CN105043778A - 发动机高模系统真空舱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机高模系统真空舱，包括舱体、设置在舱体内的加强结构、支撑结构，加强结构包括焊接在上壁与下壁之间的6根槽钢立柱及焊接在上壁、下壁、左侧壁、右侧壁、前侧壁及后侧壁内侧的多根横梁和多根纵梁，多根横梁和多根纵梁呈“井”型排列，舱体的底部下方正对前壁面和后壁面各对称焊接有3个碳钢板，舱体的底部下方正对左侧壁和右侧壁各对称焊接有2个碳钢板，碳钢板的位置及尺寸均与试车台地面现有T型槽相匹配。本发明的发动机高模系统真空舱，通过舱体尺寸的选择、材料的选择及加强结构和支撑结构的设计，使得本发明的真空舱在满足使用条件的情况下，体积减小12.4-11.6＝0.8m³，重量减少约0.5t。

Description

发动机高模系统真空舱

技术领域

本发明涉及一种发动机高模系统真空舱。

背景技术

某试验区二号试车台于上世纪70、80年代先后承担过多次发动机高空模拟试车任务，随着时间的推移，该高模试验用设备已破损、生锈无法使用，而且真空舱存在体积大、重量大、无法满足XX发动机试验要求的缺点。

为了满足XX发动机高空模拟试验要求，需要在二号试车台重新建立一套高模试验设备。真空舱作为其中的关键设备，主要为发动机提供一个真空环境，同时用于发动机和发动机试车架的安装固定，并为推进剂供应系统、测控系统、抽真空系统、破空系统及二次喉道扩压器提供必需的接口结构。

发明内容

为了克服原有真空舱体积大、重量大、无法满足发动机试验要求的缺点，本发明提供一种发动机高模系统真空舱。

本发明的技术解决方案如下：

发动机高模系统真空舱，包括舱体、舱门、设置在舱体内的加强结构、支撑结构、扩压器对接法兰及附属结构，其特殊之处在于：

所述真空舱为矩形，包括上壁、下壁、左侧壁、右侧壁、前壁、后壁，所述上壁、下壁、左侧壁、右侧壁、前壁及后壁的厚度为12mm，材料选用Q235A，所述真空舱的长度为尺寸为2700±5mm，宽度为2400±5mm，高度为1800±5mm；

所述舱门设置在前壁，所述连接扩压器的法兰设置在左侧壁；

所述加强结构包括焊接在上壁与下壁之间的6根槽钢立柱及焊接在上壁、下壁、左侧壁、右侧壁、前侧壁及后侧壁内侧的多根横梁和多根纵梁，多根横梁和多根纵梁呈“井”型排列，所述“井”型排列的形式为至少两根平行的横梁与另外的至少两根纵梁垂直相交，所述多根横梁和多根纵梁为槽钢，所述6根槽钢立柱及多根槽钢均为14a槽钢；

所述加强结构还包括设置在距离舱门安装位置最近的“井”型排列的槽钢上的斜梁，所述斜梁分布在舱门的四个角，且两两相对；

所述加强结构还包括设置在距离扩压器对接法兰安装位置最近的“井”型排列的槽钢上的斜梁，斜梁分布在与扩压器对接法兰所在壁面圆内侧的四个角，且两两相对，斜梁为槽钢；

所述加强结构与舱体各壁面均采用断续焊；

所述支撑结构包括设置在舱体底部的10个厚度为40mm碳钢板，其中舱体的底部下方正对前壁面和后壁面各对称焊接有3个碳钢板，每个碳钢板的左右两侧对称开设有2个U形缺口；舱体的底部下方正对左侧壁和右侧壁各对称焊接有2个碳钢板，每个碳钢板上与舱体底部连接的相对一侧开设有1个U形缺口，碳钢板的位置及U形缺口的尺寸均与试车台地面现有T型槽相匹配，并通过U形缺口和地脚螺栓与地面T型槽连接。

