一种分体式高温包罩喷管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种分体式高温包罩喷管，包括：转接段、扩张段和组合段；其中，所述转接段、所述扩张段和所述组合段依次相连接；所述组合段包括V型扩张段、V型收缩段与盖板；其中，所述V型扩张段与V型收缩段相连接，所述V型收缩段上端连接有所述盖板。本实用新型专利技术解决了复杂曲面加工和冷却效果与机械强度的平衡的问题。

Split type high temperature package nozzle

The utility model discloses a split type high-temperature shroud nozzle, including switching section, expansion and combination; wherein, the switching section, the expansion section and the combined section are connected in sequence; the combination including V type and V type expansion contraction section and the cover plate; the V type and V type expansion contraction section is connected to the V type contraction section is connected to the upper end of the cover plate. The utility model solves the problem of the balance between the processing and the cooling effect of the complicated curved surface and the mechanical strength.

【技术实现步骤摘要】
一种分体式高温包罩喷管
本技术涉及气动热地面模拟实验
，尤其涉及一种分体式高温包罩喷管。
技术介绍
航天飞行器在再入大气层时其表面将经受严重的气动加热及辐射加热，这一特点要求飞行器装载防热系统。防热系统的气动外形和防热材料需要在地面进行气动热实验以考核其防热性能，航天飞行器的某些异形部件在亚声速飞行时遭受严重的气动加热，地面考核实验中需要模拟高温亚声速加热环境，因为异形部件结构复杂且尺寸较大，在自由射流中模拟需要加热器投入很大的运行功率，往往受到加热器功率极值的限制，这种情况下，将实验模型安装在包罩喷管中，将大大节省加热器功率。现有包罩喷管采用内外壳结构，喷管内部横截面为轴对称或者规则的矩形、梯形等形状，内壳和外壳之间形成冷却水通道，冷却水从冷却水通道的一端进入冷却水通道，从另一端流出冷却水通道。使用中存在以下问题：当试验模型具有复杂外形时，要求包罩喷管的内部为与试验模型外形对应的复杂形状，内外壳结构无法实现复杂形状的加工。当试验模型为不规则形状时，包罩喷管的内部为与试验模型外形对应的不规则形状，内外壳结构无法满足内壳冷却与机械强度的平衡。内壳厚度大时，机械强度好，可以承受高压，同时冷却效果差，无法满足高温运行需求；内壳厚度小时，冷却效果好，可以满足高温运行需求，同时机械强度差，无法承受高压。当试验模型带有转动轴等凸出结构时，需要喷管能够从某个平面打开，内外壳结构难以实现该功能。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是：相比于现有技术，提供了一种分体式高温包罩喷管，解决了复杂曲面加工和冷却效果与机械强度的平衡的问题。本技术目的通过以下技术方案予以实现：一种分体式高温包罩喷管，包括：转接段、扩张段和组合段；其中，所述转接段、所述扩张段和所述组合段依次相连接；所述组合段包括V型扩张段、V型收缩段与盖板；其中，所述V型扩张段与V型收缩段相连接，所述V型收缩段上端连接有所述盖板。