一種水炮炮頭和高壓水炮的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開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，底部的內徑大于炮口內徑使得水炮炮頭的內部形成錐形的炮腔；炮腔是由拋物線段圍繞軸心旋轉360度后形成的旋轉體。相比于無炮頭結構和普通錐形炮口的水炮炮頭，從本實用新型的水炮炮頭流出的水束具有更優的水速分布，從而提高水炮射程。
【專利說明】
一種水炮炮頭和高壓水炮
技術領域
[0001] 本實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構。
【背景技術】
[0002] -般來說，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 用的水炮。現有技術下，消防用或艦船用的水炮其實不能稱為水炮而得稱為水槍。它通過高 功率的抽水機直接將水通過炮管發射，發射是連續的。這種水炮的問題主要在于，一是射程 不夠遠，二是運轉功率高。目前消防用的水炮射程為60米左右。而火災現場中，60米距離也 不一定能夠抵擋火焰的溫度，特別是在化工廠的火災中，化學物質劇烈燃燒，消防人員得站 在火場百米開外進行消防滅火工作。艦船用的水炮用于警務艦船在水域進行巡警時替代真 槍實炮。特別在一些有國際爭議的水域中，使用真槍實炮驅趕他國漁民，容易造成國際糾 紛。目前艦船用的水炮功率一般為1000W千瓦。由于功率過大，啟動水炮后，艦船也就無法提 供足夠的功率維持艦船移動。也就是說，啟用水炮的時候，艦船必須停止。而艦船開動時，水 炮沒有足夠的功率啟用。為此，采用壓縮空氣作為水炮的動力源逐漸得到發展。公開號為 CN103638622A的專利文獻公開了一種消防用的水炮。該消防用水炮通過壓縮空氣作為動力 源。盡管該專利文獻未公開水炮炮管部分的內容，但一般來說水炮炮管是必須的。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水束抵消空氣 正向阻力，而作用于各個部分，水束射程往往很短。

【發明內容】

[0003] 本實用新型所要解決的問題:優化水炮射出的水束形狀和速度，從而提高水炮射 程。
[0004] 為解決上述問題，本實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，底部的內徑大于炮口內徑使得水 炮炮頭的內部形成錐形的炮腔;炮腔是由曲線段圍繞軸心旋轉360度后形成的旋轉體。
[0006] 進一步，所述曲線段為拋物線段，所述拋物線段為拋物線
在A點（XA，yA)和8點（XB，yB)之間的曲線段，其中，y B > yA;炮腔是所述拋物線段圍繞X軸旋轉 360度形成的旋轉體。
[0007] 進一步，炮腔的腔壁上鋪設有疏水層;疏水層由疏水材料制成。
[0008] 進一步，所述疏水材料為聚四氟乙稀。
[0009] -種高壓水炮，包括水炮罐、儲氣罐、空氣壓縮機以及炮管和炮頭;水炮罐設有出 水管、進水口、進氣口和內管;進氣口位于水炮罐的頂部，并通過電磁閥與儲氣罐相連;儲氣 罐連接空氣壓縮機;水炮罐的進水口設有止回閥；出水管豎直設立于水炮罐的頂部，并通過 炮管方向調整機構連接炮管和炮頭；出水管通過內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] 進一步，該高壓水炮還包括蓄水箱;蓄水箱通過水栗和止回閥連接水炮罐。
[0011] 本實用新型的技術效果如下：相比于無炮頭結構和普通錐形炮口的水炮炮頭，從 本實用新型的水炮炮頭流出的水束具有更優的水速分布，從而提高水炮射程。
【附圖說明】
[0012] 圖1是炮頭安裝在炮管末端的結構示意圖。
[0013]圖2是炮頭以經過軸心的面作為截面的剖視圖。
[0014]圖3是炮物線段的坐標圖。
[0015]圖4是炮管和炮頭的剖視圖。
[0016]圖5是三種炮頭結構的流速分布圖。
[0017]圖6是高壓水炮的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
[0019] 實施例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即為本實施例的水炮炮頭。炮頭的底部221的內徑大于炮口 222內徑使得水炮炮頭的 內部形成錐形的炮腔223。炮腔223是由曲線段圍繞軸心旋轉360度后形成的旋轉體。也就是 在圖2中，以經過軸心的面為截面，在水炮炮頭的內壁224與截面相交線為曲線段，該圍繞軸 心0旋轉360度后形成的旋轉體即為炮腔223。此外，為節約材料，該炮頭的外周225與截面相 交線也為曲線段。本實施例中，該曲線段為拋物線段，也即，拋物線上的一段。如圖3所示，A 點(xA，yA)和B點(xB，yB)是以圖2中的軸心0為X軸構建笛卡爾平面坐標上的點，其中A點是圖 2中內壁224與截面相交形成的曲線段位于炮口 222處的端點;B點是圖2中內壁224與截面相 交形成的曲線段位于底部221處的端點，A和B之間的拋物線段即為內壁224與截面相交形成 的曲線段。也就是，炮腔223是A和B之間的拋物線段圍繞X軸旋轉360度后形成的旋轉體。顯 而易嘰他，i文里A點和R點的坐標滿足：y B > y a。該經過A和B的拋物線滿足方程：
