一种金属粒子发生器抗侧风试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种金属粒子发生器抗侧风试验装置。

背景技术：

大型运载火箭和航天飞机的发射大多采用液体发动机，液体发动机的燃料主要有醇类、肼类、烃类和氢类等。在发射前，发射台附近将聚集一定浓度的可燃气体，积聚到一定程度将有可能发生爆炸，这将成为火箭发射时的危险源。为了解决这一问题，专利zl201621186015.2和专利zl201710386346.3分别提供了一种高温高速金属粒子发生装置及一种金属基点火动力装置(以下均简称为金属粒子发生器)，以消除大范围可燃气体而达到消除爆炸危险的可能性。

金属粒子发生器是安装在发射平台上的，发射平台往往处于大风环境下，大风会干扰金属粒子发生器粒子流的喷射方向，其中横向风对粒子流的干扰最为严重。为了验证金属粒子发生器在横向风作用下能否正常工作，需进行横向风抗风试验。

为了获得所需横向风风速条件，可以借助风洞模拟风速环境，也可利用自然风。风洞是在一个管道系统内用动力设备驱动一段速度可控的气流，根据运动的相对性和相似性原理对模型进行空气动力试验的一种设备。风洞一般长度大，宽度小，因此借助风洞形成的横向风直径小，不一定能满足金属粒子发生器喷射出的粒子流所达到的长度；金属粒子发生器属于火工品，点火喷射出的炙热粒子流还可能对风洞造成损伤,存在安全隐患；而且进行一次风洞试验所需成本过高。利用自然风虽然不需要借助风洞或其他设备产生风，但自然风随机产生，方向和风速大小由自然条件客观决定，只有在规定风速条件下方可进行试验，受限于天气情况，试验时间具有不确定性，且不能提供稳定的横向风风速环境。

技术实现要素：

鉴于以上两种抗风试验方案在实际操作上的困难，本实用新型提供了一种金属粒子发生器抗侧风试验装置，提供所需风速条件，通过模拟横向风环境下的抗风试验，考察金属粒子发生器在横向风环境下的工作性能，了解金属粒子发生器在横向风环境下粒子流的喷射状态及粒子流的偏转情况。

本实用新型是由下述技术方案实现的：一种金属粒子发生器抗侧风试验装置，包括机架，所述机架上设置至少一组风机，每组风机的出风口均设有风管，所述机架的一侧设有纵向标尺，所述纵向标尺沿金属粒子发生器的粒子流喷射方向设置，所述纵向标尺远离所述机架的一端设有横向标尺，所述横向标尺与所述纵向标尺垂直设置，所述机架、所述纵向标尺和所述横向标尺围成的试验区域的上方设有高清高速摄像机。

进一步的，每组风机沿金属粒子发生器的粒子流喷射方向排列，风机的出风口与金属粒子发生器的粒子流喷射方向相垂直。

进一步的，所述风管为方筒形。

进一步的，所述纵向标尺固定在多个支撑杆上，所述横向标尺固定在多个支撑杆上。

进一步的，还包括便携式风速计，所述便携式风速计由主机和带手柄的风轮组成。

进一步的，所述机架设有脚轮。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型提供了方向固定、风速可调的风速条件，形成的横向风作用范围可调，不受地域和时间的限制，可随时开展试验，试验费用小，成本低，实验设备简单，安装方便。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详尽说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是便携式风速计的示意图。

具体实施方式

实施例一：

参见图1、图2，一种金属粒子发生器抗侧风试验装置，包括机架1，机架上设置至少一组风机2，每组风机的出风口均设有风管3，机架的一侧设有纵向标尺6，纵向标尺沿金属粒子发生器12的粒子流喷射方向设置，纵向标尺远离机架的一端设有横向标尺7，横向标尺与纵向标尺垂直设置，机架、纵向标尺6和横向标尺7围成的试验区域的上方设有高清高速摄像机5。

参见图1，在本实施例中，每组风机由三台风机2组成，三台风机沿金属粒子发生器12的粒子流喷射方向排列，每台风机的出风口与金属粒子发生器的粒子流喷射方向相垂直。风机的风速大小由其自带的控制器8上的调节档位控制的。风管3为方筒形，由不锈钢、塑钢等具有一定强度的材料制成，是风机生成风量的汇聚通道，风管焊接在该组风机的出风口处。

参见图1、图2，在本实施例中，纵向标尺6固定在多个支撑杆11上，横向标尺7固定在多个支撑杆11上。纵向标尺上的最小刻度是0.01米，横向标尺上的最小刻度是0.01米。横向标尺用于测量粒子的横向偏移量，结合纵向标尺可以获得粒子流各点的横向偏移量。粒子的偏移量指的是：金属粒子发生器喷射出的粒子流受到横向风的干扰后，它的喷射路径会出现偏移，改变后的路径与原路径(金属粒子发生器中心线方向)的相差距离就是粒子的偏移量。

