CN103678879B - 一种输送管载荷分析方法 - Google Patents

一种输送管载荷分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103678879B
CN103678879B CN201310577144.9A CN201310577144A CN103678879B CN 103678879 B CN103678879 B CN 103678879B CN 201310577144 A CN201310577144 A CN 201310577144A CN 103678879 B CN103678879 B CN 103678879B
Authority
CN
China
Prior art keywords
conveying pipe
back segment
leading portion
corrugated tube
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310577144.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103678879A (zh
Inventor
唐文
许光
贺启林
刘春生
欧阳芙
周浩洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering
Original Assignee
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Launch Vehicle Technology CALT, Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering filed Critical China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Priority to CN201310577144.9A priority Critical patent/CN103678879B/zh
Publication of CN103678879A publication Critical patent/CN103678879A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103678879B publication Critical patent/CN103678879B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

一种输送管载荷分析方法，本发明由任务剖面划分、输送管结构剖分、输送管前段和后段载荷计算、输送管前段和后段对接处载荷计算组成，首先将输送管任务剖面划分为装配、气检、燃料加注、射前增压、飞行五个工况，将输送管结构剖分为前段、后段，对输送管施加各工况下的内压和补偿位移，根据输送管中波纹管的刚度计算输送管载荷，所述的载荷包括轴向力、径向力和弯矩。

Description

一种输送管载荷分析方法
技术领域
本发明涉及一种输送管载荷分析方法，特别是涉及一种适用于输送管的载荷分析技术，属于运载火箭力学环境技术领域。
背景技术
在研火箭推力的提升往往意味着输送管路内径及工作压力均较常规型号增大，最直接的影响是输送管对接口处，如贮箱底、发动机的载荷将按平方关系提升，反之管路也将受到反作用力，因此在贮箱、发动机及管路设计时，载荷已成为关键输入条件，必须根据载荷进行设计校核，否则载荷比较大时，很可能导致贮箱、发动机及管路破坏或者密封失效。
输送管载荷计算时的典型问题是：管路内具有内压载荷及位移载荷时，管路两端所具有的支反力分别是多少？目前为了回答这一问题，需要借助有限元软件进行数值计算，由于管路一般具有波纹管等补偿元件，有限元建模及计算费时费力，因此需要一种简洁有效的分析方法。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种输送管的载荷分析方法，本方法通过输送管载荷分析，提高了载荷设计分析的效率，进而避免了贮箱、发动机及管路破坏或者密封失效。
本发明的技术解决方案是：
一种适用于输送管的载荷分析方法，输送管由液氧箱后底，穿过煤油箱后与发动机连接，在煤油箱后底处固定连接；包括步骤如下：
（1）将输送管按照任务剖面划分为不同的工况，所述的工况包括装配工况、气检工况、加注工况、射前增压工况、飞行工况；
（2）根据输送管与贮箱的连接方式将输送管划分为输送管前段和输送管后段；液氧箱后底到煤油箱后底为输送管前段；煤油箱后底到发动机为输送管后段；
（3）对输送管施加步骤（1）中各工况下的内压和补偿位移，并分别计算输送管前段载荷和输送管后段载荷，所述的载荷包括轴向力、径向力和弯矩；
（4）根据步骤（3）中计算得到的各工况下输送管前段和后段载荷计算出各工况下输送管前段和输送管后段对接处载荷。
所述的输送管内部含有波纹管。
所述的轴向力包括输送管前段对氧箱后底法兰轴向力、输送管后段对煤油箱后底法兰轴向力和输送管后段对发动机氧泵端轴向力；所述的径向力包括输送管前段对氧箱后底法兰径向力、输送管后段对煤油箱后底法兰径向力和输送管后段对发动机氧泵端径向力；所述弯矩包括输送管前段对氧箱后底法兰弯矩、输送管后段对煤油箱后底法兰弯矩和输送管后段对发动机氧泵端弯矩。
