一种发动机尾焰处理装置
技术领域
本实用新型涉及发动机尾焰处理领域，尤其涉及一种发动机尾焰处理装置。
背景技术
火箭发动机是太空探索和战略武器装备的基础，但其发射与地面试验对生态环境带来的污染问题一直是困扰业界一大难题。固体火箭发动机的主要污染有以下四个方面，3000K-4000K 的超高温度、150 分贝 -200 分贝的音爆噪声、氧化铝固体颗粒粉尘以及盐酸雨雾。前两种污染主要是对发射和地面热试车环境、设备有影响。后两种污染主要是对生态环境造成影响。全球仅地面热试车和各种发射活动，每年排放到大气的氧化铝和盐酸等有害物质就高达千吨万吨，对全球生态环境造严重破坏。
针对这样一个世界难题,急需研究出一种助力绿色发动机地面热试车的处理装置，推动火箭发射与生态环境的协调发展。
发明内容
本实用新型提供了一种发动机尾焰处理装置，其目的是先把介质连同空筒一起冷冻成冰筒，再把多节冰筒连接成一体，接下来在一体的冰筒上安装固定架，最后把固定架安装在地面上。发动机尾焰在冰处理通道内剧烈能量交换，降温效果好。
实现本实用新型目的的技术方案如下：
一种发动机尾焰处理装置，包括N节空筒和固定架，用来处理发动机尾焰的介质装入空筒后一并冷冻成冰筒；
所有冰筒沿其轴向依次拼接，相邻冰筒以可拆卸的方式连接；
先将所述固定架安装在已拼接完成的冰筒上，再将固定架固定在地面上。
作为本实用新型的进一步改进，每个空筒的两端各设一个连接结构，该连接结构裸露在空筒的外侧，相邻空筒或冰筒采用连接结构连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述连接结构为法兰盘。
作为本实用新型的进一步改进，所述介质为碱性水，该碱性水装入空筒内冷冻成冰芯，所述冰芯与空筒共同构成冰筒。
作为本实用新型的进一步改进，还包括：用于封堵空筒两端的堵头，所述堵头与空筒以可拆卸的方式连接。
作为本实用新型的进一步改进，还包括芯棒，该芯棒可放置在空筒的内腔并贯穿空筒；
所述空筒内先放置芯棒再装入介质，接下来冷冻成冰筒，最后拆卸芯棒后才进行冰筒拼接；
所述冰筒内的冰芯具有处理通道。
作为本实用新型的进一步改进，所述芯棒的两端与堵头连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述N节空筒由X节小筒、Y节大筒和N-X-Y节锥筒组成，N-X-Y节锥筒位于X节小筒和Y节大筒之间，X节小筒拼接后连接在锥筒的小端，Y节大筒拼接后位于锥筒的大端；
其中，X＞1，Y＞1，N-X-Y≥1。
作为本实用新型的进一步改进， X节小筒、Y节大筒各自拼接完成后再分别安装至少一个固定架。
作为本实用新型的进一步改进，所述锥筒悬空。
作为本实用新型的进一步改进，X节小筒和N-X-Y节锥筒拼接成一体后安装固定架。
作为本实用新型的进一步改进，每节小筒和每节锥筒装入介质并冷冻后各具有一个处理通道，每节大筒装入介质并冷冻后具有多个处理通道；
所述锥筒的处理通道为锥形通道，该锥形通道的小端与小筒的处理通道顺接，锥形通道的大端在径截面的投影覆盖多个处理通道在径截面的投影。
作为本实用新型的进一步改进，所述多个处理通道均匀分布。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、冰既具有一定结构稳定性，又具有水的良好物理化学特性。尾焰在冰处理通道内剧烈能量交换并吸收了尾焰的绝大部分热量，降温效果明显。
