带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台及热防护方法
本发明涉及一种热防护装置及热防护方法，为解决现有火箭发动机工作时产生的高温高速燃气对地面和周围环境产生严重破坏的问题，而提供一种带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台及热防护方法。本发明包括用于倾斜设置火箭发动机的试车台、设置在火箭发动机远离试车台一侧的辐射区地面、与辐射区地面远离试车台一侧相接的冲击区地面、与冲击区地面远离试车台一侧相接用于收集冷却水的水池以及与水池远离试车台一侧相接的导流区地面；辐射区地面上设置有多个半圆弧柱状且圆弧的凸面方向朝向试车台的弧形围堰，冲击区地面上设置有多组喷水装置，导流区地面上设置有多个正四棱锥台形的消音锥。本发明具有热防护、降噪和导流的优点。
发明专利
CN202311151466.7
2023-09-07
CN117365785A
2024-01-09
F02K9/96(2006.01)
西安航天动力试验技术研究所
张洪春;麻军德;王宏亮;徐鸿鹏;张路路;马庆华;赵红轩
710100 陕西省西安市航天基地航天西路289号
西安智邦专利商标代理有限公司
王少文
陕西;61
1.带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台，其特征在于： 包括用于倾斜设置火箭发动机(2)的试车台(1)、设置在火箭发动机(2)远离试车台(1)一侧的辐射区地面(3)、与辐射区地面(3)远离试车台(1)一侧相接的冲击区地面(4)、与冲击区地面远离试车台(1)一侧相接用于收集冷却水的水池(5)以及与水池(5)远离试车台(1)一侧相接的导流区地面(6)； 所述辐射区地面(3)上设置有多个弧形围堰(301)，所述冲击区地面(4)上设置有多组喷水装置(401)，所述导流区地面(6)上设置有多个消音锥(601)； 每组所述喷水装置(401)包括带有喷水孔(40111)的铸铁板(4011)以及与所述喷水孔(40111)相连的冷却水供应支管道(4012)；每个所述冷却水供应支管道(4012)均与设置在地基内的冷却水供应主管道(4013)相连，冷却水供应主管道(4013)与水源相连，冷却水供应主管道(4013)上设置有阀门； 相邻两个铸铁板(4011)呈阶梯状分层铺设，且越接近试车台(1)的铸铁板(4011)的位置越高。 2.根据权利要求1所述带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台，其特征在于： 所述弧形围堰(301)沿辐射区地面(3)的轴线方向交错设置；所述消音锥(601)沿导流区地面(6)的轴线方向交错设置。 3.根据权利要求1或2所述带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台，其特征在于： 所述辐射区地面(3)、冲击区地面(4)、水池(5)和导流区地面(6)的形状依次为梯形、矩形、矩形和梯形；辐射区地面(3)的大端与冲击区地面(4)相接，导流区地面(6)的小端与水池(5)相接；所述弧形围堰(301)为半圆弧柱状且圆弧的凸面方向朝向试车台(1)；所述消音锥(601)为正四棱锥台形。 4.根据权利要求3所述带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台，其特征在于： 所述火箭发动机(2)的喷管与地面所成的倾斜角为5°～23°，火箭发动机(2)的喷管与地面之间的距离为0.3～0.7m。 5.根据权利要求4所述带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台，其特征在于： 每路所述冷却水供应支管道(4012)中通入的冷却水流量均为300kg/s；所述导流区地面(6)所在平面与冲击区地面(4)所在平面所成角度为135°。 6.根据权利要求5所述带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台，其特征在于： 每个所述弧形围堰(301)和消音锥(601)的材质均为耐火混凝土；所述水池(5)为簸箕池。 7.根据权利要求1所述带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台，其特征在于，其特征在于： 所述阀门包括主阀(40131)以及与主阀(40131)并联的旁通阀(40132)，所述主阀(40131)和旁通阀(40132)均为气动远程控制球阀。 8.根据权利要求1所述带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台，其特征在于： 每块所述铸铁板(4011)的厚度均为30mm，长度均为700mm，宽度均为500mm，相邻两块铸铁板(4011)的重叠区宽度均为200mm；每个所述喷水孔(40111)的直径均为5mm，均朝向火箭发动机(2)且与地面所成角均为45°，每路所述冷却水供应支管道(4012)的规格均为DN300PN1.6MPa。 9.根据权利要求6所述带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台，其特征在于： 每个所述弧形围堰(301)的厚度均为70mm，凹侧的曲率半径均为150mm；位于辐射区地面(3)最外侧的弧形围堰(301)的高度为350mm，其余弧形围堰(301)的高度均为320mm；沿着辐射区地面(3)的对称轴方向，相邻两个弧形围堰(301)之间的距离为150mm；垂直于辐射区地面(3)的对称轴方向，相邻两个弧形围堰(301)之间的距离为100mm； 每个所述消音锥(601)的高度均为1500mm，下底面的尺寸均为500mm×500mm，上底面的尺寸均为100mm×100mm，母线与下底面的夹角均为60°；沿导流区地面(6)的轴向或垂直于轴向的方向，相邻两个消音锥(601)之间的距离均为300mm。 10.一种权利要求1-9任一所述带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台的热防护方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，组装带有热防护装置的倾斜式火箭发动机试车台； 步骤2，开启并调节阀门，使得冷却水在辐射区地面(3)上形成稳定流动的水膜； 步骤3，对火箭发动机(2)点火，开始试车； 步骤4，火箭发动机(2)喷出的高温高速燃气先与辐射区地面(3)的水膜进行换热，然后再经过导流区地面(6)上的消音锥(601)进行导流，形成无害化的燃气； 步骤5，试车结束，先对火箭发动机(2)熄火，等火箭发动机(2)工作时产生的高温燃气与水膜换热完毕后，再关闭阀门； 步骤6，清理水池(5)中残余的冷却水，完成使用。