專利名稱：多藥室變推力推力器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種推力器，特別是一種多藥室、變推力的推力器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今推力器的種類越來(lái)越多，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。例如有等離子體推力器、脈沖推力 器、膠體推力器、場(chǎng)效應(yīng)離子推力器和化學(xué)能推力器等各種推力器。但是相對(duì)于化學(xué)能推力 器，其它推力器的結(jié)構(gòu)一般來(lái)說(shuō)都比較的復(fù)雜，化學(xué)能推力器系統(tǒng)沒(méi)有復(fù)雜的電源、系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較輕同時(shí)能夠達(dá)到很大的推力。并且化學(xué)能推力器工作性能穩(wěn)定，可靠性高等 特點(diǎn)。2000年，李世鵬、張平對(duì)某微型脈沖推力器基型樣機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究。該 脈沖推力器最大外徑為11mm，總長(zhǎng)度為46mm。所用的外殼是超硬鋁，點(diǎn)火藥是鈍感點(diǎn)火藥， 測(cè)得的推力器的性能指標(biāo)點(diǎn)火延遲時(shí)間小于0. 3ms,總脈沖大于3N *s，平均工作時(shí)間小于 16ms ο2006年，葉經(jīng)方、陳玉華所設(shè)計(jì)的小型化學(xué)能推力器。該文中設(shè)計(jì)了兩種大小不一 的推力器。其直徑分別為8mm、10mm，壁厚為1.75mm，總長(zhǎng)是31mm。本文通過(guò)軟件的編程、調(diào) 試可以對(duì)脈沖推力器的點(diǎn)火時(shí)序進(jìn)行控制。對(duì)填充粉末狀固體推進(jìn)劑0. 05g的推力器進(jìn)行 測(cè)試，得到點(diǎn)火延遲時(shí)間為0. 06:3ms，工作時(shí)間為0. 48ms，最大推力554N，總沖為0. 037N*s。2008年金建峰等人在一種脈沖推力器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法及實(shí)驗(yàn)研究中，提出了一種 脈沖推力器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這是一種單一裝藥室的化學(xué)能推力器，該推力器主要包括四部分 點(diǎn)火器、主裝藥室、燃燒室以及噴管。以上推力器的主要缺陷是推力的輸出是單一的固定的。2007年，楊濤，程興華設(shè)計(jì)了固體脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)組。該脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)組的總沖40N .s， 工作時(shí)間2:3ms，點(diǎn)火延遲不超過(guò)6ms，共有16個(gè)小脈沖推力器，采用的外殼是高強(qiáng)度合金 鋼30CrMnSiA。本文中裝藥設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)各種裝藥進(jìn)行對(duì)比片狀藥型、多空藥型、槽形孔 藥型、套筒藥型、多管藥型，最終發(fā)現(xiàn)套筒藥型裝藥固體脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)彈道曲線與設(shè)計(jì)值能 夠較好的吻合。通過(guò)數(shù)值模擬的方法對(duì)噴管進(jìn)行設(shè)計(jì)，點(diǎn)火裝置的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、點(diǎn)火 藥的設(shè)計(jì)，最后提出一種改進(jìn)的遺傳算法，結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)的總體參數(shù)進(jìn)行 了優(yōu)化設(shè)計(jì)。該文采用了 16個(gè)固體脈沖推力器發(fā)動(dòng)機(jī)，所以其散熱問(wèn)題應(yīng)該是一個(gè)重要問(wèn) 題，要做到各個(gè)推力器之間相互不影響，并且該推力器組推力輸出是側(cè)向的。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種改進(jìn)的化學(xué)能推力器，它能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)節(jié)、變化 的推力輸出。