專(zhuān)利名稱(chēng)：基于葉片式金屬-水反應(yīng)推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地說(shuō)是用于水面、水下作業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，由水和富含活潑金屬顆粒的燃?xì)夥磻?yīng)而產(chǎn)生高溫氣體，進(jìn)而通過(guò)噴喉或透平裝置做功的燃燒機(jī)構(gòu)，已引起人們的重視，并引入到水下航行體推進(jìn)裝置系統(tǒng)中。但對(duì)此 領(lǐng)域的研究，在國(guó)內(nèi)還是一個(gè)嶄新的課題，一些關(guān)鍵技術(shù)，如燃燒的組織形式、推進(jìn)系統(tǒng)的 進(jìn)水方式和供給量分配等尚未得到很好解決。傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)不能很好地完成水蒸汽與 燃?xì)獾膿交爝^(guò)程，大大降低了反應(yīng)速率，影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。將水蒸汽與燃?xì)飧咝Щ旌?，充?發(fā)揮其化學(xué)性能，短時(shí)間內(nèi)釋放出高能量是當(dāng)前該系統(tǒng)研究的一個(gè)瓶頸。專(zhuān)禾Ij Method for Launching Projectiles with Hydrogen Gas. (U. S. Pat. No. 5712442. Jan.27,1998)與專(zhuān)利 Apparatus and Method for Perforatingand Stimulating a Subterranean Formation. (U. S. Pat. No. 5789696. Aug. 4,1998)闡述了招 /鎂與水反應(yīng)的能量應(yīng)用于電力能源系統(tǒng)的情況。專(zhuān)利Use ofaluminum in perforating and stimulating a subterranean formation andother engineering applications. (U. S. Pat. No. 923368. February 27,2003.)對(duì)金屬鋁與多種氧化劑反應(yīng)釋放出化學(xué)能的應(yīng) 用方面做了系統(tǒng)研究。以上專(zhuān)利均針對(duì)鋁水發(fā)動(dòng)機(jī)的原理方面進(jìn)行研究，未針對(duì)金屬/水 反應(yīng)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)推進(jìn)裝置，而金屬/水反應(yīng)系統(tǒng)推進(jìn)裝置是對(duì)該技術(shù)瓶頸的突破。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供不僅可延長(zhǎng)燃?xì)獾氖覂?nèi)停留時(shí)間、增強(qiáng)擾動(dòng)，還可實(shí)現(xiàn)分 段供給、靈活地調(diào)節(jié)各段進(jìn)水量的基于葉片式金屬_水反應(yīng)推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明基于葉片式金屬-水反應(yīng)推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括固體藥柱、第一燃燒室、 第二燃燒室和噴管，其特征是還包括進(jìn)水管和螺旋葉片，進(jìn)水管穿過(guò)固體藥柱、第一燃燒 室和第二燃燒室，進(jìn)水管的一端安裝在固體藥柱里，進(jìn)水管的另一端通過(guò)水管支柱安裝在 第二燃燒室的后側(cè)、靠近噴管的位置，進(jìn)水管上設(shè)置噴水孔，螺旋葉片安裝在進(jìn)水管上。本發(fā)明基于葉片式金屬_水反應(yīng)推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括1、所述的螺旋葉片有三組，第一組位于第一燃燒室，第二組和第三組位于第二燃 燒室ο2、所述的進(jìn)水管的噴水孔共有六組，第一組和第二組噴水孔位于第一組螺旋葉片 的兩側(cè)，第三組和第四組噴水孔位于第二組螺旋葉片的兩側(cè)，第五組和第六組噴水孔位于 第三組螺旋葉片的兩側(cè)。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于本發(fā)明的進(jìn)水管路布置簡(jiǎn)單，不占用燃燒室外體積，使整個(gè)推 進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)緊湊；進(jìn)水直接到達(dá)流場(chǎng)中心，大大提高了反應(yīng)速率；噴水量由噴孔個(gè)數(shù)及離 心式噴嘴直徑?jīng)Q定，容易控制；螺旋葉片的布置有效地加強(qiáng)了燃燒室內(nèi)擾動(dòng)，可顯著提高摻混效果。


圖1是本發(fā)明的外觀(guān)結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1的左視圖3是圖1中的A-A視圖4是圖3中B處的局部視圖5是螺旋葉片的安裝示意圖6是圖5的等軸測(cè)視圖7是圖5的左視圖8是支架與進(jìn)入管路連接示意圖
