專利名稱:大裝藥量煙火式氣體發(fā)生器的制作方法
所屬技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大裝藥量(數(shù)百克到數(shù)十千克)的煙火式氣體發(fā)生器。
技術(shù)背景以往的氣體發(fā)生器主要用于汽車安全氣囊裝置。其特點是燃速快，裝藥量小(一般只有幾克或幾十克)。大裝藥量的氣體發(fā)生器由于燃燒過程控制、高溫氣體冷卻等存在較大難度，國內(nèi)外罕有報道，但大裝藥量氣體發(fā)生器在水下沉物打撈、航空航天器回收著陸緩沖等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
目前，國內(nèi)外水下沉物打撈主要采用機(jī)械力打撈法，即通過打撈船用起吊鋼纜將水底沉物吊起。這種打撈方法普遍存在打撈設(shè)備造價高、更換周期比較長等缺點，已不能適應(yīng)各種打撈工作的需要，迫切需要新的打撈技術(shù)。
此外，近年英國和澳大利亞都相繼研制出用于水雷上浮的托舉袋，但都采用的是高壓氣瓶作為氣囊的氣源，重量較大，氣量有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種大裝藥量的煙火式氣體發(fā)生器，利用氣體發(fā)生劑燃燒產(chǎn)生的高壓氣體將其充入氣囊從而解決了將水底沉物浮起的技術(shù)問題。當(dāng)沉船的總荷載值超過打撈船的起吊能力較大時，可分別將幾個水下打撈氣囊放置在沉船兩弦側(cè)，在打撈船主起重鋼纜起吊受力時，氣體發(fā)生器點火向氣囊內(nèi)充氣，利用氣囊的浮力與打撈船主起重機(jī)的吊力所形成的合力將較大噸位的沉船打撈出水面。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在氣體發(fā)生器內(nèi)部，點火器、燃燒室、化學(xué)冷卻室、物理冷卻室、壓力緩沖室、排氣口依次軸向排布，燃燒室、化學(xué)冷卻室、物理冷卻室、壓力緩沖室之間用濾網(wǎng)隔開，燃燒室、化學(xué)冷卻室、物理冷卻室內(nèi)分別充滿氣體發(fā)生器、化學(xué)冷卻劑、物理冷卻劑。其工作方式為，首先通過有線或無線遙控方式將點火信號傳給點火器，點火器啟動對燃燒室內(nèi)的氣體發(fā)生劑藥柱底部點火，點燃后的氣體發(fā)生劑進(jìn)行層面燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體首先通過濾網(wǎng)進(jìn)入化學(xué)冷卻室，經(jīng)化學(xué)冷卻劑分解吸熱，大大降低了燃?xì)獾臏囟?，同時化學(xué)冷卻劑分解產(chǎn)生部分氣體，增加了氣體生成量。隨后氣體再通過濾網(wǎng)進(jìn)入物理冷卻室，通過物理冷卻劑的吸熱，高溫氣體得到進(jìn)一步降溫，同時濾去反應(yīng)產(chǎn)物中的固體殘渣，最后得到較純凈的低溫氣體。經(jīng)過冷卻的氣體通過壓力緩沖室，由排氣口充入氣囊。本發(fā)明中，整個殼體設(shè)計為可重復(fù)使用結(jié)構(gòu)，殼體材料可選用鋼材或其它高強(qiáng)度輕質(zhì)合金材料。
本發(fā)明的有益效果是(1)氣體產(chǎn)生于藥劑自身的化學(xué)反應(yīng)。氣體發(fā)生劑采用零氧平衡原則設(shè)計，藥劑本身含有可燃物和氧化劑，可在隔絕氧氣的條件下進(jìn)行反應(yīng)生成氣體。由于這一特點，裝置可以構(gòu)成密封的容器。同時煙火藥劑產(chǎn)氣量大，體積效率高，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的小型化和輕型化。
(2)煙火式氣體發(fā)生劑以固體形態(tài)存放，貯存和運輸中的安全性好，且儲藏時間長，點火啟動方便可靠。
(3)本發(fā)明可以在不同場合，如在水下、空中乃至太空等特殊環(huán)境下迅速提供大量氣體，這是空壓機(jī)等其它供氣方式難以實現(xiàn)的。



圖1氣體發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.點火器；2.端蓋；3.外殼；4.燃燒室(氣體發(fā)生劑)；5.濾網(wǎng)；6.化學(xué)冷卻室(化學(xué)冷卻劑)；7.物理冷卻室(物理冷卻劑)；8.壓力緩沖室；9.排氣口。
具體實施方式
