一種水炮炮頭和高壓水炮的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種水炮炮頭和高壓水炮。其中水炮炮頭包括與炮管相連的底部和炮口，底部的內(nèi)徑大于炮口內(nèi)徑使得水炮炮頭的內(nèi)部形成錐形的炮腔；炮腔是由拋物線(xiàn)段圍繞軸心旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體。相比于無(wú)炮頭結(jié)構(gòu)和普通錐形炮口的水炮炮頭，從本實(shí)用新型的水炮炮頭流出的水束具有更優(yōu)的水速分布，從而提高水炮射程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種水炮炮頭和高壓水炮
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及消防用或艦船用的水炮，特別涉及水炮炮管部分的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] -般來(lái)說(shuō)，水炮分為兩種:第一種是消防用或艦船用的水炮;第二種是噴泉等娛樂(lè) 用的水炮。現(xiàn)有技術(shù)下，消防用或艦船用的水炮其實(shí)不能稱(chēng)為水炮而得稱(chēng)為水槍。它通過(guò)高 功率的抽水機(jī)直接將水通過(guò)炮管發(fā)射，發(fā)射是連續(xù)的。這種水炮的問(wèn)題主要在于，一是射程 不夠遠(yuǎn)，二是運(yùn)轉(zhuǎn)功率高。目前消防用的水炮射程為60米左右。而火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中，60米距離也 不一定能夠抵擋火焰的溫度，特別是在化工廠(chǎng)的火災(zāi)中，化學(xué)物質(zhì)劇烈燃燒，消防人員得站 在火場(chǎng)百米開(kāi)外進(jìn)行消防滅火工作。艦船用的水炮用于警務(wù)艦船在水域進(jìn)行巡警時(shí)替代真 槍實(shí)炮。特別在一些有國(guó)際爭(zhēng)議的水域中，使用真槍實(shí)炮驅(qū)趕他國(guó)漁民，容易造成國(guó)際糾 紛。目前艦船用的水炮功率一般為1000W千瓦。由于功率過(guò)大，啟動(dòng)水炮后，艦船也就無(wú)法提 供足夠的功率維持艦船移動(dòng)。也就是說(shuō)，啟用水炮的時(shí)候，艦船必須停止。而艦船開(kāi)動(dòng)時(shí)，水 炮沒(méi)有足夠的功率啟用。為此，采用壓縮空氣作為水炮的動(dòng)力源逐漸得到發(fā)展。公開(kāi)號(hào)為 CN103638622A的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種消防用的水炮。該消防用水炮通過(guò)壓縮空氣作為動(dòng)力 源。盡管該專(zhuān)利文獻(xiàn)未公開(kāi)水炮炮管部分的內(nèi)容，但一般來(lái)說(shuō)水炮炮管是必須的。從炮管射 出的水束的射程很大程度上依賴(lài)于，水束自身的形狀。如果水束集中，空氣正向的阻力只能 作用于水束前端的水，空氣正向阻力無(wú)法直接作用于水束中間端，只能在水束表層形成摩 擦阻力，由此使得水束的射程最大化。但假如水束分散，水束前端不能為這個(gè)水束抵消空氣 正向阻力，而作用于各個(gè)部分，水束射程往往很短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題:優(yōu)化水炮射出的水束形狀和速度，從而提高水炮射 程。
[0004] 為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的方案如下：
[0005] -種水炮炮頭，包括與炮管相連的底部和炮口，底部的內(nèi)徑大于炮口內(nèi)徑使得水 炮炮頭的內(nèi)部形成錐形的炮腔;炮腔是由曲線(xiàn)段圍繞軸心旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體。
[0006] 進(jìn)一步，所述曲線(xiàn)段為拋物線(xiàn)段，所述拋物線(xiàn)段為拋物線(xiàn)
在A(yíng)點(diǎn)（XA，yA)和8點(diǎn)（XB，yB)之間的曲線(xiàn)段，其中，y B > yA;炮腔是所述拋物線(xiàn)段圍繞X軸旋轉(zhuǎn) 360度形成的旋轉(zhuǎn)體。
[0007] 進(jìn)一步，炮腔的腔壁上鋪設(shè)有疏水層;疏水層由疏水材料制成。
[0008] 進(jìn)一步，所述疏水材料為聚四氟乙稀。
[0009] -種高壓水炮，包括水炮罐、儲(chǔ)氣罐、空氣壓縮機(jī)以及炮管和炮頭;水炮罐設(shè)有出 水管、進(jìn)水口、進(jìn)氣口和內(nèi)管;進(jìn)氣口位于水炮罐的頂部，并通過(guò)電磁閥與儲(chǔ)氣罐相連;儲(chǔ)氣 罐連接空氣壓縮機(jī);水炮罐的進(jìn)水口設(shè)有止回閥；出水管豎直設(shè)立于水炮罐的頂部，并通過(guò) 炮管方向調(diào)整機(jī)構(gòu)連接炮管和炮頭；出水管通過(guò)內(nèi)管伸入至水炮罐的罐腔底部;炮頭安裝 在炮管的末端，是上述的水炮炮頭。
[0010] 進(jìn)一步，該高壓水炮還包括蓄水箱;蓄水箱通過(guò)水栗和止回閥連接水炮罐。
[0011] 本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下：相比于無(wú)炮頭結(jié)構(gòu)和普通錐形炮口的水炮炮頭，從 本實(shí)用新型的水炮炮頭流出的水束具有更優(yōu)的水速分布，從而提高水炮射程。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是炮頭安裝在炮管末端的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是炮頭以經(jīng)過(guò)軸心的面作為截面的剖視圖。
[0014]圖3是炮物線(xiàn)段的坐標(biāo)圖。
[0015]圖4是炮管和炮頭的剖視圖。
[0016]圖5是三種炮頭結(jié)構(gòu)的流速分布圖。
[0017]圖6是高壓水炮的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019] 實(shí)施例1
[0020] 如圖1、圖2所示，一種水炮炮頭，包括與炮管21相連的底部221和炮口 222。圖1中的 炮頭22即為本實(shí)施例的水炮炮頭。炮頭的底部221的內(nèi)徑大于炮口 222內(nèi)徑使得水炮炮頭的 內(nèi)部形成錐形的炮腔223。炮腔223是由曲線(xiàn)段圍繞軸心旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體。也就是 在圖2中，以經(jīng)過(guò)軸心的面為截面，在水炮炮頭的內(nèi)壁224與截面相交線(xiàn)為曲線(xiàn)段，該圍繞軸 心0旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體即為炮腔223。此外，為節(jié)約材料，該炮頭的外周225與截面相 交線(xiàn)也為曲線(xiàn)段。本實(shí)施例中，該曲線(xiàn)段為拋物線(xiàn)段，也即，拋物線(xiàn)上的一段。如圖3所示，A 點(diǎn)(xA，yA)和B點(diǎn)(xB，yB)是以圖2中的軸心0為X軸構(gòu)建笛卡爾平面坐標(biāo)上的點(diǎn)，其中A點(diǎn)是圖 2中內(nèi)壁224與截面相交形成的曲線(xiàn)段位于炮口 222處的端點(diǎn);B點(diǎn)是圖2中內(nèi)壁224與截面相 交形成的曲線(xiàn)段位于底部221處的端點(diǎn)，A和B之間的拋物線(xiàn)段即為內(nèi)壁224與截面相交形成 的曲線(xiàn)段。也就是，炮腔223是A和B之間的拋物線(xiàn)段圍繞X軸旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體。顯 而易嘰他，i文里A點(diǎn)和R點(diǎn)的坐標(biāo)滿(mǎn)足：y B > y a。該經(jīng)過(guò)A和B的拋物線(xiàn)滿(mǎn)足方程：