圖9是圖8的等軸測(cè)視圖10是圖8的左視圖11是本發(fā)明的整體剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1 11，本發(fā)明包括固體藥柱1、第一燃燒室2、第二燃燒室3、噴管4、進(jìn)水 管5和螺旋葉片7，進(jìn)水管5穿過(guò)固體藥柱1、第一燃燒室2和第二燃燒室3，進(jìn)水管5的一 端安裝在固體藥柱1里，進(jìn)水管的另一端通過(guò)水管支柱8安裝在第二燃燒室3的后側(cè)、靠近 噴管4的位置，進(jìn)水管5上設(shè)置噴水孔9，螺旋葉片7安裝在進(jìn)水管5上。在圖1中，固體藥柱1為含金屬顆粒的推進(jìn)劑，藥柱被點(diǎn)燃后，產(chǎn)生含大量液態(tài)或 氣態(tài)金屬顆粒的富燃燃?xì)?。在第一燃燒?內(nèi)，一次進(jìn)水受熱變?yōu)檎羝?，作為氧化劑與金屬 顆粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，完成一次燃燒，放出熱量。第二燃燒室3內(nèi)，進(jìn)水由六個(gè)噴孔分三次供 給，前部?jī)蓢娍滋庍M(jìn)水主要完成與金屬顆粒的附加燃燒，使反應(yīng)放熱更充分。中部及后部進(jìn) 水主要用于蒸發(fā)汽化，以增加推進(jìn)裝置的工質(zhì)，通過(guò)噴管4膨脹做功，提高系統(tǒng)比沖。如圖2所示，進(jìn)水管5由固體藥柱中心穿過(guò)，貫穿整個(gè)燃燒室，延伸至噴管入口前。圖3和圖4展示了推進(jìn)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。進(jìn)水管入水口 6設(shè)置于固體藥柱1 前端面。進(jìn)水管5上設(shè)置六組噴水孔9，其中第一燃燒室2內(nèi)一組，第二燃燒室內(nèi)3五組。 在六組噴水孔9間安置三組螺旋葉片7，其中第一燃燒室2內(nèi)一組，置于第一組噴水孔后， 第二燃燒室3內(nèi)兩組，分別置于第三組、第五組噴水孔后。燃?xì)饬鹘?jīng)螺旋葉片7時(shí)因受到阻 礙，速度降低，從而延長(zhǎng)滯留時(shí)間。此外，氣流速度方向也隨螺旋葉片7形狀發(fā)生改變，在螺 旋葉片7附近區(qū)域形成旋轉(zhuǎn)渦流，增強(qiáng)擾動(dòng)，從而進(jìn)一步提高金屬_水反應(yīng)效率。噴管4入 口前設(shè)置支柱8，以保證水管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。圖5展示了螺旋葉片7安裝示意圖，螺旋葉片7在水管上交錯(cuò)分布，兩組螺旋葉片 間相差45度角，等軸測(cè)視圖6和左視圖7更清晰地展示其空間分布。圖8展示了水管支柱8安裝示意圖，水管支柱8分為四組對(duì)稱(chēng)分布，一端與水管相 連，另一端固定于燃燒室壁面。
權(quán)利要求
基于葉片式金屬-水反應(yīng)推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括固體藥柱、第一燃燒室、第二燃燒室和噴管，其特征是還包括進(jìn)水管和螺旋葉片，進(jìn)水管穿過(guò)固體藥柱、第一燃燒室和第二燃燒室，進(jìn)水管的一端安裝在固體藥柱里，進(jìn)水管的另一端通過(guò)水管支柱安裝在第二燃燒室的后側(cè)、靠近噴管的位置，進(jìn)水管上設(shè)置噴水孔，螺旋葉片安裝在進(jìn)水管上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于葉片式金屬-水反應(yīng)推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是所 述的螺旋葉片有三組，第一組位于第一燃燒室，第二組和第三組位于第二燃燒室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于葉片式金屬-水反應(yīng)推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是 所述的進(jìn)水管的噴水孔共有六組，第一組和第二組噴水孔位于第一組螺旋葉片的兩側(cè)，第 三組和第四組噴水孔位于第二組螺旋葉片的兩側(cè)，第五組和第六組噴水孔位于第三組螺旋 葉片的兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供基于葉片式金屬-水反應(yīng)推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)。包括固體藥柱、第一燃燒室、第二燃燒室、噴管、進(jìn)水管和螺旋葉片，進(jìn)水管穿過(guò)固體藥柱、第一燃燒室和第二燃燒室，進(jìn)水管的一端安裝在固體藥柱里，進(jìn)水管的另一端通過(guò)水管支柱安裝在第二燃燒室的后側(cè)、靠近噴管的位置，進(jìn)水管上設(shè)置噴水孔，螺旋葉片安裝在進(jìn)水管上。本發(fā)明的進(jìn)水管路布置簡(jiǎn)單，不占用燃燒室外體積，使整個(gè)推進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)緊湊；進(jìn)水直接到達(dá)流場(chǎng)中心，大大提高了反應(yīng)速率；噴水量由噴孔個(gè)數(shù)及離心式噴嘴直徑?jīng)Q定，容易控制；螺旋葉片的布置有效地加強(qiáng)了燃燒室內(nèi)擾動(dòng)，可顯著提高摻混效果。
文檔編號(hào)F02C3/28GK101871393SQ20101018689
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者劉叢林, 劉平安, 賀征, 郜冶, 顧璇 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)