在圖1中，點火器(1)、端蓋(2)、外殼(3)、燃燒室(4)、濾網(wǎng)(5)、化學(xué)冷卻室(6)、物理冷卻室(7)、壓力緩沖室(8)、排氣口(9)依次軸向排列組成煙火式氣體發(fā)生器。外殼(3)為圓筒型結(jié)構(gòu)，并采用焊接與銷釘連接相結(jié)合的加工工藝制造，以提高其耐壓能力。其端蓋(2)采用法蘭盤結(jié)構(gòu)，與圓筒狀外殼(3)通過螺栓連接，為保證氣體發(fā)生器的整體氣密性，連接處采用紫銅高溫高壓密封墊密封。點火器(1)可采用通用的電點火器，采用螺紋連接從端蓋軸心處插入至燃燒室(4)底部點火，使得燃燒室(4)內(nèi)氣體發(fā)生劑盡量沿軸向作層面燃燒，從而降低產(chǎn)氣速度和燃燒室(4)內(nèi)壓力。
燃燒室(4)、化學(xué)冷卻室(6)和物理冷卻室(7)串連排列于圓筒型外殼(3)內(nèi)，它們之間用濾網(wǎng)(5)隔開，濾網(wǎng)由多層24目不銹鋼和帶孔鋼板組成。燃燒室(4)內(nèi)裝填煙火氣體發(fā)生劑，可選用疊氮化鈉類氣體發(fā)生劑(疊氮化鈉60～80％，氧化物20～40％，外加燃速調(diào)節(jié)劑3％，粘結(jié)劑3％)或其它類型氣體發(fā)生劑。氣體發(fā)生劑產(chǎn)生的氣體無毒，無腐蝕性，符合大氣安全標(biāo)準(zhǔn)，且與周圍材料的相容性好?；瘜W(xué)冷卻室(6)內(nèi)裝填化學(xué)冷卻劑，選用粒狀碳酸鋅。物理冷卻室(7)內(nèi)裝填物理冷卻劑，選用球狀三氧化二鋁。物理冷卻室(7)后設(shè)置了一個壓力緩沖室，其長度范圍在10～20cm之間。排氣口(9)與外殼(3)采用焊接工藝連接，排氣口直徑10～20cm。
本發(fā)明中，整個氣體發(fā)生器都是密封的，在端面接口處都加有高溫高壓密封墊，因此發(fā)生器能夠在水下等特殊環(huán)境中安全可靠工作。
本發(fā)明中，整個殼體設(shè)計為可重復(fù)使用結(jié)構(gòu)，每次使用后將發(fā)生器殼體內(nèi)反應(yīng)物殘渣清理干凈，更換化學(xué)藥劑即可重復(fù)使用。殼體材料選用鋼材或其它高強(qiáng)度輕質(zhì)合金材料。
本發(fā)明中，輸出氣體的平均溫度低于100℃。
本發(fā)明中，氣體發(fā)生器尺寸和裝藥量可根據(jù)所需氣體量確定。如用于深水沉物打撈，則取決于打撈深度和被打撈沉物的重量。
權(quán)利要求
1.一種大裝藥量煙火式氣體發(fā)生器，其特征在于利用煙火式氣體發(fā)生劑燃燒產(chǎn)生的氣體工作，氣體充入氣囊從而使沉物從水底浮起。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煙火式氣體發(fā)生器，其特征在于包括燃燒室、化學(xué)冷卻室、物理冷卻室、點火器、濾網(wǎng)和外殼等部分組成，其中燃燒室、化學(xué)冷卻室和物理冷卻室呈軸向排列。裝藥量可達(dá)數(shù)百克到數(shù)十千克，產(chǎn)氣量為數(shù)十升至數(shù)十立方米。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煙火式氣體發(fā)生器，其特征在于化學(xué)冷卻室內(nèi)裝填的化學(xué)冷卻劑為粒狀碳酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煙火式氣體發(fā)生器，其特征在于物理冷卻室內(nèi)裝填的物理冷卻劑球狀三氧化二鋁。
專利摘要
本發(fā)明提供一種可以在水下工作的大裝藥量煙火式氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器由點火器、反應(yīng)器、化學(xué)冷卻器、物理冷卻器等部分構(gòu)成。其中反應(yīng)器內(nèi)裝填有煙火氣體發(fā)生劑，如疊氮化鈉類氣體發(fā)生劑疊氮化鈉60～80％，氧化物20～40％，外加燃速調(diào)節(jié)劑3％，粘結(jié)劑3％或其它類型氣體發(fā)生劑?；瘜W(xué)冷卻器內(nèi)裝填粒狀碳酸鹽。物理冷卻器內(nèi)裝填球狀三氧化二鋁。發(fā)明的煙火式氣體發(fā)生器結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便，具有裝藥量大、燃速較低、安全性和密封性好、輸出氣體溫度低等特點，適合用于水下沉物上浮和打撈，也可用于陸上或太空氣囊充氣、飛行器變軌、返回艙著陸等。
文檔編號F42B3/10GKCN1868788SQ200510071957
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月27日
發(fā)明者杜志明, 李暢, 趙林雙, 王宏社 申請人:北京理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan