CN103759092B - 一种三铰链补偿器的补偿方法 - Google Patents

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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L51/02—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube
    • F16L51/025—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube with several corrugations

Abstract

本发明涉及一种三铰链补偿器的补偿方法，首先确定管路子段的轴向补偿量与径向补偿量，然后根据补偿量计算公式，结合AutoCAD软件确定三个铰链补偿器在管路子段的安装位置及补偿角度，从而进行铰链补偿器设计，实现了管系的大补偿量要求，解决了内径小、补偿量大的补偿器设计难题，在后续运载火箭研制具有很好的指导意义；此外本发明采用铰链补偿器代替传统U型补偿器，从补偿原理上，采用三铰链补偿通过杆系结构来补偿，适用范围更广。

Description

一种三铰链补偿器的补偿方法
技术领域
本发明涉及一种三铰链补偿器的补偿方法，特别是涉及一种用于补偿大口径大补偿量的管系的补偿方法，属于运载火箭设计技术领域。
背景技术
管系补偿量主要取决于与管路相连的箱体壳段的边界位移、工作过程中由于高温、低温变化引起的管路补偿。根据管路布局情况及补偿量大小确定不同的补偿方案。目前，常用的补偿器为U型补偿器、网套补偿器、金属软管等，如在役火箭的管路补偿量较小，多采用U型补偿器或金属软管进行补偿。
在大型运载火箭研制过程中，逐渐出现箱体直径偏大、长度很长的情况，因此对于管路来说就需要能够提供大补偿量的补偿器，由于管路内径较小，一般在50mm—140mm之间，补偿量大约100mm，因此对于单个补偿器设计来说较为困难。
为了适应大补偿量的设计要求，需要改变原有的补偿方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种三铰链补偿器的补偿方法，该补偿方法通过三个铰链补偿器的联合使用，实现了管系的大补偿量要求，解决了内径小、补偿量大的补偿器设计难题，在后续运载火箭研制具有很好的指导意义。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
一种三铰链补偿器的补偿方法，具体包括如下步骤：
步骤（一）、根据运载器管路上止推支架的位置将运载器整体管路划分为若干个管路子段；
步骤（二）、确定其中一个管路子段轴向补偿量L1和径向补偿量L2，其中轴向补偿量L1为所述管路子段在两个止推支架之间的运载器壳体各部段轴向补偿量之和；径向补偿量L2为所述管路子段在两个止推支架之间的运载器壳体各部段径向补偿量之和；
步骤（三）、根据所述管路子段轴向补偿量L1和径向补偿量L2，计算需要安装的三个铰链补偿器中相邻两个补偿器之间的直线距离，即计算第一铰链补偿器与第二铰链补偿器之间的直线距离R12,第二铰链补偿器与第三铰链补偿器之间的直线距离R23:
L=R12·sin(θ12)
其中：L为轴向补偿量L1或径向补偿量L2；
θ12为第一铰链补偿器、第二铰链补偿器中补偿量的最大值；
L=R23·sin(θ23)
其中：L为轴向补偿量L1或径向补偿量L2；
θ23为第二铰链补偿器、第三铰链补偿器中补偿量的最大值；
步骤（四）、根据步骤（三）得到的直线距离R12和直线距离R23在所述管路子段上确定三个铰链补偿器的位置，其中三个铰链补偿器不在一条直线上；
步骤（五）、打开AutoCAD软件，画出所述管路子段的管路走向及三个铰链补偿器在管路子段的位置，即第一铰链补偿器中心的位置为A、第二铰链补偿器中心的位置为B、第三铰链补偿器中心的位置为C，固定第一铰链补偿器中心的位置A，按照轴向补偿量L1和径向补偿量L2移动第三铰链补偿器中心的位置C到C’；
步骤（六）、以第一铰链补偿器中心的位置A为圆心、直线距离R12为半径画圆，以第三铰链补偿器中心的位置C’为圆心，直线距离R23为半径画圆，两个圆的交点处即为第二铰链补偿器的中心位置B’；
步骤（七）、分别测出第一铰链补偿器的移动角度α1，第二铰链补偿器的移动角度α2和第三铰链补偿器的移动角度α3；
步骤（八）、依此类推，重复步骤（二）-步骤（七），完成运载器整体管路中所有管路子段中铰链补偿器的安装位置及移动角度确定。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
（1）、本发明首先确定管路子段的轴向补偿量与径向补偿量，然后根据补偿量计算公式，结合AutoCAD软件确定三个铰链补偿器在管路子段的安装位置及补偿角度，从而进行铰链补偿器设计，实现了管系的大补偿量要求，解决了内径小、补偿量大的补偿器设计难题，在后续运载火箭研制具有很好的指导意义。
（2）、本发明采用铰链补偿器代替传统U型补偿器，从补偿原理上，采用三铰链补偿通过杆系结构来补偿，适用范围更广，而采用U型补偿器只是通过单个补偿器来实现整个管系的补偿，适用范围较小，且大补偿量的单个U型补偿器设计难度较大；
（3）、对于复杂管系的补偿器设计来说，本发明采用铰链补偿器比U型补偿器设计难度降低，同时铰链补偿器稳定性较好；
