一起喷洒到大气中，从而形成烟幕。添加剂的具体构成与作用如前文所述，在此不再赘述。

在发烟机1000中还包括电源和启发电机1120的优选实施例中，启动步骤还包括：启动电源，启发电机1120转动带动压气叶轮、涡轮叶轮等转子转动，当压气叶轮等转速达到点火要求时，燃油泵工作，燃油喷嘴开始向燃烧室1113内喷出雾化燃料，点火器点火。进一步优选地，当燃气轮机1100点火成功后，转速升高，此时启发电机1120可不再作为启动电机，而作为发电电机。

以上结合具体的优选实施例对本实用新型的构思作了详细说明，然而对于本领域普通技术人员而言，在本实用新型构思范围内的进一步的修改和变形将会不言自明，这些修改和变形都落于所附权利要求书的保护范围内。