一种用于火箭发射平台降温降噪系统的供水系统
技术领域
本发明涉及火箭发射冷却供水技术领域，具体涉及一种用于火箭发射平台降温降噪系统的供水系统。
背景技术
火箭发射过程中，火箭尾部喷射出的高温、高速燃气流对发射平台、发射塔架产生很大的烧蚀破坏作用，发射产生的噪声也会通过发射平台的反射作用对火箭发动机产生影响。为消除发射时燃气流对发射平台和火箭发动机的影响，美国肯尼迪航天中心研究开发了喷水降温降噪系统，并成功应用。欧洲航天局也研发了喷水降温降噪系统，并成功应用于阿里安5号火箭发射。国内有关专家也做了火箭发射喷水降温降噪系统的研究开发工作，并取得了一定的成果。
根据国内外研究发现，发射平台的喷水降温降噪系统需要的供水系统具有短时、大流量的特点，喷水时间往往在1分钟以内，喷水流量在几十立方米每秒的量级，而且火箭发射时需要瞬间达到大流量的喷水。而利用水泵机组提供短时、大流量的冷却水存在易发生水锤现象、系统不稳定的问题，无法满足降温降噪系统的需求。
为火箭发射平台降温降噪系统提供满足需求的水，开发一种运行稳定、安全可靠、维护方便、快速启动的供水系统具有重要的工程意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于火箭发射平台降温降噪系统的供水系统，具有运行稳定、安全可靠、维护方便和快速启动等特点。
本发明的技术方案为：一种用于火箭发射平台降温降噪系统的供水系统，包括：高位水箱、预充水装置、输水管、底部水平干管和分支管；
所述高位水箱设置在设定高度位置处，底部水平干管设置在低于发射平台的标高位置处；所述高位水箱与底部水平干管的中部通过一组以上输水管连通；所述高位水箱与输水管对接处通过导流装置连通，导流装置用于对高位水箱中的水导流并输入输水管；
所述预充水装置设置在高位水箱所在端的输水管上，用于对高位水箱中的水导流，实现对输水管、底部水平干管和分支管的预充水，以及在火箭发射平台降温降噪系统供水时导通高位水箱和底部水平干管；
所述底部水平干管的末端管路上设置两组以上分支管，且每组分支管上设置气动阀，打开气动阀时，分支管向火箭发射平台降温降噪系统供水。
优选地，所述输水管包括：管径相同的上立管、水平管和下立管；所述水平管的两端分别通过弯头与上立管和下立管的一端相连；所述上立管的另一端与高位水箱的导流装置连通，下立管的另一端与底部水平干管相连。
优选地，所述预充水装置包括：电动闸阀、手动闸阀、旁通管、放气阀和压力表；
所述电动闸阀设置在输水管的水平管对应的管路上，电动闸阀两端的水平管上并联有旁通管，旁通管对应的管路上设置手动闸阀，旁通管的管径小于输水管的管径；
所述放气阀和压力表分别设置在输水管中水平管的出口对应的管路上。
优选地，所述电动闸阀的通径与输水管的管径相同。
优选地，所述输水管中下立管内壁面上沿轴向设置两个以上钢爬梯。
优选地，所述底部水平干管包括：两根水平纵管和一根水平横管；
所述水平横管两端分别通过弯头与两根水平纵管的一端相连；两根水平纵管的另一端的管路上分别与两根以上分支管连通，两根水平纵管的另一端的端部分别可拆卸安装法兰盲板；其中，水平横管的中部与输水管连接。
优选地，所述高位水箱顶部开设一个以上进气口，用于平衡高位水箱内外的压差。
优选地，所述进气口的流通面积为出水口的流通面积的1.2倍以上。
优选地，所述导流装置包括：不锈钢圆形板、不锈钢圆环板和不锈钢方形板；三块以上不锈钢方形板的一端沿周向均匀焊接在不锈钢圆环板上，相对的另一端焊接在不锈钢圆形板上；将导流装置的不锈钢圆环板所在端与高位水箱的出水口同轴对接，不锈钢圆形板所在端设置在高位水箱内部，使水经由导流装置的侧面流向高位水箱的出水口；其中，不锈钢圆环板的外径与不锈钢圆形板的直径相等，内径与高位水箱出水口的直径相等。
优选地，所述导流装置侧面的流通面积为高位水箱出水口流通面积的1.2～1.5倍。
有益效果：
1、本发明的供水系统由于高位水箱和底部水平干管位置的具体设置，以及预充水装置和导流装置的具体设置，能够先缓慢将管道内充满水，再使系统处于运行稳定、安全可靠的待命状态，当需要向火箭发射平台降温降噪系统提供冷却水时，打开分支管即可快速启动，该系统具有运行稳定、安全可靠、维护方便和快速启动等特点。
