CN109455312A - 一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，包括多个布置在发射平台台体上，与内置流道连通的喷水阵列，每个喷水阵列与一个助推火箭相对应，用于向对应助推火箭燃气流对台体表面影响区域喷水，喷水阵列采用高位喷水形式，内置流道与外部供水系统连通。本发明能够适应助推火箭燃气流影响范围扩大的现象，可覆盖更大的台面范围，且可以持续较长时间影响燃气流剪切层，更好地实现能量与动量交换，实现有效防护。

Description

一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置
技术领域
本发明涉及一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，属于航天发射热防护技术领域。
背景技术
捆绑式运载火箭发射过程采用喷水技术能够有效控制喷流噪声，同时能够有效防护发射平台、导流设施。
目前发射平台主要在导流孔附近设置紧贴台面的阵列喷嘴方式实现喷水降温、降噪功能，现有研究发现，随着火箭起飞高度增加，燃气流的影响范围逐渐由导流孔扩展至台面，现有的喷水降温降噪装置不能解决燃气流对台面的影响。另外，对于捆绑式运载火箭，助推火箭燃气流由影响导流孔扩展至台面的时间提前，并且持续影响时间更长，现有的紧贴台面的喷水装置对燃气流剪切层作用有限，不能实现有效防护。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，能够适应助推火箭燃气流影响范围扩大的现象，可覆盖更大的台面范围，且可以持续较长时间影响燃气流剪切层，更好地实现能量与动量交换，实现有效防护。
本发明的技术解决方案是：
一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，包括N个布置在发射平台台体上的喷水阵列，N个喷水阵列均与发射平台台体内部的内置流道连通，每个喷水阵列与一个助推火箭相对应，用于向对应助推火箭燃气流对台体表面影响区域喷水，N为发射平台上助推火箭的个数；所述N个喷水阵列采用高位喷水形式，所述内置流道与外部供水系统连通。
每个喷水阵列为圆弧形，且每个喷水阵列沿对应助推火箭与芯级火箭的中心连线对称布置。
所述每个圆弧形喷水阵列的圆心为对应助推火箭燃气流对台体表面影响区域的中心。
所述每个圆弧形喷水阵列的半径为1.5r-2.5r，r为对应助推火箭燃气流对台体表面影响区域的半径。
所述每个圆弧形喷水阵列的圆心角为60°-120°。
所述每个喷水阵列喷水方向倾斜向下，与水平方向夹角为0-30°。
所述喷水阵列的喷嘴到发射平台台体上表面的距离为0.2m-1.5m。
所述喷水阵列的喷嘴为蘑菇头喷嘴，每个蘑菇头喷嘴包括喷嘴底座和喷嘴上盖，喷嘴底座和喷嘴上盖均为中空结构，喷嘴底座安装在发射平台台体上，与发射平台台体内部的内置流道连通；
喷嘴上盖侧壁上从底面向上开有凹槽，当喷嘴上盖安装在喷嘴底座上后，所述凹槽与喷嘴底座之间形成出水口，出水口为扇形或栅格状。
所述喷嘴上盖在喷嘴底座上的安装位置能够上下调节，以改变出水口面积。
所述喷水阵列中，每个出水口的出水角度为90°-150°。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明高位喷水降温降噪装置设置为围绕每个助推火箭燃气流影响区域的圆弧形喷水阵列，结合具体参数设计(包括圆心、半径、圆心角)，能够形成覆盖每个助推火箭燃气流影响区域的喷水水幕区域，以适应每个助推火箭燃气流影响范围扩大的现象。
(2)本发明喷水降温降噪装置为高位设计，通过具体的高度和喷水角度设计，可以持续较长时间影响燃气流剪切层，更好地实现能量与动量交换，同时可覆盖更大的台面范围。
(3)本发明喷水阵列中的喷嘴设计为蘑菇头喷嘴，通过调节喷嘴上盖在喷嘴底座上的安装位置改变出水口面积，当发射功率较大的火箭时，通过调节得到较大的出水口面积，以提高喷水流量达到满足降温降噪要求，从而进一步扩大了本发明的应用范围，当更换火箭时，不需要重新设计一套降温降噪系统，只需调节出水口面积，即可实现有效防护。
附图说明
图1为带高位防护喷水降温降噪装置的发射平台示意图；
图2为蘑菇头喷嘴主视图；
图3为图2的B-B视图。
具体实施方式
本发明针对助推火箭燃气流影响的台面区域设置高位喷水降温降噪装置，形成新的喷水水幕区域，以适应助推火箭燃气流影响范围逐渐扩大的现象，可覆盖更大的台面范围，且高位喷水降温降噪装置可以持续较长时间影响燃气流剪切层，更好地实现能量与动量交换，实现对发射平台的有效防护。
具体设计如下：
如图1所示，发射平台台体内部设置有内置流道，内置流道与外部供水系统连通，作为发射平台的冷却水流道和供水通道。台体中心处放置芯级火箭1，芯级火箭周围均匀布置助推火箭，每个助推火箭形成一个燃气流影响区域2。在发射平台上，为每个助推火箭设置一个圆弧形的喷水阵列3，喷水阵列均与发射平台台体内部的内置流道连通，每个喷水阵列沿对应助推火箭与芯级火箭的中心连线(图1中L-L’)对称布置，用于向对应的助推火箭燃气流对台体表面影响区域喷水。
进一步地，每个圆弧形喷水阵列的圆心为对应助推火箭燃气流对台体表面影响区域的中心。每个圆弧形喷水阵列的半径为1.5r-2.5r，r为对应助推火箭燃气流对台体表面影响区域的半径。每个圆弧形喷水阵列的圆心角为60°-120°。
喷水阵列采用高位喷水形式，喷嘴到发射平台台体上表面的距离为0.2m-1.5m。每个喷水阵列喷水方向倾斜向下，与水平方向夹角为0-30°。
进一步地，如图2所示，喷水阵列的喷嘴为蘑菇头喷嘴，每个蘑菇头喷嘴包括喷嘴底座15和喷嘴上盖14，喷嘴底座15和喷嘴上盖14均为中空结构，喷嘴底座15安装在发射平台台体支承框上表面的出水孔中，喷嘴上盖14侧壁上从底面向上开有凹槽16，当喷嘴上盖14安装在喷嘴底座15上后，凹槽16与喷嘴底座15之间形成出水口，出水口为扇形或栅格状。
进一步地，喷嘴上盖14在喷嘴底座15上的安装位置能够上下调节，以改变出水口面积。图3所示为图2蘑菇头喷嘴的B-B视图。
喷水阵列中，每个出水口的出水角度为90°-150°。
实施例：
以某型带有四个助推火箭的芯级火箭为例：
如图1所示，高位防护喷水降温降噪装置包括四个圆弧形喷水阵列，与四个助推火箭一一对应，每个圆弧形喷水阵列沿对应助推火箭L-L'对称布置，半径为2r，圆心角为90°，每个喷水阵列喷水方向倾斜向下，与水平方向夹角为20°，喷嘴到发射平台台体上表面的距离为1m，每个喷嘴的出水角度为90°-150°。
该高位(1m)防护喷水降温降噪装置有方向性地向四个助推火箭发动机喷射燃气流影响区域喷水，喷水覆盖台面面积更大(能够覆盖火箭起飞后助推火箭燃气流影响的最大台面区域)，且对台面降温降噪效果持续时间更长(从火箭起飞开始，持续到助推火箭燃气流对台面基本无烧蚀影响)。高位防护喷水降温降噪装置喷出的高速水流在发射平台台体上表面，大大阻止了发动机高温高速燃气对发射平台表面的烧蚀作用，同时有效的抑制了燃气流在发射平台上表面的反射噪声。
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 (10)