上述分体式高温包罩喷管中，所述转接段包括内壳、外壳、第一法兰和第二法兰；其中，所述内壳和所述外壳的两端相连接，所述内壳的外壁面与所述外壳的内壁面之间形成第一通道；所述第一法兰与所述外壳的一端相连接，所述第二法兰与所述外壳的另一端相连接；所述第一法兰设置有第一进水管，所述第一进水管与第一通道相连接；所述第二法兰设置有第一出水管，所述第一出水管与第一通道相连接。上述分体式高温包罩喷管中，所述扩张段包括上游法兰、壳体和下游法兰，其中，所述上游法兰与壳体的一端相连接，所述下游法兰与壳体的另一端相连接；所述壳体的上侧开设有第一进水集水管，所述壳体的下侧开设有第一出水集水管；所述壳体的上侧开设有第一进水口，所述第一进水口与所述第一进水集水管相连接；所述壳体的下侧开设有第一出水口，所述第一出水口与所述第一出水集水管相连接；所述壳体在其横截面上开设有井型通道，井型通道包括第一水管、第二水管、第三水管和第四水管；其中，第一水管、第二水管、第三水管和第四水管依次相连接；所述第一水管与所述第一进水集水管相连接，所述第三水管与所述第一出水集水管相连接。上述分体式高温包罩喷管中，所述V型扩张段的壳体的上侧开设有第二进水集水管，所述壳体的下侧开设有第二出水集水管；所述V型扩张段的壳体的上侧开设有第二进水口，所述第二进水口与所述第二进水集水管相连接；所述V型扩张段的壳体的下侧开设有第二出水口，所述第二出水口与所述第二出水集水管相连接；所述V型扩张段的壳体在其横截面上开设有第一V型扩张段水管和第二V型扩张段水管，其中，第一V型扩张段水管和第二V型扩张段水管相连接，第一V型扩张段水管与所述第二进水集水管相连接，第二V型扩张段水管与所述第二出水集水管相连接。上述分体式高温包罩喷管中，所述V型收缩段的壳体的一侧开设有第三进水集水管，所述V型收缩段的壳体的另一侧开设有第三出水集水管；所述V型收缩段的壳体的一侧开设有第三进水口，第三进水口与第三进水集水管相连接；所述V型收缩段的壳体的另一侧开设有第三出水口，第三出水口与第三出水集水管相连接；所述V型收缩段的壳体在其横截面上开设有π型通道，π型通道包括第五水管、第六水管和第七水管；其中，第五水管、第六水管和第七水管依次相连接；第五水管与第三进水集水管相连接，第七水管与第三出水集水管相连接。上述分体式高温包罩喷管中，所述内壳的外壁面设置有若干个导流筋，若干个导流筋沿内壳的圆周方向均匀分布。上述分体式高温包罩喷管中，所述壳体的上侧开设有与其轴线平行的进水集水管。上述分体式高温包罩喷管中，所述壳体的厚度为30mm～100mm；第一水管、第二水管、第三水管和第四水管的直径均为5mm～10mm；第一水管、第二水管、第三水管和第四水管距离壳体的内壁面均为3mm～6mm。上述分体式高温包罩喷管中，V型扩张段、V型收缩段与盖板的壁厚取值范围应为30mm～100mm。上述分体式高温包罩喷管中，第五水管、第六水管和第七水管的直径均为5mm～10mm；第五水管、第六水管和第七水管距离所述V型收缩段的壳体的内壁面均为3mm～6mm。本技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本技术沿着曲面进行分段设计，每个拐点即为分段点，即分成了转接段、扩张段和组合段三段，这种分段设计将复杂的曲面分解为若干个简单的型面，解决了复杂曲面加工问题；(2)本技术的转接段采用水冷夹层结构，内壳采用薄壁加导流筋的设计方法实现冷却效果与机械强度的平衡；(3)本技术的扩张段通过合理设计第一进水集水管、第一出水集水管和井型通道位置和尺寸实现冷却效果与机械强度的平衡；(4)本技术的组合段通过合理设计水冷结构位置和尺寸实现冷却效果与机械强度的平衡，采用V型扩张段、V型收缩段和盖板组合的方法解决了模型安装问题。附图说明图1是本技术的分体式高温包罩喷管的结构示意图；图1-1是本技术的分体式高温包罩喷管的又一结构示意图；图2是本技术的转接段的结构示意图；图2-1是本技术的转接段的又一结构示意图；图3是本技术的扩张段的结构示意图；图3-1是沿图3中AA线的剖面图；图4是本技术的组合段的结构示意图；图5是本技术的V型收缩段的结构示意图；图6是本技术的转接段的内壳的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细说明：图1是本技术的分体式高温包罩喷管的结构示意图；图1-1是本技术的分体式高温包罩喷管的又一结构示意图；图4是本技术的组合段的结构示意图。