水下气罩火箭 一、技术领域
“水下气罩火箭”适用于军事领域,可用于制造水下攻击型导弹。
二、背景技术
火箭在水下前进时,会遇到水的巨大阻力,严重影响前进速度。“水下气罩火箭”能够极大程度地克服水的巨大阻力,大大提高火箭的前进速度。
三、发明内容
1、主要目的
提高火箭在水下的前进速度。
2、体侧气流的作用
①形成气裙;②反冲推进。(如图1所示)
3、箭头的作用
①分水;②高温高压气帽(如图2所示)。
4、高温高压气帽工作原理(如图2所示)
高温高压气帽也就是箭头,气帽靠细长连杆与气仓的前后固定支撑块动配合连接,连杆尾部有一个挡板,挡板靠螺纹旋紧可以前后调整距离;后固定支撑块内有一个压力弹簧,向后顶住连杆挡板。这样,高温高压气体进入气仓后,就会对气帽产生向前的推力,当气体产生向前的推力大于压力弹簧向后的推力时,气帽就会向前滑动,直到被后固定支撑块挡住为止;这时高温高压气体就会从前方出现的缝隙中向后高速喷出,并形成气裙。调节连杆挡板的前后距离,就可以调整缝隙的大小,从而控制高温高压气体的流量。
5、高温高压气体管路系统的构成及工作原理(如图1和图2所示)
这个系统主要是由主管道、环形管道和气嘴三部分组成。火箭发射后,主管道将燃烧室产生的一部分高温高压气体向前输送到各环形管道和前部气仓内,环形管道再将高温高压气体送入气嘴,气体通过气嘴高速向后喷出形成气裙。每个气嘴内的输气管处都设有一个可调式气动阀门,达到一定压力时会自动打开;安装时也可以用来调节气体流量的大小。
如图3(a)所示,气嘴口地形状应为扁弧形;如图3(b)所示,相邻气嘴喷出的气流到箭体台阶处应相连;如图3(c)所示,气嘴喷出的气流与箭体表面要形成一个夹角,角度的大小以在同等条件下,气流使水与箭体表面分离的有效长度最大为宜。
6、原理说明
火箭在水下发射后,将燃烧室产生的一部分高温高压气体通过高温高压管路系统输送到火箭的各环形管道和前部气仓内,再通过高温高压气嘴和高温高压气帽向后高速喷出,这部分体侧气流既可形成气裙,又起到了反冲推进作用;多个气裙连成气罩,使箭体表面与水分离;箭头既起到分水作用,又起到了高温高压气帽的作用。这样,火箭在推进过程中,除箭头表面与水接触外,其他部分表面均与水分离,这就大大提高了火箭的前进速度。
这是因为火箭表面与气体的摩擦阻力远远小于火箭表面与水的摩擦阻力。
7、优点
①用“水下气罩火箭”制造的水下攻击型导弹速度高,隐蔽性强。
②结合导弹的制导性能,用“水下气罩火箭”制造的水下攻击型导弹既可以攻击水下及水面目标;必要时又能够钻出水面攻击陆地目标或空中目标。
四、附图说明
图1表示箭体表面形状、内部气体管路系统和火箭在水下推进过程中形成的气罩。
图2是火箭前部的剖面图,主要说明火箭前部的构造及输气系统。
图3.(a)表示高温高压气嘴口为扁弧形;(b)表示相邻气嘴喷出的气流到箭体台阶处相连;(c)表示气嘴喷出的气流与箭体表面形成的夹角。
五、具体实施方式
1、论证阶段
研制“水下气罩火箭”是一个很大的工程项目,绝非个人能力所为。所以必须经过有关专家进行科学分析、论证后方可立项,其研制过程要通过相关科研机构和制造单位的共同努力才能够完成。
2、方案制定阶段
立项后要根据实际情况,开始研究制定方案时要群策群力,尽可能多制定一些初步方案,然后从中优化、取长补短,最终制定出一个最佳方案。
3、局部研制阶段
研制“水下气罩火箭”非常复杂,所以我们要将其分解,一部分一部分的研究、试验、制作、解决。首先有两个需要解决的重点问题:一是高温高压气体管路系统和箭体表面选用材料的问题;二是火箭内部隔热和内部制冷的问题。其次需要考虑的是箭体表面的节数、形状、各部尺寸以及喷出气流与该节箭体表面形成的夹角等等。很多数据、参数都要进行多次试验才能够取得。
4、设计定型阶段
通过局部研制阶段,在取得大量的正确数据、参数之后,我们就进入到整体设计定型阶段。经过反复研究、推敲、修改、测算,待整体设计定型后再进行整体研制。
5、水下试验阶段
设计定型阶段结束后,我们要按着设计要求,到不同的水域进行水下试验,直至达到各项设计参数、指标为止。
6、应用推广阶段
水下试验成功后,我们就可以应用“水下气罩火箭”研制水下攻击型导弹,再次成功后就可以批量生产、装备部队。