CN108917471B - 内外冷却相结合的发射平台 - Google Patents
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Abstract
一种内外冷却相结合的发射平台，发射平台台体上设置有支承框以及用于燃气流排导燃气的导流孔，支承框加工成相互贯通的中空结构，形成内置流道，所述内置流道作为冷却水流道和供水通道；支承框上表面以及面向导流孔的侧壁上开设有与所述内置流道连通的喷水孔阵列。本发明既提高了对发射台本体结构的热防护能力，也降低了系统之间的安装复杂程度。同时结合外表面喷水冷却方式，充分实现了发射平台的内外冷却。
Description
技术领域
本发明涉及一种内外冷却相结合的发射平台，属于火箭发射技术领域。
背景技术
喷水冷却发射平台是当前发射平台关键热防护方法之一，主要采用外表面喷水冷却方法，目前一般是在发射平台台体内放置一套喷水管路系统，将水输送至发射平台，实现向发射平台台面喷水。其实现过程涉及到喷水管路系统与发射平台之间的尺寸协调、接口以及密封、管路固定等问题，安装复杂。同时喷水管路系统的内部冷却条件，无法传递给发射平台，不能充分利用喷水管路系统的冷却能力，存在对发射平台台体本体结构防护不足的缺点。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种内外冷却相结合的发射平台，既提高了对发射台本体结构的热防护能力，也降低了系统之间的安装复杂程度，同时结合外表面喷水冷却方式，充分实现发射平台的内外冷却。
本发明的技术解决方案是：内外冷却相结合的发射平台，发射平台台体上设置有支承框以及用于燃气流排导燃气的导流孔，支承框加工成相互贯通的中空结构，形成内置流道，所述内置流道作为冷却水流道和供水通道；支承框上表面以及面向导流孔的侧壁上开设有与所述内置流道连通的喷水孔阵列。
所述支承框上表面的喷水孔阵列由多个内置非凸起形式的喷水孔构成。
所述支承框面向导流孔侧壁上开设的喷水孔阵列由多个内置喷水孔构成。
所述支承框面向导流孔侧壁上开设的喷水孔阵列中，每个喷水孔为凸起形式或非凸起形式。
所述支承框面向导流孔侧壁上开设的喷水孔阵列中，各个喷水孔出水方向与水平面夹角为25°—75°。
所述支承框包括中心井字梁结构和四周端框，位于四周端框上表面的喷水孔交错排布。
支承框四周端框上表面的每个喷水孔用于向台面外围喷水，且与台体上表面呈5°—40°。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明将台体加工为中空结构，直接作为冷却水流道和供水通道，引入并排出冷却水流，在保留发射台台体框架支撑功能同时，内置冷却水流道直接吸收、带走台体框架内热流；同时在发射台台体上表面加工有喷水孔阵列，发射时向台体表面喷水，形成水幕以及表面水膜隔离层，隔热同时利用水汽化蒸发冷却，有效防护燃气流烧蚀区域，从而有效对本体结构进行热防护，结构实现形式简单，降低了系统之间的安装复杂程度，同时结合外表面喷水冷却方式，充分实现发射平台的内外冷却。
(2)本发明在发射台台体上表面加工有非凸起喷水孔阵列，可以减少局部燃气流驻点区域烧蚀强度，同时能够有效减少对平台车、技术人员通行阻力。
(3)本发明支承框面向导流孔的侧壁上开设有与内置流道连通的喷水孔阵列，发射时，喷出的水会在导流孔四壁形成周圈水幕，与发动机火焰预混时会吸收大量的能量，进一步降低结构表面的燃气流温度。
附图说明
图1为发射平台主视图；
图2为发射平台内置流道结构示意图；
图3为发射平台台体上表面示意图；
图4为四周端框上表面非凸起内置喷水孔结构形式及冷却水流向示意图；
图5为导流孔侧壁凸起、非凸起喷水孔结构形式及冷却水流向，其中(a)为非凸起形式，(b)为凸起形式。
具体实施方式
本发明提出一种内外冷却相结合的发射平台，在有效承载及排导燃气喷流的同时，能够通过内置流道实现内部框架冷却、同时通过外部喷水主动降低喷流烧蚀发射设备强度。