参见图3，在本实施例中，试验中还用到便携式风速计4，便携式风速计由主机9和带手柄的风轮10组成。便携式风速计放置在风管的出风口处以测量试验区域内风速大小，确认风速是否达到试验要求。试验进行前，按风向指示，将风轮对准风管的出风口，保持风轮的风叶与风向垂直，主机即时显示出当前所测风速值，根据所测风速值来确认是否形成试验规定风速大小的抗风试验环境。

在本实施例中，高清高速摄像机5放置在试验区域上方，用于拍摄粒子流的喷射轨迹、试验全貌及粒子横向偏移状态。

在本实施例中，机架用于承载风机组和风管，机架安装有脚轮，能够方便机架移动。

在本实施例中，根据粒子流的喷射距离，可以相应的增加风机组和风管。

试验过程如下：

第一步，按照试验要求布置好试验设备，将金属粒子发生器安装在试车台架上。

第二步，将风机打开，待气流稳定后用风速计测定金属粒子发生器中心线方向的风速。

第三步，调整高清高速摄像机，使其处于正常工作状态。

第四步，人员撤离后，进行点火，用高清高速摄像机记录粒子流的喷射轨迹。

第五步，待试验结束后，关闭风机，拆卸金属粒子发生器，收拾好场地。

本实用新型可以形成风速可调的模拟横向风，待风速稳定后用便携式风速计测定风速大小，以确认达到指定的抗风试验条件，在此风速条件下进行金属粒子发生器抗风试验，以考察金属粒子发生器暴露在横向风环境下的工作性能。

本实用新型提供了方向固定、风速可调的抗风条件，形成的横向风作用范围可调，不受地域和时间的限制，可随时开展试验，试验费用小，成本低，实验设备简单，安装方便。

最后需要说明的是，上面实施例仅用以说明本实用新型技术方案而非限制，虽然参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的精神和相关范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

技术特征：

1.一种金属粒子发生器抗侧风试验装置，包括机架(1)，其特征在于：所述机架上设置至少一组风机(2)，每组风机的出风口均设有风管(3)，所述机架的一侧设有纵向标尺(6)，所述纵向标尺沿金属粒子发生器的粒子流喷射方向设置，所述纵向标尺远离所述机架的一端设有横向标尺(7)，所述横向标尺与所述纵向标尺垂直设置，所述机架、所述纵向标尺和所述横向标尺围成的试验区域的上方设有高清高速摄像机(5)。

2.根据权利要求1所述的一种金属粒子发生器抗侧风试验装置，其特征在于：每组风机沿金属粒子发生器的粒子流喷射方向排列，风机的出风口与金属粒子发生器的粒子流喷射方向相垂直。

3.根据权利要求1或2所述的一种金属粒子发生器抗侧风试验装置，其特征在于：所述风管(3)为方筒形。

4.根据权利要求1或2所述的一种金属粒子发生器抗侧风试验装置，其特征在于：所述纵向标尺固定在多个支撑杆(11)上，所述横向标尺固定在多个支撑杆上。

5.根据权利要求1或2所述的一种金属粒子发生器抗侧风试验装置，其特征在于：还包括便携式风速计(4)，所述便携式风速计由主机(9)和带手柄的风轮(10)组成。

6.根据权利要求1或2所述的一种金属粒子发生器抗侧风试验装置，其特征在于：所述机架设有脚轮。

技术总结
本实用新型公开了一种金属粒子发生器抗侧风试验装置，包括机架，所述机架上设置至少一组风机，每组风机的出风口均设有风管，所述机架的一侧设有纵向标尺，所述纵向标尺沿金属粒子发生器的粒子流喷射方向设置，所述纵向标尺远离所述机架的一端设有横向标尺，所述横向标尺与所述纵向标尺垂直设置，所述机架、所述纵向标尺和所述横向标尺围成的试验区域的上方设有高清高速摄像机。本实用新型可以在试验区域内形成方向固定、风速大小可调的模拟横向风环境，在此风速条件下进行金属粒子发生器喷射粒子流抗风性能试验，以此考察金属粒子发生器在横向风条件下的工作性能。

技术研发人员：张琪敏;杨育文;汤亮;张小锋;王相宇;朱雯娟;余小波;邓康清;何进;曹满山;张蒙
受保护的技术使用者：湖北航天化学技术研究所
技术研发日：2021.01.14
技术公布日：2021.08.03