上述附属结构包括消防管路，所述消防管路包括氮气消防环及设置在前壁的穿舱管，所述穿舱管为一段或多段，所述氮气消防环与加强结构固定连接，所述氮气消防环正对穿舱管处设置有氮气入口；每一段穿舱管的两端都设置有穿舱管法兰33，所述穿舱管法兰为凹凸法兰，其中第一段穿舱管与舱壁焊接，其余段穿舱管依次与第一段穿舱管连接；当穿舱管为一段时，所述穿舱管通过其一端的凹凸法兰与外界消防管连接，所述穿舱管通过另一端的凹凸法兰与氮气入口连接；当穿舱管为多段时，相邻两穿舱管之间通过凹凸法兰连接，位于第一段的穿舱管与外界消防管路连接，位于最后一段的消防管与氮气入口连接。

上述附属结构还包括分布在前壁和后壁多个工艺用接管法兰组件、多个测量系统用接管法兰组件，每个工艺用接管法兰组件包括工艺用接管法兰及与工艺用接管法兰配合的工艺堵盖，每个测量系统用接管法兰组件包括测量系统用接管法兰及与测量系统用接管法兰配合的测量系统用堵盖，工艺用接管法兰及测量系统用接管法兰分别与舱体焊接，工艺堵盖堵盖及测量系统用堵盖分别与与接管法兰螺栓连接，工艺用堵盖上设置预留接管，预留接管穿过堵盖并且与堵盖之间焊接，预留接管的两端焊接有管路连接件；预留接管用于连接气路或油路；测量系统用堵盖上开设有多个与测量接插件大小匹配的安装槽孔。

上述舱门设置在前壁，舱门的尺寸为1310mm×780mm；所述舱门采用门轴式结构，包括门板、门法兰、门闩、固定螺栓及多个锁紧机构，所述门法兰为框形结构且形状与门板相同，所述门闩及固定螺栓形成门法兰与门板之间的门轴，所述门法兰与门板贴合处设置有矩形槽，所述矩形槽内设置有O型密封圈；

所述门板上沿其外周设置有多个第一u型缺口，每一个锁紧机构包括U型固定件、锁紧螺栓及转轴，所述U型固定件与舱壁连接，所述锁紧螺栓的头部设置有通孔，所述锁紧螺栓通过通孔套装在转轴上，套装有锁紧螺栓的转轴的两端分别穿过U型固定件两臂，且转轴的下端设置有用于限位的销子，所述锁紧螺栓的尾部还设置有锁紧螺母，所述螺栓的尾部还与门板上的第一u型缺口相适配，当螺栓绕着转轴转动时，螺栓的尾部能过位于第一u型缺口内形成锁紧。

上述扩压器对接法兰为平焊法兰，所述平焊法兰的直径为1400mm，所述平焊法兰上开设有环形槽，所述环形槽的宽度为12mm、深度6.5mm，所述环形槽用于放置密封圈；所述发动机高模系统真空舱还包括抽真空法兰，所述抽真空法兰为DN200榫槽面法兰。

上述发动机高模系统真空舱还包括用于测量舱内真空度的连接装置，所述连接装置包括横管和纵管，所述横管和纵管垂直相贯连接整体呈T型，所述纵管的端部伸入舱内并与舱壁焊接，所述横管上设置有用于检测舱内真空度的仪器接口，所述仪器接口有高真空测量接口和低真空测量接口，接口形状与具体的检测仪器相匹配。

上述发动机高模系统真空舱还包括多个吊耳，所述吊耳的上部设置有吊装孔，吊装孔的两侧还设置有三角形肋板，所述吊耳通过吊装孔与吊具连接，所述吊耳的下部与舱体焊接，焊接部位还设置有排气孔。

上述发动机高模系统真空舱还包括设置在真空舱底部的矩形垫板及楔形垫板，所述矩形垫板作为高度调节垫板，所述楔形垫板作为水平调节垫板，所述矩形垫板上设有一个或两个第二U型缺口。