2、本实用新型连同空筒一并放入冷冻设备冷冻，空筒既能作为冷冻模具使用，又能承载冰芯完成尾焰处理，具有一物多用的优点。
3、本实用新型相邻空筒采用法兰连接，不仅使用方便，而且密封性能好，有效避免了尾焰从两节空筒之间的缝隙窜出。
4、本实用新型选用碱性水作为介质，碱性物质与发动机尾焰直接接触的过程中，碱性物质与尾焰中的固体粒子、氯化氢发生反应，提高尾焰的处理效率，避免固体粒子、氯化氢对环境造成污染，无害化处理效果显著。
5、本实用新型使用堵头临时封堵空筒，然后在空筒内装入介质，由于水冷冻成冰过程中膨胀，冰将堵头挤出空筒，自动实现空筒与堵头的分离。
6、本实用新型在空筒内放置芯棒，冷冻成型的冰芯形成处理通道，尾焰在处理通道内与冰芯剧烈能量交换。
7、发动机点火后，喷管喷射燃气射流尾焰时，尾焰直接进入小冰筒的处理通道，经锥冰筒的锥形通道后进入大冰筒的多个处理通道，尾焰在处理通道内不仅能够直接与冰芯接触，而且锥形通道迫使尾焰向多个处理通道分流，冰在超高温下迅速吸热分解、升华、蒸发，尾焰吸收冷量迅速降温，提高发动机尾焰的冷却效率。
附图说明
图1为发动机尾焰处理装置安装在地面上的结构示意图；
图2为空筒（小筒或大筒）的结构示意图（省略堵头）；
图3为小筒装介质后冷冻成冰筒的结构示意图；
图4为大筒装介质后冷冻成冰筒的结构示意图。
图中，1、空筒；11、小筒；12、锥筒；13、大筒；2、固定架；3、地面；4、连接结构；5、冰芯；6、处理通道。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。
参阅附图，本实用新型提供了一种发动机尾焰处理装置，其目的是先把介质连同空筒1一起冷冻成冰筒，再把多节冰筒连接成一体，接下来在一体的冰筒上安装固定架2，最后把固定架2安装在地面3上。发动机尾焰在冰处理通道6内剧烈能量交换，降温效果好。本实用新型的固定架2可以是任何结构的架子，本实用新型对架子的结构不做限制，只要能用来支撑冰筒即可。
发动机点火后，喷管喷射燃气射流尾焰时，尾焰直接进入小冰筒的处理通道6，经锥冰筒的锥形通道后进入大冰筒的多个处理通道6，尾焰在处理通道6内不仅能够直接与冰芯5接触，而且锥形通道迫使尾焰向多个处理通道6分流，冰在超高温下迅速吸热分解、升华、蒸发，尾焰吸收冷量迅速降温，提高发动机尾焰的冷却效率。
实施方式一：
本实施方式公开了一种发动机尾焰处理装置，如图1所示，包括N节空筒1和固定架2，用来处理发动机尾焰的介质装入空筒1后一并冷冻成冰筒；所有冰筒沿其轴向依次拼接，相邻冰筒以可拆卸的方式连接；先将固定架2安装在已拼接完成的冰筒上，再将固定架2固定在地面3上。
如图1所示，每个空筒1的两端各设一个连接结构4，该连接结构4裸露在空筒1的外侧，相邻空筒1或冰筒采用连接结构4连接。连接结构4为法兰盘。本实施方式相邻空筒1采用法兰连接，不仅使用方便，而且密封性能好，有效避免了尾焰从两节空筒1之间的缝隙窜出。
为了保证冰筒不被融化，本实施方式可以在空筒1的周围包覆保温材料，当然也可以将冰筒安装在低温空间，专门对低温空间降温处理来预防冰筒的融化。
本实施方式连同空筒1一并放入冷冻设备冷冻，空筒1既能作为冷冻模具使用，又能承载冰芯5完成尾焰处理，具有一物多用的优点。
本实施方式的介质为碱性水，该碱性水装入空筒1内冷冻成冰芯5，冰芯5与空筒1共同构成冰筒。冰既具有一定结构稳定性，又具有水的良好物理化学特性。尾焰在冰处理通道6内剧烈能量交换并吸收了尾焰的绝大部分热量，降温效果明显。本实施方式选用碱性水作为介质，碱性物质与发动机尾焰直接接触的过程中，碱性物质与尾焰中的固体粒子、氯化氢发生反应，提高尾焰的处理效率，避免固体粒子、氯化氢对环境造成污染，无害化处理效果显著。
实施方式二：
如图1和图2所示，图1省略芯棒，图2省略堵头，本实施方式公开了一种发动机尾焰处理装置，包括N节空筒1、固定架2、用于封堵空筒1两端的堵头，用来处理发动机尾焰的介质装入空筒1后一并冷冻成冰筒；所有冰筒沿其轴向依次拼接，相邻冰筒以可拆卸的方式连接；先将固定架2安装在已拼接完成的冰筒上，再将固定架2固定在地面3上。堵头与空筒1以可拆卸的方式连接。
芯棒可放置在空筒1的内腔并贯穿空筒1；空筒1内先放置芯棒再装入介质，接下来冷冻成冰筒，最后拆卸芯棒后才进行冰筒拼接；冰筒内的冰芯5具有处理通道6。优选芯棒的两端与堵头连接。
本实施方式连同空筒1一并放入冷冻设备冷冻，空筒1既能作为冷冻模具使用，又能承载冰芯5完成尾焰处理，具有一物多用的优点。
本实施方式使用堵头临时封堵空筒1，然后在空筒1内装入介质，由于水冷冻成冰过程中膨胀，冰将堵头挤出空筒1，自动实现空筒1与堵头的分离。
本实施方式使用堵头临时封堵空筒1，然后在空筒1内装入介质，由于水冷冻成冰过程中膨胀，冰将堵头挤出空筒1，自动实现空筒1与堵头的分离。本实施方式在空筒1内放置芯棒，冷冻成型的冰芯5形成处理通道6，尾焰在处理通道6内与冰芯5剧烈能量交换。
实施方式三：
在实施方式一和实施方式二公开方案的基础上，如图1所示，本实施方式优选N节空筒1由X节小筒11、Y节大筒13和N-X-Y节锥筒12组成，N-X-Y节锥筒12位于X节小筒11和Y节大筒13之间，X节小筒11拼接后连接在锥筒12的小端，Y节大筒13拼接后位于锥筒12的大端；其中，X＞1，Y＞1，N-X-Y≥1。
X节小筒11、Y节大筒13各自拼接完成后再分别安装至少一个固定架2，锥筒12悬空。
在实际应用中，优选X节小筒11和N-X-Y节锥筒12拼接成一体后安装固定架2。当然，也可以先把X节小筒11拼接成一体后安装固定架2，然后在X节小筒11上拼接N-X-Y节锥筒12。先拼接锥筒12然后安装支架与先安装支架再拼接小筒11相比，前者的锥筒12更容易实现拼接，即前者具有施工方便的优点。
如图1所示，在实际应用中，锥筒12可以为1节，也可以为2节甚至3节，考虑到锥筒12需具有完整的锥度，存在不易安装的缺陷，本实施方式优选锥筒12为1节。
请参阅图2-图4，图2为省略堵头和芯棒后空筒1（小筒11或大筒13）的结构示意图，图3为小筒11装介质后冷冻成冰筒的结构示意图，图4为大筒13装介质后冷冻成冰筒的结构示意图，在实际应用时，每节小筒11和每节锥筒12装入介质并冷冻后各具有一个处理通道6，每节大筒13装入介质并冷冻后具有多个处理通道6；锥筒12的处理通道6为锥形通道，该锥形通道的小端与小筒11的处理通道6顺接，锥形通道的大端在径截面的投影覆盖多个处理通道6在径截面的投影。
发动机点火后，喷管喷射燃气射流尾焰时，尾焰直接进入小冰筒的处理通道6，经锥冰筒的锥形通道后进入大冰筒的多个处理通道6，尾焰在处理通道6内不仅能够直接与冰芯5接触，而且锥形通道迫使尾焰向多个处理通道6分流，冰在超高温下迅速吸热分解、升华、蒸发，尾焰吸收冷量迅速降温，提高发动机尾焰的冷却效率。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