（4）、从管路安装来说，本发明使用铰链补偿器不需要像U型补偿器一样对补偿器进行轴向限位，避免补偿器失稳，安装较为容易。
附图说明
图1为本发明运载器整体管路示意图；
图2为本发明三铰链补偿器的补偿方法补偿原理图；
图3本发明铰链补偿器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明三铰链补偿器的补偿方法具体包括如下步骤：
步骤（一）、根据运载器管路上止推支架1的位置将运载器整体管路划分为若干个管路子段2，如图1所示为本发明运载器整体管路示意图。每个管路子段2位于两个止推支架1之间。
步骤（二）、确定其中一个管路子段轴向补偿量L1和径向补偿量L2，其中轴向补偿量L1为所述管路子段在两个止推支架之间的运载器壳体各部段轴向补偿量之和；径向补偿量L2为所述管路子段在两个止推支架之间的运载器壳体各部段径向补偿量之和。
步骤（三）、根据所述管路子段轴向补偿量L1和径向补偿量L2，计算需要安装的三个铰链补偿器中相邻两个补偿器之间的直线距离，即计算第一铰链补偿器与第二铰链补偿器之间的直线距离R12,第二铰链补偿器与第三铰链补偿器之间的直线距离R23:
L=R12·sin(θ12)
其中：L为轴向补偿量L1或径向补偿量L2；
θ12为第一铰链补偿器、第二铰链补偿器中补偿量的最大值；
L=R23·sin(θ23)
其中：L为轴向补偿量L1或径向补偿量L2；
θ23为第二铰链补偿器、第三铰链补偿器中补偿量的最大值。
R12与R23可以相同或不同，本实施例中为不同数值。
步骤（四）、根据步骤（三）得到的直线距离R12和直线距离R23在所述管路子段上确定三个铰链补偿器的位置，其中三个铰链补偿器不在一条直线上。
步骤（五）、打开AutoCAD软件上，画出所述管路子段的管路走向及三个铰链补偿器在管路子段的位置，即第一铰链补偿器中心的位置为A、第二铰链补偿器中心的位置为B、第三铰链补偿器中心的位置为C，固定第一铰链补偿器中心的位置A，按照轴向补偿量L1和径向补偿量L2移动第三铰链补偿器中心的位置C到C’。
步骤（六）、以第一铰链补偿器中心的位置A为圆心、直线距离R12为半径画圆，以第三铰链补偿器中心的位置C’为圆心，直线距离R23为半径画圆，两个圆的交点处即为第二铰链补偿器的中心位置B’。
步骤（七）、分别测出第一铰链补偿器的移动角度α1，第二铰链补偿器的移动角度α2和第三铰链补偿器的移动角度α3，其中α2为α1与α3之和，图2中未标出α2，例如本实施例中三个角度分别为α1为5°，α2为10°，α3为5°。
如图2所示为本发明三铰链补偿器的补偿方法补偿原理图。
步骤（八）、依此类推，重复步骤（二）-步骤（七），完成运载器整体管路中所有管路子段中铰链补偿器的安装位置及移动角度确定。
后续根据铰链补偿器的安装位置及移动角度设计铰链补偿器及管路。
本发明中链补偿器也可以采用两个或四个进行补偿。
如图3所示为本发明铰链补偿器结构示意图，由图可知，铰链补偿器包括耳片11、接头12、波纹管13、铆钉14和耳片15，其中耳片11与接头12之间、接头12与波纹管13之间、波纹管13与耳片15之间、耳片11与耳片15边上均通过焊接连接，此外耳片11与耳片15内部通过铆钉14铆接连接，最终形成铰链补偿器组件。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种三铰链补偿器的补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（一）、根据运载器管路上止推支架的位置将运载器整体管路划分为若干个管路子段；
步骤（二）、确定其中一个管路子段轴向补偿量L1和径向补偿量L2，其中轴向补偿量L1为所述管路子段在两个止推支架之间的运载器壳体各部段轴向补偿量之和；径向补偿量L2为所述管路子段在两个止推支架之间的运载器壳体各部段径向补偿量之和；
步骤（三）、根据所述管路子段轴向补偿量L1和径向补偿量L2，计算需要安装的三个铰链补偿器中相邻两个补偿器之间的直线距离，即计算第一铰链补偿器与第二铰链补偿器之间的直线距离R12,第二铰链补偿器与第三铰链补偿器之间的直线距离R23:
L=R12·sin(θ12)
其中：L为轴向补偿量L1或径向补偿量L2；
θ12为第一铰链补偿器、第二铰链补偿器中补偿量的最大值；
L=R23·sin(θ23)
其中：L为轴向补偿量L1或径向补偿量L2；
θ23为第二铰链补偿器、第三铰链补偿器中补偿量的最大值；
步骤（四）、根据步骤（三）得到的直线距离R12和直线距离R23在所述管路子段上确定三个铰链补偿器的位置，其中三个铰链补偿器不在一条直线上；
步骤（五）、打开AutoCAD软件，画出所述管路子段的管路走向及三个铰链补偿器在管路子段的位置，即第一铰链补偿器中心的位置为A、第二铰链补偿器中心的位置为B、第三铰链补偿器中心的位置为C，固定第一铰链补偿器中心的位置A，按照轴向补偿量L1和径向补偿量L2移动第三铰链补偿器中心的位置C到C’；
步骤（六）、以第一铰链补偿器中心的位置A为圆心、直线距离R12为半径画圆，以第三铰链补偿器中心的位置C’为圆心，直线距离R23为半径画圆，两个圆的交点处即为第二铰链补偿器的中心位置B’；
步骤（七）、分别测出第一铰链补偿器的移动角度α1，第二铰链补偿器的移动角度α2和第三铰链补偿器的移动角度α3；
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