上述舱体的内外壁面均涂抹耐400℃的耐热磁漆，所述耐热磁漆有三层。

上述舱体底部设置发动机安装平台，顶部设置满足真空状态的LED灯以及供应推进剂的穿舱接管。

本发明与原有技术相比，优点是：

1、本发明的发动机高模系统真空舱，通过舱体尺寸的选择、材料的选择及加强结构和支撑结构的设计，使得本发明的真空舱在满足使用条件的情况下，体积减小12.4-11.6＝0.8m³，重量减少约0.5t。

2、本发明真空舱的消防管路，具有安装拆卸方便，密封可靠的优点。

3、本发明通过接管法兰和堵盖的设计，使得舱体内外管路的连连接、拆卸方便，管路规整，密封可靠性高。

4、本发明舱门与舱门法兰之间设置有O型圈密封，舱门采用手动锁紧结构形式，具有重量轻、O型圈安装更换方便、密封可靠。

5、本发明的平焊法兰属于非标准结构，密封性好，O型圈安装更换方便。

6、本发明设计了用于测量舱内真空度的连接装置。提高了舱内真空度测量的准确性。

7、本发明增加增设了吊装结构，方便舱体的吊装与运输。

8、本发明增加舱体内外结构表面耐热磁漆处理，提高整个舱体耐热程度。

9、舱体抽真空接口由原来的DN150平面法兰，改为现在DN200榫槽面法兰，缩短了高模系统试验前预抽真空的时间，同时提高了密封性。

附图说明

图1为真空舱正视图；

图2真空舱左视图；

图3为前壁加强结构示意图；

图4的左半边为左侧壁加强结构示意图，图4的右半边为右侧壁加强结构示意图；

图5的上半边为上壁加强结构示意图，图5的下半边为下壁加强结构示意图；

图6为舱门正视图；

图7为舱门左视图；

图8为图7的局部放大图；

图9为图1的A-A视图；

图10为锁紧机构示意图；

图11为支撑结构布局图；

图12为测量系统用接管法兰组件示意图；

图13为工艺用接管法兰组件示意图；

图14为测量舱内真空度的连接装置的主视图；

图15为测量舱内真空度的连接装置的俯视图；

图16为吊耳的主视图；

图17为吊耳的侧视图；

图18为楔形垫板；

图19为矩形垫板；

图20为另一种矩形垫板。

其中附图标记为：1-舱体、2-舱门、21-门板、22-门法兰、23-O型密封圈、24-固定螺栓、25-门板上的加强槽钢、26-第一u型缺口、27-U型固定件、28-转轴、29-销子、30-锁紧螺栓、31-锁紧螺母、3-扩压器对接法兰、4-门闩、5-加强结构、51-纵梁、52-横梁、53-槽钢立柱、54-斜梁、6-真空舱接头、61-横管、62-纵管、63-高真空测量接口、64-低真空测量接口、7，8-测量系统用接管法兰组件、9，10-工艺用接管法兰组件、71-测量系统用堵盖、72-测量系统用法兰、73-螺栓、74-安装槽孔、81-工艺用堵盖、82-工艺用接管法兰、84-预留接管、11-吊耳、111-上部、112-下部、113-吊装孔、114-三角形肋板、115-排气孔、12-氮气入口、13-破真空法兰、15-矩形垫板、16-楔形垫板、17-第二u型缺口、18-抽真空接口法兰、20-碳钢板、28-推进剂供应管接口、23-氮气消防环、30-卡箍、32-穿舱管、33-穿舱管法兰。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

1、结构设计

本发明真空舱需要满足模拟23km高度，对应压力约为3.7kPa，同时需要考虑发动机高温燃气的影响，因此取设计压力-0.1MPa，设计温度300℃。

如图1-5所示，本发明的发动机高模系统真空包括舱体1、舱门2、设置在舱体内的加强结构5、支撑结构及附属结构，以下就这几部分进行详细说明。

1.1舱体结构

目前真空舱结构型式以圆筒形和矩形应用较多，虽然圆筒形制造容易、强度好，但受二号试车台前间空间大小限制，选定矩形结构型式更为合理，最终舱体轮廓尺寸定为2700×2400×1800(mm)。