如图1和图2所示，发射平台包括台体1及支承臂2，支承臂2支撑火箭，将载荷传递到台体1上。台体1上设置有支承框12以及用于燃气流排导燃气的导流孔11，支承框12包括中心井字梁结构和四周端框，支承框12加工为相互贯通的中空结构，形成内置流道3，该内置流道3作为冷却水流道和供水通道，冷却水由供水管路入口4进入内置流道3。图2中箭头指向为冷却水流前进方向。
支承框12的四周端框上表面设置与内置流道3连通的内置非凸起式喷水孔阵列7，且喷水孔阵列7中的喷水孔8交错排布。支承框12的中心井字梁结构上表面设置与内置流道3连通的内置非凸起式喷水孔阵列13。
支承框四周端框上表面的喷水孔用于向台体1外侧喷水，且出水方向与台体1上表面的夹角为5°—40°，以便冷却水在台面上快速形成流动水膜。中心井字梁结构上表面的喷水孔喷出的水以覆盖中心井字梁上表面为宜，与台体1上表面的夹角优选为5°—40°。
支承框12面向导流孔11的侧壁上设置与内置流道3贯通的喷水孔阵列6。喷水孔阵列6中各个喷水孔出水方向与水平面呈25°—75°，以便冷却水在导流孔四周侧壁上顺畅形成流动水幕。
本发明内置冷却水流道的发射台台体1充分利用台体框架内部空间，引入并排出冷却水流，在保留发射台台体框架支撑功能同时，内置冷却水流道直接吸收、带走部分台体框架内热流，维持台体1温度在结构强度允许范围内。
本发明发射台兼具支承火箭、内冷却热防护及输送供水功能。
如图3和图4所示，本发明支承框四周端框上表面内置错位、非凸起喷水孔阵列7，中心井字梁结构上表面内置喷水孔阵列13，其喷出的水会在台体上表面流动以形成一层覆盖整个台体结构上表面的水膜，与发动机火焰预混时会吸收大量的能量，从而降低喷射或溅射到台体上表面的燃气流温度，有效防护燃气流烧蚀区域，喷水孔阵列7中的非凸起内置喷水孔8可以减少局部燃气流驻点区域烧蚀强度，同时能够有效减少对平台车、技术人员通行阻力。
如图3和图5所示，支承框沿导流孔侧壁周向设置有喷水孔阵列6，发射时向导流孔11喷水并形成水幕，与燃气流先期交汇后主动冷却燃气温度，从而有效防护燃气流烧蚀区域。喷水孔阵列6中的每个喷水孔可以采用凸起或非凸起形式。其中非凸起形式如图5中(a)所示，9为非凸起喷水孔，凸起形式如图5中(b)所示，10为凸起喷水孔。图5中箭头指向为导流孔侧壁喷水孔水流前进方向。
发射时，冷却水从发射平台导流孔侧面喷水孔阵列6各个喷水孔喷出，其喷出的水会在导流孔四壁形成周圈水幕，与发动机火焰预混时会吸收大量的能量，进一步降低结构表面的燃气流温度。
本发明为充分利用喷水系统的热防护能力，提出内置流道冷却的防护方法，将发射平台台体设计为中空结构，作为喷水系统冷却管路，既提高对发射台本体结构的热防护能力，也降低了系统之间的安装复杂程度。同时内置流道冷却和外表面喷水冷却方式相结合，能够充分实现发射平台的内外冷却。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (4)
1.内外冷却相结合的发射平台，其特征在于：发射平台台体(1)上设置有支承框(12)以及用于燃气流排导燃气的导流孔(11)，支承框(12)加工成相互贯通的中空结构，形成内置流道(3)，所述内置流道(3)作为冷却水流道和供水通道；支承框(12)上表面以及面向导流孔的侧壁上开设有与所述内置流道(3)连通的喷水孔阵列；
所述支承框上表面的喷水孔阵列由多个内置非凸起形式的喷水孔构成，支承框面向导流孔侧壁上开设的喷水孔阵列(6)由多个内置喷水孔构成，喷水孔阵列(6)中的每个喷水孔采用凸起或非凸起形式；所述支承框面向导流孔侧壁上开设的喷水孔阵列(6)中，各个喷水孔出水方向与水平面夹角为25°—75°。
2.根据权利要求1所述的内外冷却相结合的发射平台，其特征在于：所述支承框面向导流孔侧壁上开设的喷水孔阵列(6)中，每个喷水孔为凸起形式或非凸起形式。
3.根据权利要求1所述的内外冷却相结合的发射平台，其特征在于：所述支承框(12)包括中心井字梁结构和四周端框，位于四周端框上表面的喷水孔交错排布。
4.根据权利要求3所述的内外冷却相结合的发射平台，其特征在于：支承框(12)四周端框上表面的每个喷水孔用于向台面外围喷水，且与台体(1)上表面呈5°—40°。
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