[发明专利]一种固体推进剂燃气羽流颗粒分层收集装置

说明书

本发明涉及一种固体推进剂燃气羽流颗粒分层收集装置，主要由喇叭形透明玻璃罩、凝胶质块、颗粒过滤网、环形透明玻璃罩等组成。将凝胶质块、颗粒过滤网和环形透明玻璃罩进行合理组合并进行周边加固，放置于距离发动机尾部适当距离的位置，对发动机点火过程中推进剂燃气羽流颗粒进行收集。本装置使用凝胶质块对羽流颗粒进行降温、降速，通过凝胶质块与不同孔径颗粒过滤网分级组合的方式实现对不同粒径颗粒进行分层收集及收集过程颗粒运动轨迹可视化的目的，该装置具有结构简单、收集精度高、可重复使用、收集可视化的特点，可作为常规“水收集法”的良好替代产品。

技术领域

本发明涉及一种基于凝胶质的固体推进剂燃气羽流颗粒分层收集装置，适用于固体推进剂燃气羽流颗粒评价及表征技术领域。

背景技术

随着高能固体推进剂中固体组份的种类及含量的增加，燃烧过程中易产生燃烧不稳定现象。由于铝颗粒及其燃烧产物的含量、粒径对固体火箭发动机燃烧稳定性起着至关重要的作用，为了抑制燃烧不稳定的产生，通常在高能固体推进剂中加入铝颗粒。然而推进剂燃烧环境的限制，无法在燃烧进程研究铝颗粒及其燃烧产物的燃烧行为，所以通过收集推进剂燃气羽流颗粒的方法对其进行研究得到广大科研工作者的关注。由于固体推进剂燃气羽流颗粒具有高温、高速的特点，为了收集燃烧中的固体颗粒，当前主要采用“水收集法”，但该方法收集过程由于颗粒具有高温属性会导致颗粒继续与水反应改变其原有形态且收集过程无法固定颗粒位置，导致颗粒团聚在一起，最终无法估算颗粒的动量及其空间位置分布。

发明内容

为了解决现有技术的不足或缺陷，本发明提供一种可视化的燃气羽流颗粒分层收集装置，可以将不同粒径颗粒根据粒径分布区间进行分层收集、固定，为进一步研究铝颗粒及其燃烧产物的燃烧行为提供准确颗粒运动轨迹、空间分布、粒径分布等信息。

本发明提供一种可视化的燃气羽流颗粒分层收集装置，包括凝胶质、喇叭形透明玻璃罩、颗粒收集器、环形固定夹、支撑底座；

所述颗粒收集器有多层，每层分别由环形透明玻璃罩、塑料卡环、凝胶质块、颗粒过滤网组成，环形透明玻璃罩内从左至右顺序为塑料卡环、凝胶质块、颗粒过滤网，三者紧密贴合，塑料卡环与透明玻璃罩内壁紧密贴合，环厚以能够卡住凝胶质块为准，颗粒过滤网通过其边缘上的固定钩与环形透明玻璃罩内边缘的圆孔相互勾连，颗粒过滤网靠近环形透明玻璃罩端口，端口内有卡台，用以固定住下一层颗粒收集器的塑料卡环；将多层颗粒收集器连接在一起，通过环形固定夹将端口处箍紧；

所述喇叭形透明玻璃罩喇叭口内壁附着一层凝胶质，平直段端口内有卡台，通过环形固定夹将喇叭形透明玻璃罩平直段端口与多层颗粒收集器连接紧固；

所述的支撑底座位于多层颗粒收集器底部，上有两对弧形装置，用于固定多层颗粒收集器。

在最后一级环形透明玻璃罩颗粒过滤网外侧可使用带螺栓孔的装置固定块(形状为弧形块)，固定块圆弧半径与环形透明玻璃罩内半径一致，高度调节杆经螺栓孔与装置固定块连接，通过调节高度调节杆使得装置固定块与环形透明玻璃罩内侧相切；高度调节杆通过转换接头经由运动滑块与固定在支撑底座上的水平固定杆连接，运动滑块套在水平固定杆上，可进行滑动调节，通过调节装置固定块、高度调节杆、运动滑块的位置，实现对装置的固定。

所述喇叭形透明玻璃罩采用耐热、强度高、抗热震的耐热玻璃制成，形状近似喇叭口，大端对正固体火箭发动机喷管出口(距离适当距离)，采用此形状目的是增大收集空间，减小颗粒散射损失。喇叭形透明玻璃罩平直段端口及各级环形透明玻璃罩两端口可开有相同凹槽；环形固定夹位于透明玻璃罩接口凹槽内，宽度与凹槽宽度相配。

所述的环形固定夹，在闭合端开有两个螺栓孔，可通过螺栓连接进行收紧。

所述的凝胶质为碱性环境下有机二次合成的透明、高强度琼脂，实现对高温、高速羽流颗粒降温、降速目的。

本发明的优点在于：