2、本发明中输水管的具体设置，有利于输水过程中起到一定的缓冲效果。
3、本发明中预充水装置的具体设置，能够准确实现先充水再供水，且整个过程中能够无需关阀，能够有效避免发生水锤现象。
4、本发明输水管的下立管中设置的钢爬梯，能够有效对下立管进行检修。
5、本发明中底部水平干管的具体设置，有利于均匀向火箭发射平台降温降噪系统提供冷却水。
6、本发明中高位水箱顶部设置的进气口，能够有效平衡高位水箱的内外压差。
7、本发明中导流装置的具体设置，能够有效避免高位水箱中的水直接进入输水管带来的冲击，进而使水流平稳地流入输水管。
附图说明
图1为本发明供水系统的结构示意图。
图2为本发明中高位水箱的结构示意图。
图3为本发明中导流装置的主视图。
图4为本发明中导流装置的俯视图。
图5为本发明中预充水装置的结构示意图。
图6为本发明中输水管的横断面图。
其中，1、高位水箱；2、预充水装置；3、输水管；4、底部水平干管；5、分支管；6、法兰盲板；7、气动阀；8、补水管；9、泄水管；10、溢流管；11、进气口；12、出水口；13、导流装置；14、不锈钢圆形板；15、不锈钢圆环板；16、不锈钢方形板；17、电动闸阀；18、手动闸阀；19、旁通管；20、放气阀；21、压力表；22、钢爬梯。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种用于火箭发射平台降温降噪系统的供水系统，具有运行稳定、安全可靠、维护方便和快速启动等特点。
如图1所示，该供水系统包括：高位水箱1、预充水装置2、输水管3、底部水平干管4和分支管5；如图2所示，高位水箱1中设置导流装置13；如图5所示，预充水装置2包括：电动闸阀17、手动闸阀18、旁通管19、放气阀20和压力表21；输水管3包括：管径相同的上立管、水平管和下立管；底部水平干管4包括：两根水平纵管和一根水平横管；
该供水系统的连接关系为：根据火箭发射平台降温降噪系统对总水量和水压的需求，分别确定高位水箱1的容积和安装高度，根据火箭发射平台降温降噪系统对流量的需求，确定输水管3、底部水平干管4及分支管5的管径；其中，高位水箱1设置在设定高度位置处(如火箭发射勤务塔顶部)，底部水平干管4设置在低于发射平台的标高位置处；
输水管3中的水平管的两端分别通过弯头与上立管和下立管的一端相连；
高位水箱1通过两组并联的输水管3与底部水平干管4串联，高位水箱1中的水在重力的作用下输送至底部水平干管4中；其中，火箭发射平台降温降噪系统所需的瞬间水量很大，高位水箱1的出水口12的管道直径与输水管3管径相同(一般为DN1000～DN2000)，若通过高位水箱1出水口12直接出水，会在高位水箱1内形成漩涡，对高位水箱1造成巨大破坏，而且漩涡会将大量气体卷入输水管3内，对管道造成气蚀破坏，并降低降温降噪系统的作用，影响火箭发射，因此，为了解决该问题，将上立管的另一端与高位水箱1通过导流装置13连通，导流装置13用于导流，避免管道内进气，使水流平稳地流入输水管3；下立管的另一端与底部水平干管4相连；
为避免高位水箱1瞬间流出大量水后箱内形成负压，而对高位水箱1造成破坏，在高位水箱1顶部开设一个以上进气口11，用于平衡高位水箱1内外的压差；当进气口11的流通面积为出水口12的流通面积的1.2倍以上(经验值)时，进气口11平衡高位水箱1内外压差的效果较好；
每个输水管3中的水平管对应的管路上设置电动闸阀17，电动闸阀17两端的水平管上并联有旁通管19，旁通管19对应的管路上设置手动闸阀18，旁通管19的管径小于输水管3的管径(本实施例中旁通管19的管径一般为DN100)；
输水管3中水平管的出口对应的管路上分别设置放气阀20和压力表21；当打开手动闸阀18对输水管3和底部水平干管4进行充水时，由于管道内有大量空气，随着水不断充入管道，管道内气压会逐渐升高，多余的空气能够通过放气阀20排出，以保证充水过程顺利完成，从而确保管道内不会积气而影响系统的运行；压力表21用于监测管道充水是否完成，当压力表21显示的压力与高位水箱1的水面和预充水装置2之间的压差相等时，可以判断充水过程完成，此时打开电动阀门17，使整个供水系统处于待命状态(随时可向火箭发射平台降温降噪系统提供冷却水)；
底部水平干管4中的水平横管两端分别通过弯头与两根水平纵管的一端相连；两根水平纵管的另一端的管路上分别与两根以上分支管5连通，每根分支管5上设置气动阀7，气动阀7打开时，分支管5用于向火箭发射平台降温降噪系统喷射冷却水；两根水平纵管的另一端的端部分别通过法兰盲板6封堵，检修时，法兰盲板6可拆卸；其中，两根水平纵管分别通过对应侧的分支管5与发射平台两侧的降温降噪系统连接；气动阀7受外部的火箭发射程序联动控制，气动阀7接到打开指令后，快速打开并对喷水降温降噪系统供水，达到对火箭发射平台进行降温降噪的目的；
两根输水管3的下立管对称(关于水平横管轴向的中部对称)安装在底部水平干管4的水平横管上，有利于降低水锤压力，并能够平衡底部水平干管4两根水平纵管中的水压，进而使供水系统能够均衡向发射平台两侧的降温降噪系统提供冷却水；
该供水系统的工作原理为：火箭发射前，确认气动阀7、电动闸阀17、手动闸阀18是否处于关闭状态，确认后将高位水箱1注满；为实现快速供水，并防止底部水平干管4和分支管5受到水流冲击，利用预充水装置2对输水管3、底部水平干管4和分支管5预先充满水，具体为：先打开手动闸阀18，使高位水箱1中的水依次经过上立管、旁通管19和下立管，再进入底部水平干管4，最后充满分支管5；此时不能打开电动闸阀17进行充水，否则会对底部水平干管4、分支管5和气动阀7造成巨大的冲击；
当预充水装置2中的压力表21监测到管道充水完成时，打开电动阀门17，使整个供水系统处于待命状态；当需要喷射冷却水时，打开气动阀7，供水系统向降温降噪系统不断提供冷却水。
进一步地，如图3和4所示，导流装置13包括：不锈钢圆形板14、不锈钢圆环板15和不锈钢方形板16；十六块不锈钢方形板16的一端沿周向均匀焊接在不锈钢圆环板15上(十六块不锈钢方形板16在不锈钢圆环板15上呈放射状，每块不锈钢方形板16沿不锈钢圆环板15的径向布置)，相对的另一端焊接在不锈钢圆形板14上；将导流装置13的不锈钢圆环板15所在端与高位水箱1出水口12同轴对接，不锈钢圆形板14所在端设置在高位水箱1内部，使水经由导流装置13的侧面流向高位水箱1的出水口12；其中，不锈钢圆环板15的外径与不锈钢圆形板14的直径相等，内径与高位水箱1出水口12的直径相等；一般不锈钢圆环板15的外径比内径大500～800mm，即不锈钢圆环板15的径向宽度为500～800mm；十六块不锈钢方形板16焊接在不锈钢圆环板15上的一端的边长等于不锈钢圆环板15的径向宽度，与其垂直的另一个边长为500～800mm；
进一步地，导流装置13侧面的流通面积为高位水箱1出水口流通面积的1.2～1.5倍，用于保证高位水箱1供水通畅；
进一步地，不锈钢圆形板14、不锈钢圆环板15和不锈钢方形板16的厚度分别为5mm，用于保证导流装置13的结构强度；
进一步地，底部水平干管4中每一侧水平纵管上的分支管5的数量和每个分支管5的管径由发射平台降温降噪系统的需水量确定；
进一步地，电动闸阀17的通径与输水管3的管径相同；
进一步地，输水立管3和底部水平干管4均采用金属管；
进一步地，火箭发射的间隔往往比较长，在火箭发射的间隔时间内，输水立管3以及底部水平干管4都是放空状态，金属管道经常在充水与放空两种状态下交替转换，非常容易造成金属管道内部的表面腐蚀(管道内表面的防腐层会有起泡，甚至脱落的现象)；系统供水时，脱落的防腐材料会造成分支管5上气动阀7的堵塞，影响系统运行；如图6所示，输水管3中下立管内壁面上沿轴向设置两个以上钢爬梯22，以便于检修人员定期对管道内部进行检修，需要检修时，检修人员打开法兰盲板6，进入管道内部进行检修；
进一步地，高位水箱1由不锈钢板焊接而成，其上还连接有补水管8、泄水管9和溢流管10；其中，补水管8用于外部向高位水箱1补水；在火箭发射间隙，将预充水装置2中的电动闸阀17和手动闸阀18关闭，泄水管9用于将高位水箱1中的余水完全排出，此时，高位水箱1可以作为勤务塔的消防箱或生活水箱；溢流管10用于防止高位水箱1中的水位高于设定值。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
