一种能够实现环形气体射流的喷管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够实现气体环形射流的喷管，属于机械设计领域。
【背景技术】
[0002]基于水下导弹发射方式之一一一同心筒发射，以及对水下气体射流研究的逐渐深入，美国学者提出了破水发射的概念。破水发射就是利用潜射导弹进行热发射时喷出的高速气体在同心筒半球形端盖作用下产生180°变向，从外筒和内筒形成的环形空间喷出形成高速气体射流，高速气体射流在潜艇与自由液面间直接形成一个气体通道，使导弹可以在不接触水的情况下从形成的气体通道中飞行并冲出水面。因此需要研究环形喷管水下气体射流，一种研究方法便是实验研究，即需要用实验的方式研究水下环形气体射流特性。该实验研究的进行，首先需要一个截面为环形的喷管，其次需要气体能够均匀的从环形通道中喷出，再次需要实现多种不同的速度便于实验研究，最后需要在喷管适当的位置能够测量实验所需的气体压力、温度等信息。目前对水下气体射流的研究，以最基本的圆形喷管较多，而环形喷管很少。圆形喷管是对水下气体射流最基本的一种简化。相对于圆形喷管，环形喷管水下气体射流更接近于同心筒发射的实际情况，因而环形喷管水下气体射流的研究更加具有实用意义。但目前国内尚没有用于实验的环形喷管设备。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为解决实验研究水下环形气体射流时环形气体射流的形成的问题，提出了一种能够实现环形气体射流的喷管，该喷管能够实现环形气体射流，且能使气体均匀喷出，同时还能够测量喷出气体压力和温度。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]—种能够实现环形气体射流的喷管，包括外筒和实心柱，所述实心柱上粗下细，对应的外筒轴心处开有上粗下细的孔，其下部细孔直径与实心柱下部直径相匹配，两者在下部以紧配合方式在外筒底端连接，从而保证外筒和实心柱的同轴度；所述外筒用于与所述实心柱紧配合的部位上方开有通气孔，用于气体进入。
[0006]作为优选，所述外筒高度略高于实心柱，在底部高出实心柱的部分沿轴线开有较小的通孔，用于更换实心柱时使用，在顶部外筒和实心柱保持水平。
[0007]作为优选，所述通气孔为四个，在外筒上俯视呈十字形分布，用以确保气体均匀进入。
[0008]作为优选，所述四个通气孔为直径相同的螺纹通孔，用于通过转接头与通气管道连接。
[0009]作为优选，在所述外筒上通气孔及其上部分还开有一定高度的圆形槽，当所述外筒与所述实心柱连接后，该部分空间形成气室，其作用是使通入气室的气体在喷入环形管之前更加均匀。
[0010]作为优选，在所述外筒上还开有多个用于测量不同位置气体物理参数的测量孔。
[0011]作为优选，所述测量孔为变孔径的孔，分为两部分，里边的部分直径较小，无螺纹，很短，用来防止传感器与喷管连接时拧入太深影响环形管内气体流动；外边的部分较长直径较大，为螺纹孔，用于和传感器连接。另外可变孔径的测量孔可以在变孔径处放入橡胶圈，实现气密性。
[0012]气室以上是由外筒和实心柱形成的环形管，也是最重要的部分，由此环形管喷出环形气流。改变环形管的截面积就可以获得不同的气体速度。环形管部分外筒上开有测量孔用于测量射流气体的物理参数。
[0013]所述测量孔俯视呈一字形分布。
[0014]作为优选，所述实心柱为系列不同规格柱体，这些实心柱与所述外筒紧配合的部分直径不变，而用于构成环形管的部分直径不同；更换不同直径的实心柱便可得到不同截面积的环形管，从而得到不同的气体速度。
[0015]所述外筒中部外面设有螺纹，用于和实验水箱箱体连接，并且外筒在所述外部螺纹以下较粗，用以防止喷管和水箱连接时拧入深度不一致。
[0016]有益效果
[0017]对比现有技术，本发明喷管具有以下优势:
[0018]1、相对于圆形喷管，本发明更加接近导弹破水发射的实际情况；
[0019]2、通过采用实心柱与外筒的紧配合连接方式能得到更好的同轴度；
[0020]3、通过四个均匀分布的通气孔能使通入的气体更加均匀；
[0021]4、通过设置气室，能够使从四个通气孔中进入的气体进一步均匀化；
[0022]5、相对于目前文献中采用的探针测量压力温度方式，本发明采用测量孔方式可减少对实验气流的干扰，并且可测量喷管内部气流参数。
【附图说明】
[0023]图1为实施例一种能够实现环形气体射流的喷管透视图。
[0024]图2为实施例实心柱主视图。
[0025]图3为实施例外筒从通气孔中心切开的剖面图。
[0026]图4为实施例外筒从测量孔5中心处切开的剖面图。
[0027]图5为实施例外筒测量孔示意图。
[0028]图6为实施例外筒通气孔示意图。
[0029]图7为实施例外筒通气孔处剖面图。
[0030]图8为实施例外筒通气孔上面测量孔5处剖视图。
[0031]图9为实施例外筒仰视图。
[0032]图10为实施例测量孔处剖面图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和具体实施例对本发明方法进行详细说明。
[0034]实施例
[0035]如图1所示，本发明一种能够实现环形气体射流的喷管由外筒和实心柱组成，如图2所示，所述实心柱上粗下细，如图3所示，对应的在所述外筒轴心处开有上粗下细的孔，其下部细孔直径与实心柱下部直径相匹配，两者在下部以紧配合方式在外筒底端连接，从而保证外筒和实心柱的同轴度；所述外筒用于与所述实心柱紧配合的部位上方开有通气孔，用于气体进入。
[0036]所述外筒高度略高于实心柱，在底部高出实心柱的部分沿轴线开有较小的通孔，如图8所示，用于更换实心柱时使用。
[0037]为了得到不同的气体射流速度，需要改变环形截面面积大小，可采用所述外筒和系列不同的实心柱相配合实现，这些实心柱与所述外筒紧配合的部分直径不变，而用于构成环形管的部分直径不同；更换不同直径的实心柱便可得到不同截面积的环形管，从而得到不同的气体速度。
[0038]环形管部分外筒上开有测量孔用于测量射流气体的物理参数，根据实验需要，可以在不同位置设置多个测量孔，如图3所示，本实施例中在气室上方(环形射流开始位置)以及环形射流喷出位置各设有一对测量孔，分别测量这两个位置的气体压力和温度。如图6所示，所述通气孔为四个，在外筒上俯视呈十字形分布，用以确保气体均匀进入。如图5所示，所述四个通气孔为直径相同的螺纹通孔，用于通过转接头与通气管道连接。
[0039]如图7所示，所述外筒通气孔往上开有两个呈一字形，并与通气孔在俯视方向呈45°角的测量孔，用于测量气室气体压力和温度。由于该组测量孔与通气孔在竖直方向上相距很近，呈45°角有利于孔和转接头相接时有足够的空间。
[0040]上述测量孔如图4所示，为变孔径的孔，分为两部分，里边的部分直径较小，无螺纹，很短，用来防止传感器与喷管连接时拧入太深影响环形管内气体流动；外边的部分较长直径较大，为螺纹孔，用于和传感器连接，另外可变孔径的测量孔可以在变孔径处放入橡胶圈，实现气密性。工作过程:
[0041]将图2所示的实心柱按照图1所示方式插入图3所示外筒中，在图4所示测量孔中接入所需的温度和压力传感器，在图5所示通孔中接入所需通气管即可。
[0042]—次实验做完，在图8所示小孔中插入钉子等物可将实心柱敲出，从而更换实心柱。
[0043]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，或者对其中部分技术特征进行等同替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种能够实现环形气体射流的喷管，其特征在于:包括外筒和实心柱，所述实心柱上粗下细，对应的外筒轴心处开有上粗下细的孔，其下部细孔直径与实心柱下部直径相匹配，两者在下部以紧配合方式在外筒底端连接，从而保证外筒和实心柱的同轴度；所述外筒用于与所述实心柱紧配合的部位上方开有通气孔，用于气体进入。2.根据权利要求1所述的一种能够实现环形气体射流的喷管，其特征在于:所述外筒高度略高于实心柱，在底部高出实心柱的部分沿轴线开有较小的通孔，用于更换实心柱时使用，在顶部外筒和实心柱保持水平。3.根据权利要求1所述的一种能够实现环形气体射流的喷管，其特征在于:所述通气孔为四个，在外筒上俯视呈十字形分布，用以确保气体均匀进入。4.根据权利要求3所述的一种能够实现环形气体射流的喷管，其特征在于:所述四个通气孔为直径相同的螺纹通孔，用于通过转接头与通气管道连接。5.根据权利要求1所述的一种能够实现环形气体射流的喷管，其特征在于:在所述外筒上通气孔及其上部分还开有一定高度的圆形槽，当所述外筒与所述实心柱连接后，该部分空间形成气室，其作用是使通入气室的气体在喷入环形管之前更加均匀。6.根据权利要求1所述的一种能够实现环形气体射流的喷管，其特征在于:在所述外筒上还开有多个用于测量不同位置气体物理参数的测量孔。7.根据权利要求6所述的一种能够实现环形气体射流的喷管，其特征在于:所述测量孔为变孔径的孔，分为两部分，里边的部分直径较小，无螺纹，很短，用来防止传感器与喷管连接时拧入太深影响环形管内气体流动；外边的部分较长直径较大，为螺纹孔，用于和传感器连接。另外可变孔径的测量孔可以在变孔径处放入橡胶圈，实现气密性。8.根据权利要求1所述的一种能够实现环形气体射流的喷管，其特征在于:所述测量孔在与轴线垂直的截面上俯视呈一字形分布。9.根据权利要求1所述的一种能够实现环形气体射流的喷管，其特征在于:所述实心柱为系列不同规格柱体，这些实心柱与所述外筒紧配合的部分直径不变，而用于构成环形管的部分直径不同；更换不同直径的实心柱便可得到不同截面积的环形管，从而得到不同的气体速度。10.根据权利要求1-9任一所述的一种能够实现环形气体射流的喷管，其特征在于:所述外筒中部外表面设有螺纹，用于和实验水箱箱体连接，并且外筒在所述外部螺纹以下较粗，用以防止喷管和水箱连接时拧入深度不一致。
【专利摘要】本发明涉及一种能够实现环形气体射流的喷管，属于机械设计领域。包括外筒和实心柱，所述实心柱上粗下细，对应的外筒轴心处开有上粗下细的孔，其下部细孔直径与实心柱下部直径相匹配，两者在下部以紧配合方式在外筒底端连接，从而保证外筒和实心柱的同轴度；所述外筒用于与所述实心柱紧配合的部位上方开有通气孔，用于气体进入。外筒上还设有测量孔，里侧设有气室，底部设有一小通孔。实心柱为系列不同规格柱体，更换不同的实心柱便可得到不同截面积的环形管，从而得到不同的气体速度。本发明的特点是：能够实现环形气体均匀射流；能够测量管中不同位置气体参数，从而计算出出口速度；实心柱易于更换，从而实现不同环形截面。
【IPC分类】G01M9/00
【公开号】CN105067219
【申请号】CN201510441196
【发明人】胡俊, 姜建玉, 李婷婷, 于勇, 宋佳
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月24日