所述步骤（3）中输送管前段载荷计算包括如下步骤：
（a）输送管前段对氧箱后底法兰轴向力Fxq满足：
Fxq=F1q-F2q
其中，F1q输送管前段波纹管受内压所产生的轴向推力
F2q为输送管前段波纹管补偿轴向位移所产生的轴向力F2q=KxqΔxq；
Dmq为输送管前段波纹管平均外径；
dq为输送管前段波纹管内径；
Pq为输送管前段波纹管最大工作压力；
Kxq为输送管前段波纹管轴向刚度；
Δxq为输送管前段轴向补偿量；
（b）输送管前段对氧箱后底法兰径向力Fyq满足：
Fyq=KyqΔyq
其中：Kyq为输送管前段波纹管径向刚度；
Δyq为输送管前段径向补偿量；
（c）输送管前段对氧箱后底法兰弯矩Mq满足：
Mq=FyqLq
其中，Lq为输送管前段波纹管中点到氧箱后底法兰距离。
所述步骤（3）中输送管后段载荷计算包括如下步骤：
（a）输送管后段对煤油箱后底法兰轴向力Fxh满足：
Fxh=(F1h-F2h)
其中：F1h为输送管后段波纹管受内压所产生的轴向推力
F2h为输送管后段波纹管补偿轴向位移所产生的轴向力F2h=KxhΔxh；
Dmh为输送管后段波纹管平均外径；
dh为输送管后段波纹管内径；
Ph为输送管后段波纹管最大工作压力；
Kxh为输送管后段波纹管轴向刚度；
Δxh为输送管后段轴向补偿量；
（b）输送管后段对煤油箱后底法兰径向力Fyh满足：
Fyh=KyhΔyh
其中：
Kyh为输送管后段波纹管径向刚度；
Δyh为输送管后段径向补偿量；
（c）输送管后段对煤油箱后底法兰弯矩Mh满足：
Mh=FyhLh
其中，Lh为输送管后段波纹管中点到煤油箱后底法兰距离；
（d）输送管后段对发动机氧泵端轴向力Fxf满足：
Fxf=F2h-F1h
（e）输送管后段对发动机氧泵端径向力Fyf满足：
Fyf=Fyh
（f）输送管后段对发动机氧泵端弯矩Mf满足：
Mf=FyfLf
其中：Lf为输送管后段波纹管中点到发动机氧泵端距离。
所述步骤（4）中输送管前段和后段对接处载荷计算方法如下：
输送管前段和后段对接处载荷，即指输送管对煤油箱后底处载荷满足：
Fx=Fxh-Fxq
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明提供了一种输送管载荷计算的工程方法，对输送管按照前段、后段划分，将复杂结构转化为了简单结构，通过输入波纹管刚度、内压及位移，即可计算出各工况下的输送管载荷，避免了有限元方法的繁琐和复杂，可运用该方法指导贮箱、发动机及管路设计。
附图说明
图1为本发明输送管结构图；
图2为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
如图1所示，本发明所指的输送管结构为由氧箱后底引出，穿过煤油箱后与发动机连接。输送管在煤油箱后底处有一固定点，从氧箱底至煤油箱后底为输送管前段，从煤油箱后底至发动机为输送管后段，输送管前段及后段上均装备有波纹管。
如图2所示，本发明一种适用于输送管的载荷分析方法，输送管由液氧箱后底，穿过煤油箱后与发动机连接，在煤油箱后底处固定连接；包括步骤如下：
（1）将输送管按照任务剖面划分为不同的工况，所述的工况包括装配工况、气检工况、加注工况、射前增压工况、飞行工况；输送管内部含有波纹管。
（2）根据输送管与贮箱的连接方式将输送管划分为输送管前段和输送管后段；液氧箱后底到煤油箱后底为输送管前段；煤油箱后底到发动机为输送管后段；
（3）对输送管施加步骤（1）中各工况下的内压和补偿位移，并分别计算输送管前段载荷和输送管后段载荷，所述的载荷包括轴向力、径向力和弯矩；轴向力包括输送管前段对氧箱后底法兰轴向力、输送管后段对煤油箱后底法兰轴向力和输送管后段对发动机氧泵端轴向力；径向力包括输送管前段对氧箱后底法兰径向力、输送管后段对煤油箱后底法兰径向力和输送管后段对发动机氧泵端径向力；弯矩包括输送管前段对氧箱后底法兰弯矩、输送管后段对煤油箱后底法兰弯矩和输送管后段对发动机氧泵端弯矩。
（4）根据步骤（3）中计算得到的各工况下输送管前段和后段载荷计算出各工况下输送管前段和输送管后段对接处载荷。
步骤（3）中输送管前段载荷计算包括如下步骤：
（a）输送管前段对氧箱后底法兰轴向力Fxq满足：
Fxq=F1q-F2q
其中，F1q输送管前段波纹管受内压所产生的轴向推力
F2q为输送管前段波纹管补偿轴向位移所产生的轴向力F2q=KxqΔxq；
Dmq为输送管前段波纹管平均外径（mm）；
dq为输送管前段波纹管内径（mm）；
Pq为输送管前段波纹管最大工作压力（MPa）；
Kxq为输送管前段波纹管轴向刚度（N/mm）；
Δxq为输送管前段轴向补偿量（mm）；
（b）输送管前段对氧箱后底法兰径向力Fyq满足：
Fyq=KyqΔyq
其中：Kyq为输送管前段波纹管径向刚度（N/mm）；
Δyq为输送管前段径向补偿量（mm）；
（c）输送管前段对氧箱后底法兰弯矩Mq满足：
Mq=FyqLq
其中，Lq为输送管前段波纹管中点到氧箱后底法兰距离（m）。
步骤（3）中输送管后段载荷计算包括如下步骤：
（a）输送管后段对煤油箱后底法兰轴向力Fxh满足：
Fxh=(F1h-F2h)
其中：F1h为输送管后段波纹管受内压所产生的轴向推力
F2h为输送管后段波纹管补偿轴向位移所产生的轴向力F2h=KxhΔxh；
