CN107088485B - 用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，包括混合室、喷射件和扩张件。混合室包括开设在其外壁上且位于同侧的一个混合室出口和多个混合室入口。混合室入口相对于混合室出口的中心轴线沿圆周方向均匀分布。喷射件与混合室入口数量相同，每一个喷射件的一端均密封地穿过相应的混合室入口并且插入所述混合室的内腔中，每一个喷射件的另一端均与外部用于供应烟幕粒子与气体的混合物的供应系统连接，喷射件的中心轴线在混合室的内腔中相交于一点。扩张件包括与混合室出口连接的颈部和从所述颈部向外扩张的扩张部。本发明解决了本领域现有技术中空间环境下生成的烟幕速度较快以及烟幕扩散范围难以控制的技术问题。

Description

用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器

技术领域

本发明涉及喷射器领域，具体涉及一种用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器。

背景技术

空间环境指航天器在外层空间飞行时所处的环境条件。

烟幕是由在空中悬浮的大量细小物质微粒组成的，通过释放烟幕可实现对光电探测系统的干扰来达到掩护目标的目的，具有较好的经济性和较高的实用性，这也是大气环境中开展目标掩护作战的有效手段。烟幕的气动喷撒是以气体为动力源进行烟幕粒子分散的过程。在气流的强烈扰动作用下，烟幕粒子获得一定速度，并随气流在一定距离外形成烟幕云团。

现有技术公开了一种大气环境中生成低速烟幕的方法，通过呈一定角度的双喷嘴喷撒烟幕粒子的相互撞击，实现烟幕粒子均匀分散(刘国生，关华，宋东明，侯伟，张祺祺.双喷嘴气动喷撒烟幕粒子的撞击成烟特性[J].火工品，(2014)03-0001-05)。在大气环境下，烟幕粒子的飞行速度由于受空气阻力的作用而逐渐降低，比较容易形成低速烟幕，只要对用于输送烟幕粒子的气体的量进行控制即可。

但是在空间环境中，由于掩护目标处于高度真空条件，喷射件喷嘴出口的压力近似为零，无论如何控制输送烟幕粒子的气体压力，最终喷出的气流速度均会达到音速以上且在喷出后无法减速，因此夹杂于气流之中的烟幕粒子的速度也非常高且无法控制。烟幕生成速度高且无法减速也就意味着其消散速度高，因此为了达到相同的目标掩护时间，需要喷撒烟幕与辅助气体的耗量也就更大，进而，系统需要更大的烟幕颗粒与辅助气体携带质量(发射入轨成本高)、自身结构尺寸大(需掩护的目标体积大)，导致空间环境下目标通过烟幕掩护的经济性很差。

此外，现有技术的喷射件或方法产生的烟幕扩散范围(即烟幕扩散角度)难以控制，为了达到预定的遮蔽效果，必须增大烟幕材料的消耗量，生成有效烟幕的效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，以解决现有技术中的空间环境中生成烟幕的速度较快及烟幕扩散范围难以控制的技术问题。

本发明实现上述目的的技术方案是提供一种用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，包括混合室、喷射件和扩张件，

其中，所述混合室包括开设在所述混合室外壁上且位于同侧的一个混合室出口和多个混合室入口，所述多个混合室入口相对于所述混合室出口的中心轴线沿圆周方向均匀分布；

喷射件与混合室入口数量相同，每一个喷射件的一端均密封地穿过相应的混合室入口并且插入所述混合室的内腔中，每一个喷射件的另一端均与外部用于供应烟幕粒子与气体的混合物的供应系统连接，所述喷射件的中心轴线在所述混合室的内腔中相交于一点；

所述扩张件包括与所述混合室出口连接的颈部和从所述颈部向外扩张的扩张部。所述多个喷射件将烟幕粒子与气体的混合物喷射到混合室的空腔中并使所述混合物通过多次撞击混合室的内壁而进行参混并同时减小烟幕粒子的动能，随后已参混的混合物经由混合室出口喷出并且沿着锥形扩张件向外扩散。

具体地说，每一个喷射件均包括按照喷射方向依次连接的转接头、喷嘴座、喷嘴垫片以及喷嘴；所述喷嘴座通过所述喷嘴垫片固定密封在所述混合室入口上；所述喷嘴位于所述混合室的内腔中，所述转接头位于所述混合室外部并且连接至外部供应系统。

所述混合室可以是铸造成型的一体式结构。此外，为了便于进行内部清理，所述混合室可以是分体式结构，包括混合室前部腔体和混合室后部腔体，所述混合室前部腔体和混合室后部腔体通过螺纹紧固件连接。