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為一種多藥室變推力推力器，包括點(diǎn)火裝 置、緩沖室及噴管和總裝藥室，點(diǎn)火裝置通過(guò)螺紋與裝藥室相連接，總裝藥室圖的一端通過(guò) 外螺紋與緩沖室及噴管相連接，緩沖室和噴管為一個(gè)整體，還包括轉(zhuǎn)接裝置，該轉(zhuǎn)接裝置通 過(guò)外螺紋與外部?jī)x器連接，該轉(zhuǎn)接裝置的內(nèi)螺紋與總裝藥室另一端的外螺紋連接，連接裝置上設(shè)有小孔，使點(diǎn)火裝置中點(diǎn)火頭的腳線通到連接裝置的外部，點(diǎn)火裝置的中間位置設(shè) 有通孔用以固定電點(diǎn)火頭，所述通孔是一個(gè)前端直徑大，后端直徑小的長(zhǎng)孔，電點(diǎn)火頭的腳 線由通孔后面直徑小的孔中引出，然后穿過(guò)小孔通到推力器的外部進(jìn)行點(diǎn)火；總裝藥室內(nèi) 設(shè)置有2個(gè)以上均勻分布的小裝藥室。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型中點(diǎn)火裝置的改進(jìn)，可 以增加裝藥室的氣密性，進(jìn)而增加裝藥室內(nèi)的燃燒壓力，增加燃速，從而可以縮短推力器的 作用時(shí)間。(2)本實(shí)用新型中采用了多個(gè)裝藥室，通過(guò)調(diào)節(jié)順序點(diǎn)火方式，采用一至數(shù)個(gè)裝 藥室的共同點(diǎn)火和有序點(diǎn)火，實(shí)現(xiàn)推力的變化輸出、多次輸出和較長(zhǎng)時(shí)間的平臺(tái)推力輸出。 (3)本實(shí)用新型采用多個(gè)裝藥室，因采用多個(gè)連體裝藥室結(jié)構(gòu)，利用單個(gè)噴管或者多個(gè)噴 管，可以降低載重，降低成本，并且使裝配更加的緊湊簡(jiǎn)單。
圖1是本實(shí)用新型的總體裝備單噴管的示意圖。圖2是本實(shí)用新型的總體裝備多噴管的示意圖。圖3是點(diǎn)火裝置的示意圖。圖4是點(diǎn)火裝置的示意圖。圖5是轉(zhuǎn)接裝置的示意圖。圖6是轉(zhuǎn)接裝置的示意圖。圖7是總裝藥室的示意圖。圖8是總裝藥室的示意圖。圖9是單一噴管及緩沖室的示意圖。圖10是單一噴管及緩沖室的示意圖。圖11是多噴管及緩沖室的示意圖。圖12是多噴管及緩沖室的示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的首先設(shè)計(jì)單一裝藥室的化學(xué)能推力器，并設(shè)計(jì)測(cè)試裝 置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試其特性。找到噴管直徑、燃燒室尺寸、主裝藥、點(diǎn)火藥等各項(xiàng)參數(shù)對(duì)推力器 推力的影響，找到規(guī)律，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)推力器。其次通過(guò)組合若干單一裝藥室的推力器，進(jìn) 一步設(shè)計(jì)出多裝藥室的推力器，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的緩沖室、網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)火裝置及單個(gè)或多個(gè)噴管。通 過(guò)不同點(diǎn)火方式的組合以及不同推力器的組合得到不同的推力。結(jié)合圖1和圖2，本實(shí)用新型多藥室變推力器包括四部分，連接裝置1，點(diǎn)火裝置2， 總裝藥室3和緩沖室及噴管4。其中噴管有兩種形式一種是單一噴管見圖1，另一種是多 噴管見圖2。其具體結(jié)構(gòu)點(diǎn)火裝置圖3、4，轉(zhuǎn)接裝置圖5、6，總裝藥室圖7、8，緩沖室及噴管 圖9、10，圖11、12。本實(shí)用新型多藥室變推力推力器，包括點(diǎn)火裝置2、緩沖室及噴管4和總 裝藥室3，點(diǎn)火裝置2通過(guò)螺紋與裝藥室3相連接，總裝藥室圖3的一端通過(guò)外螺紋與緩沖 室及噴管4相連接，緩沖室7和噴管8為一個(gè)整體，還包括轉(zhuǎn)接裝置1，該轉(zhuǎn)接裝置1通過(guò) 外螺紋與外部?jī)x器連接，該轉(zhuǎn)接裝置1的內(nèi)螺紋與總裝藥室3另一端的外螺紋連接，連接裝 置1上設(shè)有小孔6，使點(diǎn)火裝置2中點(diǎn)火頭的腳線通到連接裝置1的外部，點(diǎn)火裝置2的中 間位置設(shè)有通孔5用以固定電點(diǎn)火頭，所述通孔5是一個(gè)前端直徑大，后端直徑小的長(zhǎng)孔，電點(diǎn)火頭的腳線由通孔后面直徑小的孔中引出，然后穿過(guò)小孔6通到推力器的外部進(jìn)行點(diǎn) 火；總裝藥室3內(nèi)設(shè)置有2個(gè)以上均勻分布的小裝藥室。噴管8包括收口段、過(guò)渡段和擴(kuò)張 段，收口段和擴(kuò)張段的形狀為圓錐形。噴管8為單一噴管或多個(gè)噴管有序排列。點(diǎn)火裝置2是放點(diǎn)火頭的位置，它通過(guò)螺紋跟總裝藥室3相連接。中間的一個(gè)有 臺(tái)階的通孔5是為了將點(diǎn)火頭固定在其中。臺(tái)階后面縮小的孔，從中將點(diǎn)火頭的腳線引出， 然后通過(guò)轉(zhuǎn)接裝置1上的小孔6通到外面，進(jìn)行點(diǎn)火。轉(zhuǎn)接裝置1是為了對(duì)本實(shí)用新型所 產(chǎn)生的推力進(jìn)行測(cè)試所設(shè)計(jì)的，同時(shí)它也可以作為本實(shí)用新型與所需要本實(shí)用新型的載體 進(jìn)行連接的裝置。轉(zhuǎn)接裝置1通過(guò)外螺紋與總裝藥室3的內(nèi)螺紋相連接?？傃b藥室3所裝 藥劑是點(diǎn)火藥和主裝藥，總裝藥室的數(shù)目可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，附圖中采用四個(gè)裝藥室， 四個(gè)裝藥室均勻分布，總裝藥室3的另一端通過(guò)螺紋跟緩沖室及噴管4相連接。為了加工 和裝備的方便，將緩沖室7和噴管8設(shè)計(jì)在一起，緩沖室7作用是使裝藥室的藥劑能夠充分 的燃燒，噴管8包括收口段、過(guò)渡段和擴(kuò)張段，收口段和擴(kuò)張段的形狀是圓錐形的，噴管是 多個(gè)，可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，附圖采用的是四個(gè)噴管。具體的工作過(guò)程如下首先由發(fā)爆器或者其它的裝置將點(diǎn)火裝置2中電點(diǎn)火頭點(diǎn) 燃，然后電點(diǎn)火頭將總裝藥室3中的點(diǎn)火藥點(diǎn)燃，點(diǎn)火藥將主裝藥點(diǎn)燃，主裝藥產(chǎn)生的燃?xì)?及未充分燃燒的顆粒進(jìn)入到緩沖室7進(jìn)一步的充分燃燒，所得到的燃?xì)饨?jīng)過(guò)拉瓦爾噴管8 的加速形成高速、高溫氣流，由噴管的嘴部噴出，根據(jù)作用力與反作用力的原理，推力器獲 得了一個(gè)與氣流方向相反的推力。不同的推力輸出的實(shí)現(xiàn)是靠不同的點(diǎn)火方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 通過(guò)不同的點(diǎn)火方式，可以選擇點(diǎn)燃不同數(shù)目的總裝藥室3中的裝藥，從而實(shí)現(xiàn)變化推力 的輸出。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的推力器的尺寸大體如下總裝藥室3的外部直徑66mm，長(zhǎng) 為100mm，內(nèi)部小裝藥室的直徑是14mm，四個(gè)均勻分布。噴管(單一噴管)8的喉部直徑為 12mm，擴(kuò)張比為6. 25，過(guò)渡段的長(zhǎng)度為5mm，緩沖室7的壁厚為10mm。點(diǎn)火裝置2上的通孔 5大直徑是8mm，小直徑是2mm。連接裝置1上的小孔6的直徑是4mm。噴管(多噴管)的 喉部直徑為10mm，噴嘴的直徑為25mm。
權(quán)利要求1.一種多藥室變推力推力器，包括點(diǎn)火裝置[2]、緩沖室及噴管[4]和總裝藥室[3]，點(diǎn) 火裝置[2]通過(guò)螺紋與裝藥室[3]相連接，總裝藥室圖[3]的一端通過(guò)外螺紋與緩沖室及 噴管[4]相連接，緩沖室[7]和噴管[8]為一個(gè)整體，其特征在于還包括轉(zhuǎn)接裝置[1]，該 轉(zhuǎn)接裝置[1]通過(guò)外螺紋與外部?jī)x器連接，該轉(zhuǎn)接裝置[1]的內(nèi)螺紋與總裝藥室[3]另一 端的外螺紋連接，連接裝置[1]上設(shè)有小孔W]，使點(diǎn)火裝置[2]中點(diǎn)火頭的腳線通到連接 裝置[1]的外部，點(diǎn)火裝置[2]的中間位置設(shè)有通孔[5]用以固定電點(diǎn)火頭，所述通孔[5] 是一個(gè)前端直徑大、后端直徑小的長(zhǎng)孔，電點(diǎn)火頭的腳線由通孔后面直徑小的孔中引出，然 后穿過(guò)小孔[6]通到推力器的外部進(jìn)行點(diǎn)火；總裝藥室[3]內(nèi)設(shè)置有2個(gè)以上均勻分布的 小裝藥室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多藥室變推力推力器，其特征在于噴管[8]包括收口段、過(guò) 渡段和擴(kuò)張段，收口段和擴(kuò)張段的形狀為圓錐形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多藥室變推力推力器，其特征在于噴管[8]為單一噴管或 多個(gè)噴管有序排列。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多藥室變推力推力器，包括點(diǎn)火裝置、緩沖室及噴管、總裝藥室和轉(zhuǎn)接裝置，點(diǎn)火裝置通過(guò)螺紋與裝藥室相連接，總裝藥室圖的一端通過(guò)螺紋與緩沖室及噴管相連接，轉(zhuǎn)接裝置通過(guò)外螺紋與外部?jī)x器連接，轉(zhuǎn)接裝置的內(nèi)螺紋與總裝藥室另一端的外螺紋連接，連接裝置上設(shè)有小孔，使點(diǎn)火裝置中點(diǎn)火頭的腳線通到連接裝置的外部，點(diǎn)火裝置的中間位置設(shè)有通孔用以固定電點(diǎn)火頭，電點(diǎn)火頭的腳線由通孔后面直徑小的孔中引出，然后穿過(guò)小孔通到推力器的外部進(jìn)行點(diǎn)火；總裝藥室內(nèi)設(shè)置有2個(gè)以上均勻分布的小裝藥室。本實(shí)用新型成本低、裝配緊湊簡(jiǎn)單，可以縮短推力器的作用時(shí)間。
文檔編號(hào)F02K9/28GK201925048SQ20102055738
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者李錦濤, 王文濤, 蘇輝, 黃寅生 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)