Dmh为输送管后段波纹管平均外径（mm）；
dh为输送管后段波纹管内径（mm）；
Ph为输送管后段波纹管最大工作压力（MPa）；
Kxh为输送管后段波纹管轴向刚度；
Δxh为输送管后段轴向补偿量；
输送管后段对煤油箱后底法兰径向力Fyh满足：
Fyh=KyhΔyh
其中：
Kyh为输送管后段波纹管径向刚度；
Δyh为输送管后段径向补偿量；
（c）输送管后段对煤油箱后底法兰弯矩Mh满足：
Mh=FyhLh
其中，Lh为输送管后段波纹管中点到煤油箱后底法兰距离（m）。
（d）输送管后段对发动机氧泵端轴向力Fxf满足：
Fxf=F2h-F1h
（e）输送管后段对发动机氧泵端径向力Fyf满足：
Fyf=Fyh
（f）输送管后段对发动机氧泵端弯矩Mf满足：
Mf=FyfLf
其中：Lf为输送管后段波纹管中点到发动机氧泵端距离（m）。
步骤（4）中输送管前段和后段对接处载荷计算方法如下：
输送管前段和后段对接处载荷，即指输送管对煤油箱后底处载荷满足：
Fx=Fxh-Fxq
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种输送管载荷分析方法，其特征在于步骤如下：
(1)将输送管按照任务剖面划分为不同的工况，所述的工况包括装配工况、气检工况、加注工况、射前增压工况、飞行工况；
(2)根据输送管与贮箱的连接方式将输送管划分为输送管前段和输送管后段；液氧箱后底到煤油箱后底为输送管前段；煤油箱后底到发动机为输送管后段；
(3)对输送管施加步骤(1)中各工况下的内压和补偿位移，并分别计算输送管前段载荷和输送管后段载荷，所述的载荷包括轴向力、径向力和弯矩；
(4)根据步骤(3)中计算得到的各工况下输送管前段和后段载荷计算出各工况下输送管前段和输送管后段对接处载荷。
2.根据权利要求1所述的一种输送管载荷分析方法，其特征在于：所述的输送管内部含有波纹管。
3.根据权利要求1所述的一种输送管载荷分析方法，其特征在于：所述的轴向力包括输送管前段对液氧箱后底法兰轴向力、输送管后段对煤油箱后底法兰轴向力和输送管后段对发动机氧泵端轴向力；所述的径向力包括输送管前段对液氧箱后底法兰径向力、输送管后段对煤油箱后底法兰径向力和输送管后段对发动机氧泵端径向力；所述弯矩包括输送管前段对液氧箱后底法兰弯矩、输送管后段对煤油箱后底法兰弯矩和输送管后段对发动机氧泵端弯矩。
4.根据权利要求1所述的一种输送管载荷分析方法，其特征在于：所述步骤(3)中输送管前段载荷计算包括如下步骤：
(a)输送管前段对液氧箱后底法兰轴向力Fxq满足：
Fxq＝F1q-F2q
其中，F1q输送管前段波纹管受内压所产生的轴向推力
F2q为输送管前段波纹管补偿轴向位移所产生的轴向力F2q＝KxqΔxq；
Dmq为输送管前段波纹管平均外径；
dq为输送管前段波纹管内径；
Pq为输送管前段波纹管最大工作压力；
Kxq为输送管前段波纹管轴向刚度；
Δxq为输送管前段轴向补偿量；
(b)输送管前段对液氧箱后底法兰径向力Fyq满足：
Fyq＝KyqΔyq
其中：Kyq为输送管前段波纹管径向刚度；
Δyq为输送管前段径向补偿量；
(c)输送管前段对液氧箱后底法兰弯矩Mq满足：
Mq＝FyqLq
其中，Lq为输送管前段波纹管中点到液氧箱后底法兰距离。
5.根据权利要求4所述的一种输送管载荷分析方法，其特征在于：所述步骤(3)中输送管后段载荷计算包括如下步骤：
(a)输送管后段对煤油箱后底法兰轴向力Fxh满足：
Fxh＝(F1h-F2h)
其中：F1h为输送管后段波纹管受内压所产生的轴向推力
F2h为输送管后段波纹管补偿轴向位移所产生的轴向力F2h＝KxhΔxh；
Dmh为输送管后段波纹管平均外径；
dh为输送管后段波纹管内径；
Ph为输送管后段波纹管最大工作压力；
Kxh为输送管后段波纹管轴向刚度；
Δxh为输送管后段轴向补偿量；
(b)输送管后段对煤油箱后底法兰径向力Fyh满足：
Fyh＝KyhΔyh
其中：
Kyh为输送管后段波纹管径向刚度；
Δyh为输送管后段径向补偿量；
(c)输送管后段对煤油箱后底法兰弯矩Mh满足：
Mh＝FyhLh
其中，Lh为输送管后段波纹管中点到煤油箱后底法兰距离；
(d)输送管后段对发动机氧泵端轴向力Fxf满足：
Fxf＝F2h-F1h
(e)输送管后段对发动机氧泵端径向力Fyf满足：
Fyf＝Fyh
(f)输送管后段对发动机氧泵端弯矩Mf满足：
Mf＝FyfLf
其中：Lf为输送管后段波纹管中点到发动机氧泵端距离。
6.根据权利要求5所述的一种输送管载荷分析方法，其特征在于：所述步骤(4)中输送管前段和后段对接处载荷计算方法如下：
输送管前段和后段对接处载荷，即指输送管对煤油箱后底处载荷满足：
Fx＝Fxh-Fxq。
CN201310577144.9A 2013-11-18 2013-11-18 一种输送管载荷分析方法 Active CN103678879B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310577144.9A CN103678879B (zh) 2013-11-18 2013-11-18 一种输送管载荷分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310577144.9A CN103678879B (zh) 2013-11-18 2013-11-18 一种输送管载荷分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103678879A CN103678879A (zh) 2014-03-26