为了进一步的确保所述混合室前部腔体与所述混合室后部腔体之间的密封性，在混合室前部腔体与混合室后部腔体之间设置有混合室垫片。

上述多个混合室入口的数量为2个至8个。

此外，根据多次试验发现，当所述喷射件喷嘴的孔径与混合室内腔直径的比值为0.01～0.08，混合室出口直径与混合室内腔直径的比值为0.2～0.4，喷嘴伸入混合室内腔的长度与混合室内腔直径的比值为0～0.2时，能够有效地保证烟幕粒子与气体的混合物在喷射器内的均匀参混。

另外，混合室入口的中心轴线与混合室出口的中心轴线的夹角在30°～60°之间，以防止喷射到混合室中的烟幕粒子未经碰撞直接从混合室出口喷出，从而有效地抑制烟幕粒子的喷射速度。

扩张件的扩张角在15°～60°之间，以有效地控制生成的烟幕的扩散角，使烟幕的扩散角与扩张件的扩张角一致。

喷射件、混合室和扩张件的内表面粗糙度均小于1.6，以有效地抑制烟幕粒子对喷射器内壁的吸附，防止烟幕粒子的无用消耗，从而提高生成烟幕的效率。

本发明的有益效果是：

1.本发明的用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器通过设置混合室，使从喷射件喷出的烟幕粒子与气体组成的气固两相流在混合室内壁上进行多次碰撞，一方面使得烟幕粒子与气体的参混更加均匀，另一方面减小了烟幕粒子的动能，从而能够有效地形成低速均匀的烟幕，改善烟幕的遮蔽效果。

2.通过设置扩张件，使得在混合室中均匀参混的气固两相流沿着扩张件的扩张角范围进行扩散，从而可以有效地控制烟幕扩散的范围，减小烟幕材料的浪费，提高烟幕材料的利用效率。

3.喷射件、混合室和扩张件的内表面粗糙度均小于1.6，能够有效地抑制烟幕粒子对喷射器内壁的吸附，防止烟幕粒子的无用消耗，从而提高生成烟幕的效率。

4.混合室入口的中心轴线与混合室出口的中心轴线的夹角在30°～60°之间，能够防止喷射到混合室中的烟幕粒子未经碰撞直接从混合室出口喷出，从而有效地抑制烟幕粒子的喷射速度。

5.混合室可以是分体式结构，以便于进行拆卸和内部清理。

附图说明

图1为本发明的结构剖视图；

图2为喷射件的剖视图；

图3为本发明的尺寸标记示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1：混合室；2：扩张件；3：喷射件；4：混合室入口；5：混合室出口；6：混合室前部腔体；7：混合室后部腔体；8：混合室垫片；9：喷嘴；10：喷嘴垫片；11：喷嘴座；12：转接头

具体实施方式

下面将参照附图并结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

根据本发明的用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器包括：混合室1、多个喷射件3和扩张件2。混合室1包括开设在所述混合室1外壁上且位于同侧的一个混合室出口5和多个混合室入口4，所述多个混合室入口4相对于混合室出口5的中心轴线沿圆周方向均匀分布，喷射件3与混合室入口4数量相同。如图1中所示，喷射件3的个数为4个，相应的，混合室入口4的个数也是4个。每一个喷射件3的一端均密封地穿过相应的混合室入口4并且插入所述混合室1的内腔中，每一个喷射件3的另一端均与外部用于供应烟幕粒子与气体的混合物的供应系统连接，所述喷射件3的中心轴线在所述混合室1的内腔中相交于一点，以使来自供应系统的烟幕粒子与气体的混合物通过碰撞而充分混合。扩张件2包括与混合室出口5连接的颈部和从所述颈部向外扩张的扩张部。

利用该撞击反射式喷射器，来自供应系统的气固两相混合物通过喷射件3喷射到混合室1的空腔中。随后，所述气固两相混合物在混合室空腔中通过多次撞击混合室的内壁而进行参混，并且同时，烟幕粒子在多次撞击中降低了动能，从而降低了烟幕粒子运动的速度。最后，已参混和降速的混合物经由混合室出口5喷出并且沿着锥形扩张件2向外扩散。

为了便于将喷射件3安装到混合室1上并且便于清理混合室1的内部空间，混合室1可以制成分体式结构，包括混合室前部腔体6和混合室后部腔体7。混合室前部腔体6和混合室后部腔体7通过螺纹紧固件紧固连接以形成混合室内腔。在需要清理混合室内部时，只需旋开紧固件而使混合室前部腔体6与混合室后端7分离即可。混合室前部腔体6和混合室后部腔体7可以通过任何可拆卸的紧固方式连接。此外，为了保证由混合室前部腔体6和混合室后部腔体7构成的内腔具有足够的密封性，在安装时，在混合室前部腔体6与混合室后部腔体7之间设置混合室垫片8，混合室垫片8可以由任何适合的材料制成。

本发明的喷射件3可以是任何能够喷射气固两相混合物的喷射件。如图2所示，每一个喷射件3均包括按照喷射方向依次连接的转接头12、喷嘴座11、喷嘴垫片10以及喷嘴9。喷嘴座11通过喷嘴垫片10固定密封在混合室入口4上。喷嘴9位于混合室1的内腔中，转接头12位于混合室1外部并且连接至外部供应系统。

如图3所示，为了有效地保证气固混合物在喷射器内的均匀参混，喷嘴9的孔径d1与混合室内腔的直径c的比值d1/c为0.01～0.08，混合室出口5的直径d2与混合室内腔直径c的比值d2/c为0.2～0.4，喷嘴9伸入混合室内腔的长度l与混合室内腔的直径c的比值l/c为0～0.2。

混合室入口4的中心轴线与混合室出口5的中心轴线的夹角α设置在30°～60°之间，以防止喷射到混合室中的烟幕粒子未经碰撞直接从混合室出口喷出，从而有效地抑制烟幕粒子的喷射速度。

此外，为了有效地控制生成的烟幕的扩散角，使烟幕的扩散角与扩张件2的张角一致，扩张件2的张角θ可以设置在15°～60°之间。

此外，为了有效地抑制固体颗粒对混合室1的内壁的吸附，提高烟幕材料的利用率，混合室1、喷射件3和扩张件2的内表面粗糙度均小于1.6。

Claims (9)

1.一种用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，其特征在于：包括混合室(1)、喷射件(3)和扩张件(2)；

其中，所述混合室(1)包括开设在所述混合室(1)外壁上且位于同侧的一个混合室出口(5)和多个混合室入口(4)，所述多个混合室入口(4)相对于所述混合室出口(5)的中心轴线沿圆周方向均匀分布；

喷射件(3)与混合室入口(4)数量相同，每一个喷射件(3)的一端均密封地穿过相应的混合室入口(4)并且插入所述混合室(1)的内腔中，每一个喷射件(3)的另一端均与外部用于供应烟幕粒子与气体的混合物的供应系统连接，所述喷射件(3)的中心轴线在所述混合室(1)的内腔中相交于一点；

所述扩张件(2)包括与所述混合室出口(5)连接的颈部和从所述颈部向外扩张的扩张部。

2.根据权利要求1所述的用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，其特征在于：每一个喷射件(3)均包括按照喷射方向依次连接的转接头(12)、喷嘴座(11)、喷嘴垫片(10)以及喷嘴(9)；

所述喷嘴座(11)通过所述喷嘴垫片(10)固定密封在所述混合室入口(4)上；所述喷嘴(9)位于所述混合室(1)的内腔中，所述转接头(12)位于所述混合室(1)外部并且连接至外部供应系统。

3.根据权利要求1或2所述的用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，其特征在于：所述混合室(1)为分体式结构，包括混合室前部腔体(6)和混合室后部腔体(7)，所述混合室前部腔体(6)和混合室后部腔体(7)通过螺纹紧固件连接。

4.根据权利要求3所述的用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，其特征在于：所述混合室前部腔体(6)与所述混合室后部腔体(7)之间设置有混合室垫片(8)。

5.根据权利要求4所述的用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，其特征在于：所述混合室入口(4)的数量为2个至8个。

6.根据权利要求5所述的用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，其特征在于：所述喷嘴(9)的孔径与所述混合室(1)内腔的直径的比值为0.01～0.08；

所述混合室出口(5)的直径与所述混合室(1)内腔的直径的比值为0.2～0.4；

所述喷嘴(9)伸入所述混合室(1)内腔的长度与所述混合室(1)内腔的直径的比值为0～0.2。

7.根据权利要求6所述的用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，其特征在于：所述混合室入口(4)的中心轴线与所述混合室出口(5)的中心轴线的夹角在30°～60°之间。

8.根据权利要求7所述的用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，其特征在于：所述扩张件(2)的扩张角在15°～60°之间。

9.根据权利要求8所述的用于在空间环境中生成低速烟幕的撞击反射式喷射器，其特征在于：所述混合室(1)、所述多个喷射件(3)和所述扩张件(2)的内表面的粗糙度均小于1.6。