限據該方程可以得知，A為拋物線的極點，A的切線C 干仃tX雅。此外，本買施例中，為減少炮頭內壁224與水流的阻尼，炮腔223的腔壁上鋪設有 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 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 構陣列碳納米管膜。本實施例中，疏水材料優選為聚四氟乙烯。
[0021] 圖4是本實施例炮管21和炮頭22的剖視圖。炮管21由外管211和內管212組成。內管 212架設在外管211的管腔內，內管212的內徑大于炮頭22的炮口222的內徑。內管212的內徑 也即為炮管21的內徑。由此產生的效果是高速水流從炮管21射出后，進入炮腔223,由于內 管212的內徑大于炮頭22的炮口 222的內徑，經過炮腔223的水流必然被炮頭22的內壁壓縮， 使得水流加速。由于本實施例的這種結構，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L為無炮頭情形下的流速 分布圖，曲線M為普通錐形炮口的流速分布圖，曲線N為本實施例的流速分布圖。曲線L顯示， 無炮頭情形下，水流在炮管中流動，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致流速下降，由此使得水束呈現中間高，邊緣低的情形。曲線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M和N顯示效果差不多，但 這里沒有表現徑向流速。在普通錐形炮口之下，內壓產生徑向流速，該徑向流速遠遠大于本 實施例的結構，根據實際測試效果顯示，相比于普通錐形炮口，本實施例可增加5%~20% 的射程。普通錐形炮口比本實施例通常具有20%以上的面中面積，由此可見，普通錐形炮口 導致水束發散。另一方面假如不考慮水束在中央和邊緣的流速分布，整體流速分布假設相 同，由于炮腔223是由拋物線段圍繞軸心旋轉360度后形成的旋轉體，在炮腔223中，水流流 速的增加呈現線性。而普通錐形炮口，正比于行進距離的平方。
[0022] 實施例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、儲氣罐41、空氣壓縮機 42、蓄水箱3以及炮管21和炮頭22。水炮罐1用于放置發射后成為水炮的水，通過支撐架11豎 直安裝在地面或底座上。儲氣罐41用于存儲高壓壓縮空氣，與空氣壓縮機42相連。空氣壓縮 機42將大氣中的空氣壓縮后成為高壓壓縮空氣，通過管道送入儲氣罐41。儲氣罐41通過電 磁閥43與水炮罐1相連。當電磁閥43打開后，儲氣罐41內的高壓壓縮空氣沖入水炮罐1內，將 水炮罐1內的水壓出水炮罐1形成水炮，通過出水口發射。水炮罐1平時存儲在蓄水箱3內。蓄 水箱3通過水栗31和止回閥32與水炮罐1相連。當水炮罐1需要水時，蓄水箱3內的水通過水 栗31經止回閥32栗入水炮罐1內。水炮罐1設有出水管12。水炮罐1的出水管12通過炮管方向 調整機構5連接炮管21和炮頭22。經出水管12發射的水炮通過炮管方向調整機構5進行方向 調整后最終通過炮管21和炮頭22射向目標。炮頭22是安裝在炮管21末端的機構，即為本實 施例1的水炮炮頭。如圖4所示，炮管21的內徑，也即內管212的內徑大于炮頭22的炮口 222的 內徑。
[0024]需要說明的是，本實施例的蓄水箱3在那些具有充足水源的場合是不必要的。水炮 罐1可以通過水栗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。
【主權項】
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) 的內徑大于炮口（ 222)內徑使得水炮炮頭的內部形成錐形的炮腔(223);炮腔（223)是由曲 線段圍繞軸屯、旋轉360度后形成的旋轉體。2. 如權利要求1所述的水炮炮頭，其特征在于，所述曲線段為拋物線段，所述拋物線段 為拋物續在A點（XA，yA)和B點（邱，ye)之間的曲線段，其 中，ye > yA;炮腔（13)是所述拋物線段圍繞X軸旋轉360度形成的旋轉體。3. 如權利要求1所述的水炮炮頭，其特征在于，炮腔（223)的腔壁上鋪設有疏水層 (226);疏水層(226)由疏水材料制成。4. 如權利要求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)、儲氣罐(41)、空氣壓縮機(42) W及炮管 (21)和炮頭(22);水炮罐(1)設有出水管（12)、進水口（13)、進氣口（14)和內管（15);進氣口 (14)位于水炮罐（1)的頂部，并通過電磁閥(43)與儲氣罐(41)相連;儲氣罐(41)連接空氣壓 縮機(42);水炮罐（1)的進水口（13)設有止回閥（32);出水管（12)豎直設立于水炮罐（1)的 頂部，并通過炮管方向調整機構(5)連接炮管(21)和炮頭(22);出水管（12)通過內管（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，是如權利要求1或2或3或4所 述的水炮炮頭;炮管(21)的內徑大于炮頭(22)的炮口的內徑。6. 如權利要求5所述的高壓水炮，其特征在于，還包括蓄水箱（3);蓄水箱(3)通過水累 (31)和止回閥（32)連接水炮罐(1)。
【文檔編號】A62C31/00GK205598486SQ201620405713
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】戴國俊
【申請人】江蘇恒達動力科技發展股份有限公司