CN103678879B true CN103678879B (zh) 2016-08-17

Family

ID=50316409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310577144.9A Active CN103678879B (zh) 2013-11-18 2013-11-18 一种输送管载荷分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103678879B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107192540A (zh) * 2016-03-15 2017-09-22 北京强度环境研究所 带网套补偿器管路系统刚度特性试验装置
CN107092725B (zh) * 2017-03-27 2020-09-18 北京宇航系统工程研究所 一种基于闭环仿真的运载器分布载荷优化设计方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101509855A (zh) * 2009-03-17 2009-08-19 华东理工大学 一种高温管道损伤及寿命的在线预测方法
CN102567567A (zh) * 2011-11-15 2012-07-11 北京宇航系统工程研究所 一种基于有限元分析的管路随机振动疲劳寿命分析方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008052510B3 (de) * 2008-10-21 2010-07-22 Tracto-Technik Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Bestimmen des Verschleißes eines mit Kräften belasteten Gestänges einer Erdarbeitsvorrichtung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101509855A (zh) * 2009-03-17 2009-08-19 华东理工大学 一种高温管道损伤及寿命的在线预测方法
CN102567567A (zh) * 2011-11-15 2012-07-11 北京宇航系统工程研究所 一种基于有限元分析的管路随机振动疲劳寿命分析方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种U 型波纹管强度及稳定性分析方法研究;王占彬 等;《强度与环境》;20120831;第39卷(第4期);第19-24页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103678879A (zh) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103678879B (zh) 一种输送管载荷分析方法
CN205806018U (zh) 一种机匣连接结构
CN201651650U (zh) 一种全平衡型膨胀节
CN108153938B (zh) 结构密封设计的形状优化方法
CN101907212B (zh) 一种外压内置万能平衡型膨胀节
CN203865007U (zh) 一种空中受油机
CN105135138A (zh) 一种膨胀节
CN106134368B (zh) 一种提升空间飞行器推进剂携带量的方法
CN201581438U (zh) 一种带储气罐的稳流补偿器
CN101865347A (zh) 一种用于空间补偿的全平衡型膨胀节
CN202521147U (zh) 一体成型耐磨金属波纹管膨胀节
CN102979967A (zh) 一种方便输热套管膨胀节拆装的安装结构
CN203068046U (zh) 直管压力平衡型补偿器
CN209084260U (zh) 一种可组装防冲隔音的弯头
CN202118410U (zh) 石油石化火炬水平管线变形补偿用组合式旋转补偿器
CN110489825A (zh) 一种大通径类空气管路的补偿设计方法
CN202302464U (zh) 一种管线快速连接结构
CN104696659A (zh) 一种波纹管接头
CN205991278U (zh) 一种用于吸收复合位移的外压直管压力平衡膨胀节
CN209228718U (zh) 一种高压给水泵平衡管
CN203757274U (zh) 一种具有自限位结构的膨胀节
CN211693971U (zh) 一种防腐蚀型单向套筒补偿器
CN204986184U (zh) 一种膨胀节
CN108825918A (zh) 蒸汽管道用高温高压膨胀节
CN202327494U (zh) 安全型防爆自密封旋转补偿器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant