用于液体火箭发动机试验的氮气灭火防护装置的制作方法

本实用新型属于航天发动机试验领域，具体涉及一种用于液体火箭发动机试验的氮气灭火防护装置。

背景技术：

液体火箭发动机试验具有高风险的特点，试车过程发动机有可能会发生意外起火，在关闭气动初级阀后，由于阀门反应滞后、推进剂贮箱具有较高压力(2～8Mpa)，发动机端仍会有火苗蔓延，将对试验设备及试验台设施造成危害。

目前，在航天发动机试验发动机意外起火时，多采用水消防方式。如在试验间上空布置消防水管，以应对紧急起火；或直接用消防管引用消防栓的水源，人工灭火。一旦对发动机及测试设备进行了喷水消防，即使发动机具备继续试验的条件，但由于测试设备受水短路、参数漂移等原因，往往无法继续进行试验，从而导致预期试验目的无法完成。况且，试验所用的推进剂遇水会产生强酸或强碱，不仅污染环境，也对工作人员造成潜在威胁，不利于工作人员继续展开工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足之处而提供一种环保灭火、且不影响后续液体火箭发动机试验进程的氮气灭火防护装置。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术解决方案是：用于液体火箭发动机试验的氮气灭火防护装置，其特征在于：包括固定板、接头和消防管；

所述消防管位于发动机身部安装法兰处，消防管通过固定板固定在液体火箭发动机试验中的试车架上；消防管的内侧上至少开设有一排喷气孔；

所述接头位于消防管的外侧面，通过球头外套与外部氮气供应装置的氮气供应管路连通；所述氮气供应管路上安装有气动阀，所述气动阀的启闭由控制间远程控制。

进一步地，采用单根消防管时，消防管为环形管，套设在发动机身部安装法兰处；采用两根消防管时，消防管为弧形管，首尾相接拼成一个消防环管，套设在发动机身部安装法兰处；采用至少三根消防管时，消防管依次首尾相接，拼成一个消防环管，套设在发动机身部安装法兰处。

进一步地，所述喷气孔的开设夹角(开设夹角为喷气孔的中心线与喷气孔所在截面的中心线的夹角)为a，-60°≤a≤60°，可根据工况，选择合适的开设夹角。

进一步地，所述消防管的内侧上开设有三排喷气孔。

进一步地，所述三排喷气孔的开设夹角a依次为-30°、0°和30°，即第一排喷气孔向发动机方向倾斜30°；第二排喷气孔开设于消防管的内侧上正中，其中心线与所在截面中心线重合；第三排喷气孔向试验设备方向倾斜30°。

进一步地，所述三排喷气孔交错设置。

进一步地，所述消防管为四个，组成一个方形消防环管，每根消防管的长度为发动机身部直径的5～8倍，可根据工况，选择不同长度的消防管。

进一步地，所述接头采用37°焊接直通接头。

进一步地，所述消防管采用无缝方管。

本实用新型相比于现有技术的优点有：

1.采用氮气灭火防护装置，因氮气具有很高的化学稳定性，不自燃不助燃，用于液体火箭发动机试验，干净卫生，无毒环保；且氮气灭火过程中，试验设备及发动机不会因灭火受到二次伤害，有利于预期试验任务的完成；远程控制，安全系数高，通过气动阀的启闭控制氮气防护装置的开闭，在控制间即可完成紧急情况的防护工作。

2.消防管本身为环形管或着拼成消防环管套设在发动机身部的安装法兰处，在喷射氮气灭火时，能够全方位灭火，灭火效果更好。

3.消防管上开设三排喷气孔，且三排喷气孔的开设夹角a依次为-30°、0°和30°。第一排喷气孔向发动机方向倾斜30°，用于发动机灭火；第二排喷气孔开设于消防管的内侧上正中，喷气孔的中心线与喷气孔所在截面中心线重合，垂直向内喷射，形成氮气阻隔层，用于在起火时隔绝发动机端与试验设备端，防止发动机火苗窜到后端破坏试验设施；第三排喷气孔向试验设备方向倾斜30°，用于试验设备降温；灭火时，三排喷气孔相互协作，尽可能地降低损失。

4.采用无缝方管，因其具有较大的抗弯、抗扭能力，从结构上来说更加优秀，并且具有减轻自身重力和节省材料的优点。

附图说明

图1为实施例在液体火箭发动机试验的安装位置示意图；

图2为实施例主视图；

图3为实施例局部示意图；

图4为图1中A处放大示意图；

图5为图1中B处放大示意图；

附图标记如下：

1-发动机；2-试车架；3-消防管；31-喷气孔；4-固定板；5-接头；6-球头外套；7-氮气供应管路。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1-图5所示，用于液体火箭发动机试验的氮气灭火防护装置，包括固定板4、接头5和四根消防管3。四根消防管3均采用无缝方管，每根消防管的长度为发动机1身部直径的6倍，依次首尾相接，组成一个方形消防环管；方形消防环管套设在发动机1身部的安装法兰处，通过固定板4安装在液体火箭发动机试验中的试车架2上，使发动机1喉部及大部分身部位于氮气灭火防护装置的外侧；各消防管3的内侧上均开设有三排喷气孔31，第一排喷气孔向发动机方向倾斜30°，用于发动机灭火；第二排喷气孔开设于消防管的内侧上正中(即开设夹角为0°)，其中心线与所在截面中心线重合，垂直向内喷射，形成氮气阻隔层，用于在起火时隔绝发动机端与试验设备端，防止发动机火苗窜到后端破坏试验设施；第三排喷气孔向试验设备方向倾斜30°，用于试验设备降温，三排排气孔交错设置。接头5采用37°焊接直通接头，安装在方形消防环管一个侧消防管下部的外侧面，接头5通过球头外套6与外部氮气供应装置的氮气供应管路7连通；氮气供应管路7上安装有气动阀，气动阀的启闭由控制间远程控制。

此外，本实用新型中的消防管也可采用环形消防管或着由两根弧形消防管拼成的环形消防管，套设在发动机身部的安装法兰处，达到灭火防护的目的。

液体火箭发动机试验时，在完成综合测试和放液检查后，进行发动机点火，进行各参数的测量和记录。当发动机意外起火时，在控制键远程控制气动阀开启，氮气供应装置供应带有一定压力的氮气，通过灭火防护装置的喷气孔，向发动机方向、发动机轴线方向及试验设备方向喷射氮气，减小火势并保护试验设备。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。