限據(jù)該方程可以得知，A為拋物線(xiàn)的極點(diǎn)，A的切線(xiàn)C 干仃tX雅。此外，本買(mǎi)施例中，為減少炮頭內(nèi)壁224與水流的阻尼，炮腔223的腔壁上鋪設(shè)有 疏水層226。疏水層226由疏水材料制成。。疏水材料是指那些具有與丞互相排斥的物理性質(zhì) 的材料，用于減少炮管管壁作用在水流上的阻力。疏水材料很多，比如聚四氟乙烯、柱狀結(jié) 構(gòu)陣列碳納米管膜。本實(shí)施例中，疏水材料優(yōu)選為聚四氟乙烯。
[0021] 圖4是本實(shí)施例炮管21和炮頭22的剖視圖。炮管21由外管211和內(nèi)管212組成。內(nèi)管 212架設(shè)在外管211的管腔內(nèi)，內(nèi)管212的內(nèi)徑大于炮頭22的炮口222的內(nèi)徑。內(nèi)管212的內(nèi)徑 也即為炮管21的內(nèi)徑。由此產(chǎn)生的效果是高速水流從炮管21射出后，進(jìn)入炮腔223,由于內(nèi) 管212的內(nèi)徑大于炮頭22的炮口 222的內(nèi)徑，經(jīng)過(guò)炮腔223的水流必然被炮頭22的內(nèi)壁壓縮， 使得水流加速。由于本實(shí)施例的這種結(jié)構(gòu)，使得出炮口 222后的水束具有良好的速度分布和 流向分布。圖5是三種情形下出炮口水束的流速分布圖，其中，曲線(xiàn)L為無(wú)炮頭情形下的流速 分布圖，曲線(xiàn)M為普通錐形炮口的流速分布圖，曲線(xiàn)N為本實(shí)施例的流速分布圖。曲線(xiàn)L顯示， 無(wú)炮頭情形下，水流在炮管中流動(dòng)，使得水流中間部分的流速最快，而與管壁接觸的部分由 于受到管壁的阻尼導(dǎo)致流速下降，由此使得水束呈現(xiàn)中間高，邊緣低的情形。曲線(xiàn)M和N顯示 加入炮頭后，流速分布改善，中間和邊緣的流速差減少。雖然曲線(xiàn)M和N顯示效果差不多，但 這里沒(méi)有表現(xiàn)徑向流速。在普通錐形炮口之下，內(nèi)壓產(chǎn)生徑向流速，該徑向流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本 實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際測(cè)試效果顯示，相比于普通錐形炮口，本實(shí)施例可增加5%~20% 的射程。普通錐形炮口比本實(shí)施例通常具有20%以上的面中面積，由此可見(jiàn)，普通錐形炮口 導(dǎo)致水束發(fā)散。另一方面假如不考慮水束在中央和邊緣的流速分布，整體流速分布假設(shè)相 同，由于炮腔223是由拋物線(xiàn)段圍繞軸心旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體，在炮腔223中，水流流 速的增加呈現(xiàn)線(xiàn)性。而普通錐形炮口，正比于行進(jìn)距離的平方。
[0022] 實(shí)施例2
[0023] 一種高壓水炮，如圖3所示，用于消防或艦艇，包括水炮罐1、儲(chǔ)氣罐41、空氣壓縮機(jī) 42、蓄水箱3以及炮管21和炮頭22。水炮罐1用于放置發(fā)射后成為水炮的水，通過(guò)支撐架11豎 直安裝在地面或底座上。儲(chǔ)氣罐41用于存儲(chǔ)高壓壓縮空氣，與空氣壓縮機(jī)42相連?？諝鈮嚎s 機(jī)42將大氣中的空氣壓縮后成為高壓壓縮空氣，通過(guò)管道送入儲(chǔ)氣罐41。儲(chǔ)氣罐41通過(guò)電 磁閥43與水炮罐1相連。