本發(fā)明涉及消防用或艦船用的水炮，特別涉及水炮炮管部分的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
一般來說，水炮分為兩種：第一種是消防用或艦船用的水炮；第二種是噴泉等娛樂用的水炮。現(xiàn)有技術(shù)下，消防用或艦船用的水炮其實不能稱為水炮而得稱為水槍。它通過高功率的抽水機直接將水通過炮管發(fā)射，發(fā)射是連續(xù)的。這種水炮的問題主要在于，一是射程不夠遠(yuǎn)，二是運轉(zhuǎn)功率高。目前消防用的水炮射程為60米左右。而火災(zāi)現(xiàn)場中，60米距離也不一定能夠抵擋火焰的溫度，特別是在化工廠的火災(zāi)中，化學(xué)物質(zhì)劇烈燃燒，消防人員得站在火場百米開外進(jìn)行消防滅火工作。艦船用的水炮用于警務(wù)艦船在水域進(jìn)行巡警時替代真槍實炮。特別在一些有國際爭議的水域中，使用真槍實炮驅(qū)趕他國漁民，容易造成國際糾紛。目前艦船用的水炮功率一般為1000W千瓦。由于功率過大，啟動水炮后，艦船也就無法提供足夠的功率維持艦船移動。也就是說，啟用水炮的時候，艦船必須停止。而艦船開動時，水炮沒有足夠的功率啟用。為此，采用壓縮空氣作為水炮的動力源逐漸得到發(fā)展。公開號為CN103638622A的專利文獻(xiàn)公開了一種消防用的水炮。該消防用水炮通過壓縮空氣作為動力源。盡管該專利文獻(xiàn)未公開水炮炮管部分的內(nèi)容，但一般來說水炮炮管是必須的。從炮管射出的水束的射程很大程度上依賴于，水束自身的形狀。如果水束集中，空氣正向的阻力只能作用于水束前端的水，空氣正向阻力無法直接作用于水束中間端，只能在水束表層形成摩擦阻力，由此使得水束的射程最大化。但假如水束分散，水束前端不能為這個水束抵消空氣正向阻力，而作用于各個部分，水束射程往往很短。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的問題：優(yōu)化水炮射出的水束形狀和速度，從而提高水炮射程。為解決上述問題，本發(fā)明采用的方案如下：一種水炮炮頭，包括與炮管相連的底部和炮口，底部的內(nèi)徑大于炮口內(nèi)徑使得水炮炮頭的內(nèi)部形成錐形的炮腔；炮腔是由曲線段圍繞軸心旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體。進(jìn)一步，所述曲線段為拋物線段，所述拋物線段為拋物線在A點(xA,yA)和B點(xB,yB)之間的曲線段，其中，yB＞yA；炮腔是所述拋物線段圍繞X軸旋轉(zhuǎn)360度形成的旋轉(zhuǎn)體。進(jìn)一步，炮腔的腔壁上鋪設(shè)有疏水層；疏水層由疏水材料制成。進(jìn)一步，所述疏水材料為聚四氟乙烯。一種高壓水炮，包括水炮罐、儲氣罐、空氣壓縮機以及炮管和炮頭；水炮罐設(shè)有出水管、進(jìn)水口、進(jìn)氣口和內(nèi)管；進(jìn)氣口位于水炮罐的頂部，并通過電磁閥與儲氣罐相連；儲氣罐連接空氣壓縮機；水炮罐的進(jìn)水口設(shè)有止回閥；出水管豎直設(shè)立于水炮罐的頂部，并通過炮管方向調(diào)整機構(gòu)連接炮管和炮頭；出水管通過內(nèi)管伸入至水炮罐的罐腔底部；炮頭安裝在炮管的末端，是上述的水炮炮頭。進(jìn)一步，該高壓水炮還包括蓄水箱；蓄水箱通過水泵和止回閥連接水炮罐。本發(fā)明的技術(shù)效果如下：相比于無炮頭結(jié)構(gòu)和普通錐形炮口的水炮炮頭，從本發(fā)明的水炮炮頭流出的水束具有更優(yōu)的水速分布，從而提高水炮射程。附圖說明圖1是炮頭安裝在炮管末端的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是炮頭以經(jīng)過軸心的面作為截面的剖視圖。圖3是炮物線段的坐標(biāo)圖。圖4是炮管和炮頭的剖視圖。圖5是三種炮頭結(jié)構(gòu)的流速分布圖。圖6是高壓水炮的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例1如圖1、圖2所示，一種水炮炮頭，包括與炮管21相連的底部221和炮口222。圖1中的炮頭22即為本實施例的水炮炮頭。炮頭的底部221的內(nèi)徑大于炮口222內(nèi)徑使得水炮炮頭的內(nèi)部形成錐形的炮腔223。炮腔223是由曲線段圍繞軸心旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體。也就是在圖2中，以經(jīng)過軸心的面為截面，在水炮炮頭的內(nèi)壁224與截面相交線為曲線段，該圍繞軸心O旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體即為炮腔223。此外，為節(jié)約材料，該炮頭的外周225與截面相交線也為曲線段。