1.2加强结构

矩形舱体常采用薄壁配置加强筋的结构形式满足其强度和刚度要求，一般在舱体外壁面焊接工字钢较为常见。由于舱体各壁面强度、刚度均需工字钢来补强，势必造成工字钢分布密度或工字钢型号加大，增加整个舱体重量及加工成本，依此方法设计，真空舱重量达到十几吨，虽然结构强度刚度可靠，但是远远超过了台体吊车5t的吊装上限。为解决该问题，利用槽钢代替工字钢，按井字形焊接在舱体内壁面，同时在上下壁面间设置6根槽钢立柱，分布与工作平台两侧，增加上下壁面的刚度，减少槽钢数量。

最终舱体壁面厚度12mm，材料选用Q235A，为减少舱内高温对舱体结构强度的影响，舱内外结构表面均涂抹耐400℃的耐热磁漆。加强筋选用14a槽钢，整个舱体重量约4.5t。

1.3支撑结构

支撑结构如图11所示，在真空舱底部设置有10个厚度40mm的碳钢板20作为支撑，其中舱体前壁和后壁底部各对称设置3个，每个支撑板上开2个U形缺口，左右两侧底部各对称设置2个，每个支撑板上开1个U形缺口。支撑板的位置尺寸均根据试车台地面现有T型槽设计，共配备16个Φ27mm的地脚螺栓与地面T型槽连接，对舱体进行固定。整个舱体由底部的10个厚度为40mm的支撑板通过地脚螺栓与地面固定。

1.4附属结构

如图2所示，附属结构包括消防管路，消防管路包括氮气消防环及设置在前壁的穿舱管32，穿舱管为一段或多段，氮气消防环23与加强结构5固定连接，氮气消防环23正对穿舱管23处设置有氮气入口12；每一段穿舱管32的两端都设置有穿舱管法兰33，消防管接口法兰33为凹凸法兰，其中第一段穿舱管与舱壁焊接，其余段穿舱管依次与第一段穿舱管连接；当穿舱管为一段时，穿舱管通过其一端的凹凸法兰与外界消防管连接，穿舱管通过另一端的凹凸法兰与氮气入口连接；当穿舱管为多段时，相邻两穿舱管之间通过凹凸法兰连接，位于第一段的穿舱管与外界消防管路连接，位于最后一段的消防管与氮气入口连接，位于中间的穿舱管按照实际配置。

具体的，氮气消防环23直径1200mm，利用卡箍30与舱体壁面上的加强结构5固定，接口方向水平向右，在舱体上穿舱焊接长度为330mm的接管，接管在舱内接口现场配制管路与氮气消防环连接，在舱外的接口与氮气供应管路连接。

如图12-13所示，附属结构还包括分布在前壁和后壁多个工艺用接管法兰组件9、多个测量系统用接管法兰组件7，每个工艺用接管法兰组件包括工艺用接管法兰82及与工艺用接管法兰配合的工艺堵盖81，每个测量系统用接管法兰组件7包括测量系统用接管法兰72及与测量系统用接管法兰配合的测量系统用堵盖71，工艺用接管法兰及测量系统用接管法兰分别与舱体2焊接，工艺堵盖堵盖及测量系统用堵盖分别与与接管法兰螺栓连接，工艺用堵盖上设置预留接管84，预留接管穿过堵盖并且与堵盖之间焊接，预留接管的两端焊接有管路连接件；预留接管用于连接气路或油路；测量系统用堵盖上开设有多个与测量接插件大小匹配的安装槽孔74。

整个法兰及堵盖形式如图4-5所示，工艺用堵盖厚14mm，按照对应的预留接管尺寸在堵盖上开设通孔，预留接管从通孔穿过，在堵盖两侧对预留接管进行焊接固定，角焊缝高度不超过钢管壁厚。预留接管两端均焊接有航天用37°管路连接件。使用时，在舱内外连接相应管路即可，不使用时用堵头密封。