如图1、图1-1和图4所示，该分体式高温包罩喷管包括：转接段1、扩张段2和组合段3；其中，转接段1、扩张段2和组合段3依次相连接；组合段3包括V型扩张段12、V型收缩段13与盖板14；其中，V型扩张段12与V型收缩段13相连接，V型收缩段13上端连接有盖板14。转接段1、扩张段2和组合段3均采用金属材料，转接段1为圆柱形，转接段1沿其轴线的截面为梯形，组合段3沿其轴线的截面为梯形连接长方形。V型扩张段12与V型收缩段13为固定连接，固定连接为密封固定，具体方法可以选择密封圈和螺栓连接或者焊接等，在此并不做具体的限定。V型收缩段13与盖板14为固定连接，固定连接为密封固定，具体方法可以选择密封圈和螺栓连接或者焊接等。具体的，转接段1，其与扩张段2固定连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分体式高温包罩喷管，其特征在于包括：转接段(1)、扩张段(2)和组合段(3)；其中，所述转接段(1)、所述扩张段(2)和所述组合段(3)依次相连接；所述组合段(3)包括V型扩张段(12)、V型收缩段(13)与盖板(14)；其中，所述V型扩张段(12)与V型收缩段(13)相连接，所述V型收缩段(13)上端连接有所述盖板(14)。

【技术特征摘要】
1.一种分体式高温包罩喷管，其特征在于包括：转接段(1)、扩张段(2)和组合段(3)；其中，所述转接段(1)、所述扩张段(2)和所述组合段(3)依次相连接；所述组合段(3)包括V型扩张段(12)、V型收缩段(13)与盖板(14)；其中，所述V型扩张段(12)与V型收缩段(13)相连接，所述V型收缩段(13)上端连接有所述盖板(14)。2.根据权利要求1所述的分体式高温包罩喷管，其特征在于：所述转接段(1)包括内壳(4)、外壳(5)、第一法兰(11)和第二法兰(120)；其中，所述内壳(4)和所述外壳(5)的两端相连接，所述内壳(4)的外壁面与所述外壳(5)的内壁面之间形成第一通道(130)；所述第一法兰(11)与所述外壳(5)的一端相连接，所述第二法兰(120)与所述外壳(5)的另一端相连接；所述第一法兰(11)设置有第一进水管(140)，所述第一进水管(140)与第一通道(130)相连接；所述第二法兰(120)设置有第一出水管(15)，所述第一出水管(15)与第一通道(130)相连接。3.根据权利要求1所述的分体式高温包罩喷管，其特征在于：所述扩张段(2)包括上游法兰(6)、壳体(7)和下游法兰(8)，其中，所述上游法兰(6)与壳体(7)的一端相连接，所述下游法兰(8)与壳体(7)的另一端相连接；所述壳体(7)的上侧开设有第一进水集水管(10)，所述壳体(7)的下侧开设有第一出水集水管(110)；所述壳体(7)的上侧开设有第一进水口(101)，所述第一进水口(101)与所述第一进水集水管(10)相连接；所述壳体(7)的下侧开设有第一出水口(111)，所述第一出水口(111)与所述第一出水集水管(110)相连接；所述壳体(7)在其横截面上开设有井型通道，井型通道包括第一水管(71)、第二水管(72)、第三水管(73)和第四水管(74)；其中，第一水管(71)、第二水管(72)、第三水管(73)和第四水管(74)依次相连接；所述第一水管(71)与所述第一进水集水管(10)相连接，所述第三水管(73)与所述第一出水集水管(110)相连接。4.根据权利要求1所述的分体式高温包罩喷管，其特征在于：所述V型扩张段(12)的壳体的上侧开设有第二进水集水管(121)，所述壳体(7)的下侧开设有第二出水集水管(122)；所述V型扩张段(12)的壳体的上侧开设有第二进水口(123)，所述第二进水口(123)与所述第二进水集水管(121)相连接；所述V型扩张段(12)的壳体的下侧开设有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁国伍，陈连忠，付健壮，张友华，陈海群，杨汝森，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11