本實施例中，該曲線段為拋物線段，也即，拋物線上的一段。如圖3所示，A點(xA,yA)和B點(xB,yB)是以圖2中的軸心O為X軸構(gòu)建笛卡爾平面坐標(biāo)上的點，其中A點是圖2中內(nèi)壁224與截面相交形成的曲線段位于炮口222處的端點；B點是圖2中內(nèi)壁224與截面相交形成的曲線段位于底部221處的端點，A和B之間的拋物線段即為內(nèi)壁224與截面相交形成的曲線段。也就是，炮腔223是A和B之間的拋物線段圍繞X軸旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體。顯而易見地，這里A點和B點的坐標(biāo)滿足：yB＞yA。該經(jīng)過A和B的拋物線滿足方程：根據(jù)該方程可以得知，A為拋物線的極點，A的切線C平行于X軸。此外，本實施例中，為減少炮頭內(nèi)壁224與水流的阻尼，炮腔223的腔壁上鋪設(shè)有疏水層226。疏水層226由疏水材料制成。。疏水材料是指那些具有與水互相排斥的物理性質(zhì)的材料，用于減少炮管管壁作用在水流上的阻力。疏水材料很多，比如聚四氟乙烯、柱狀結(jié)構(gòu)陣列碳納米管膜。本實施例中，疏水材料優(yōu)選為聚四氟乙烯。圖4是本實施例炮管21和炮頭22的剖視圖。炮管21由外管211和內(nèi)管212組成。內(nèi)管212架設(shè)在外管211的管腔內(nèi)，內(nèi)管212的內(nèi)徑大于炮頭22的炮口222的內(nèi)徑。內(nèi)管212的內(nèi)徑也即為炮管21的內(nèi)徑。由此產(chǎn)生的效果是高速水流從炮管21射出后，進(jìn)入炮腔223，由于內(nèi)管212的內(nèi)徑大于炮頭22的炮口222的內(nèi)徑，經(jīng)過炮腔223的水流必然被炮頭22的內(nèi)壁壓縮，使得水流加速。由于本實施例的這種結(jié)構(gòu)，使得出炮口222后的水束具有良好的速度分布和流向分布。圖5是三種情形下出炮口水束的流速分布圖，其中，曲線L為無炮頭情形下的流速分布圖，曲線M為普通錐形炮口的流速分布圖，曲線N為本實施例的流速分布圖。曲線L顯示，無炮頭情形下，水流在炮管中流動，使得水流中間部分的流速最快，而與管壁接觸的部分由于受到管壁的阻尼導(dǎo)致流速下降，由此使得水束呈現(xiàn)中間高，邊緣低的情形。曲線M和N顯示加入炮頭后，流速分布改善，中間和邊緣的流速差減少。雖然曲線M和N顯示效果差不多，但這里沒有表現(xiàn)徑向流速。在普通錐形炮口之下，內(nèi)壓產(chǎn)生徑向流速，該徑向流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本實施例的結(jié)構(gòu)，根據(jù)實際測試效果顯示，相比于普通錐形炮口，本實施例可增加5％～20％的射程。普通錐形炮口比本實施例通常具有20％以上的面中面積，由此可見，普通錐形炮口導(dǎo)致水束發(fā)散。另一方面假如不考慮水束在中央和邊緣的流速分布，整體流速分布假設(shè)相同，由于炮腔223是由拋物線段圍繞軸心旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體，在炮腔223中，水流流速的增加呈現(xiàn)線性。而普通錐形炮口，正比于行進(jìn)距離的平方。實施例2一種高壓水炮，如圖3所示，用于消防或艦艇，包括水炮罐1、儲氣罐41、空氣壓縮機42、蓄水箱3以及炮管21和炮頭22。水炮罐1用于放置發(fā)射后成為水炮的水，通過支撐架11豎直安裝在地面或底座上。儲氣罐41用于存儲高壓壓縮空氣，與空氣壓縮機42相連?？諝鈮嚎s機42將大氣中的空氣壓縮后成為高壓壓縮空氣，通過管道送入儲氣罐41。儲氣罐41通過電磁閥43與水炮罐1相連。當(dāng)電磁閥43打開后，儲氣罐41內(nèi)的高壓壓縮空氣沖入水炮罐1內(nèi)，將水炮罐1內(nèi)的水壓出水炮罐1形成水炮，通過出水口發(fā)射。水炮罐1平時存儲在蓄水箱3內(nèi)。蓄水箱3通過水泵31和止回閥32與水炮罐1相連。當(dāng)水炮罐1需要水時，蓄水箱3內(nèi)的水通過水泵31經(jīng)止回閥32泵入水炮罐1內(nèi)。水炮罐1設(shè)有出水管12。水炮罐1的出水管12通過炮管方向調(diào)整機構(gòu)5連接炮管21和炮頭22。經(jīng)出水管12發(fā)射的水炮通過炮管方向調(diào)整機構(gòu)5進(jìn)行方向調(diào)整后最終通過炮管21和炮頭22射向目標(biāo)。炮頭22是安裝在炮管21末端的機構(gòu)，即為本實施例1的水炮炮頭。如圖4所示，炮管21的內(nèi)徑，也即內(nèi)管212的內(nèi)徑大于炮頭22的炮口222的內(nèi)徑。需要說明的是，本實施例的蓄水箱3在那些具有充足水源的場合是不必要的。水炮罐1可以通過水泵31和止回閥32從提供水源的池塘或江河中獲得水炮需要的供水。