當(dāng)電磁閥43打開(kāi)后，儲(chǔ)氣罐41內(nèi)的高壓壓縮空氣沖入水炮罐1內(nèi)，將 水炮罐1內(nèi)的水壓出水炮罐1形成水炮，通過(guò)出水口發(fā)射。水炮罐1平時(shí)存儲(chǔ)在蓄水箱3內(nèi)。蓄 水箱3通過(guò)水栗31和止回閥32與水炮罐1相連。當(dāng)水炮罐1需要水時(shí)，蓄水箱3內(nèi)的水通過(guò)水 栗31經(jīng)止回閥32栗入水炮罐1內(nèi)。水炮罐1設(shè)有出水管12。水炮罐1的出水管12通過(guò)炮管方向 調(diào)整機(jī)構(gòu)5連接炮管21和炮頭22。經(jīng)出水管12發(fā)射的水炮通過(guò)炮管方向調(diào)整機(jī)構(gòu)5進(jìn)行方向 調(diào)整后最終通過(guò)炮管21和炮頭22射向目標(biāo)。炮頭22是安裝在炮管21末端的機(jī)構(gòu)，即為本實(shí) 施例1的水炮炮頭。如圖4所示，炮管21的內(nèi)徑，也即內(nèi)管212的內(nèi)徑大于炮頭22的炮口 222的 內(nèi)徑。
[0024]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例的蓄水箱3在那些具有充足水源的場(chǎng)合是不必要的。水炮 罐1可以通過(guò)水栗31和止回閥32從提供水源的池塘或江河中獲得水炮需要的供水。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水炮炮頭，包括與炮管相連的底部(221)和炮口（222)，其特征在于，底部（221) 的內(nèi)徑大于炮口（ 222)內(nèi)徑使得水炮炮頭的內(nèi)部形成錐形的炮腔(223);炮腔（223)是由曲 線(xiàn)段圍繞軸屯、旋轉(zhuǎn)360度后形成的旋轉(zhuǎn)體。2. 如權(quán)利要求1所述的水炮炮頭，其特征在于，所述曲線(xiàn)段為拋物線(xiàn)段，所述拋物線(xiàn)段 為拋物續(xù)在A(yíng)點(diǎn)（XA，yA)和B點(diǎn)（邱，ye)之間的曲線(xiàn)段，其 中，ye > yA;炮腔（13)是所述拋物線(xiàn)段圍繞X軸旋轉(zhuǎn)360度形成的旋轉(zhuǎn)體。3. 如權(quán)利要求1所述的水炮炮頭，其特征在于，炮腔（223)的腔壁上鋪設(shè)有疏水層 (226);疏水層(226)由疏水材料制成。4. 如權(quán)利要求3所述的水炮炮頭，其特征在于，所述疏水材料為聚四氣乙締。5. -種高壓水炮，其特征在于，包括水炮罐（1)、儲(chǔ)氣罐(41)、空氣壓縮機(jī)(42) W及炮管 (21)和炮頭(22);水炮罐(1)設(shè)有出水管（12)、進(jìn)水口（13)、進(jìn)氣口（14)和內(nèi)管（15);進(jìn)氣口 (14)位于水炮罐（1)的頂部，并通過(guò)電磁閥(43)與儲(chǔ)氣罐(41)相連;儲(chǔ)氣罐(41)連接空氣壓 縮機(jī)(42);水炮罐（1)的進(jìn)水口（13)設(shè)有止回閥（32);出水管（12)豎直設(shè)立于水炮罐（1)的 頂部，并通過(guò)炮管方向調(diào)整機(jī)構(gòu)(5)連接炮管(21)和炮頭(22);出水管（12)通過(guò)內(nèi)管（15)伸 入至水炮罐(1)的罐腔底部;炮頭(22)安裝在炮管(21)的末端，是如權(quán)利要求1或2或3或4所 述的水炮炮頭;炮管(21)的內(nèi)徑大于炮頭(22)的炮口的內(nèi)徑。6. 如權(quán)利要求5所述的高壓水炮，其特征在于，還包括蓄水箱（3);蓄水箱(3)通過(guò)水累 (31)和止回閥（32)連接水炮罐(1)。
【文檔編號(hào)】A62C31/00GK205598486SQ201620405713
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】戴國(guó)俊
【申請(qǐng)人】江蘇恒達(dá)動(dòng)力科技發(fā)展股份有限公司