1.一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，其特征在于：包括N个布置在发射平台台体上的喷水阵列，N个喷水阵列均与发射平台台体内部的内置流道连通，每个喷水阵列与一个助推火箭相对应，用于向对应助推火箭燃气流对台体表面影响区域喷水，N为发射平台上助推火箭的个数；所述N个喷水阵列采用高位喷水形式，所述内置流道与外部供水系统连通。
2.根据权利要求1所述的一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，其特征在于：每个喷水阵列为圆弧形，且每个喷水阵列沿对应助推火箭与芯级火箭的中心连线对称布置。
3.根据权利要求2所述的一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，其特征在于：所述每个圆弧形喷水阵列的圆心为对应助推火箭燃气流对台体表面影响区域的中心。
4.根据权利要求3所述的一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，其特征在于：所述每个圆弧形喷水阵列的半径为1.5r-2.5r，r为对应助推火箭燃气流对台体表面影响区域的半径。
5.根据权利要求2所述的一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，其特征在于：所述每个圆弧形喷水阵列的圆心角为60°
-120°。
6.根据权利要求1或2所述的一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，其特征在于：所述每个喷水阵列喷水方向倾斜向下，与水平方向夹角为0-30°。
7.根据权利要求1或2所述的一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，其特征在于：所述喷水阵列的喷嘴到发射平台台体上表面的距离为0.2m-1.5m。
8.根据权利要求1或2所述的一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，其特征在于：所述喷水阵列的喷嘴为蘑菇头喷嘴，每个蘑菇头喷嘴包括喷嘴底座(15)和喷嘴上盖(14)，喷嘴底座(15)和喷嘴上盖(14)均为中空结构，喷嘴底座(15)安装在发射平台台体上，与发射平台台体内部的内置流道连通；
喷嘴上盖(14)侧壁上从底面向上开有凹槽(16)，当喷嘴上盖(14)安装在喷嘴底座(15)上后，所述凹槽(16)与喷嘴底座(15)之间形成出水口，出水口为扇形或栅格状。
9.根据权利要求8所述的一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，其特征在于：所述喷嘴上盖(14)在喷嘴底座(15)上的安装位置能够上下调节，以改变出水口面积。
10.根据权利要求1或2所述的一种发射平台的高位防护喷水降温降噪装置，其特征在于：所述喷水阵列中，每个出水口的出水角度为90°-150°。
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