如图6所示，测量系统用堵盖厚14mm，其上设置有与测量接插件大小匹配的安装槽孔，最薄处8mm，使用时将接插件装上即可，在接插件外围涂抹真空封泥，可保证密封。

如图1所示，舱门设置在前壁，舱门的尺寸为1310mm×780mm；图6-10所示，舱门采用门轴式结构，包括门板21、门法兰22、门闩4、固定螺栓24及多个锁紧机构，门法兰22为框形结构且形状与门板相同，门闩及固定螺栓形成门法兰与门板之间的门轴，门法兰22与门板21贴合处设置有有宽12mm深7mm的矩形槽，矩形槽内设置有O型密封圈23；门板上沿其外周设置有多个第一u型缺口26，每一个锁紧机构包括U型固定件27、锁紧螺栓30及转轴28，U型固定件与门法兰或舱壁连接，锁紧螺栓的头部设置有通孔，锁紧螺栓通过通孔套装在转轴上，套装有锁紧螺栓的转轴的两端分别穿过U型固定件两臂，且转轴的下端设置有用于限位的销子，锁紧螺栓的尾部还设置有锁紧螺母31，螺栓的尾部还与门板上的第一u型缺口相适配，当螺栓绕着转轴转动时，螺栓的尾部能过位于第一u型缺口内形成锁紧。

如图2所示，发动机高模系统真空舱还包括扩压器对接法兰3，该法兰为平焊法兰，平焊法兰尺寸大小由扩压器经气动力学计算后确定，平焊法兰3的直径为1400mm，平焊法兰上开设有环形槽，环形槽的宽度为12mm、深度6.5mm，环形槽用于放置密封圈，与扩压器对接时起密封作用。该种法兰密封结构属于非标准结构，密封性好，O型圈安装更换方便。

发动机高模系统真空舱还包括抽真空法兰18。如图1所示，舱体抽真空接口法兰18由原来的DN150平面法兰，改为现在DN200榫槽面法兰，缩短了高模系统试验前预抽真空的时间，同时提高了密封性。

此外，发动机高模系统真空舱还包括用于测量舱内真空度的真空舱接头6，如图14-15所示，连接装置包括横管61和纵管62，横管61和纵管62垂直相贯连接整体呈T型，纵管62的端部伸入舱内并与舱壁焊接，横管61上设置有用于检测舱内真空度的仪器接口，仪器接口有高真空测量接口63和低真空测量接口64，接口形状与具体的检测仪器相匹配。

如图16-17所示，发动机高模系统真空舱还包括多个吊耳11，吊耳11的上部111设置有吊装孔113，吊装孔113的两侧还设置有三角形肋板114，吊耳11通过吊装孔与吊具连接，吊耳的下部112与舱体焊接，焊接部位还设置有排气孔115。舱内底部设置发动机安装平台，顶部设置满足真空状态的LED灯以及供应推进剂的DN40穿舱接管。

1.5焊接变形防止

为防止真空舱舱体及法兰密封面变形严重，影响其密封性能，内部槽钢与壁面焊接均采用断续焊，对接法兰、舱门密封面均不开密封槽与舱体焊接，其余附属焊接完成后，对真空舱整体进行退火处理，处理完对各结构尺寸进行校正，校正完成后加工法兰密封面及舱门密封面。

1.6高模装置安装基准

考虑到与扩压器安装对接，对接法兰孔开设高度位置以现有推力架高度及舱体底部加强筋高度为参照，并留有10mm的裕量，保证发动机与推力架连接固定轴中心与法兰中心基本重合，从而以法兰中心点距地高度作为与扩压器安装对接的基准，为保证对接准确，在真空舱底部增设矩形垫板15及楔形垫板16作为高度和水平调节垫板(如图18-20所示)，矩形垫板15上设有一个或两个第二U型缺口17，同时将扩压器底部拖车滚动轮设计为可升降结构，保证对接基准有30mm的高度调节范围。

以下通过理论计算和数值计算相结合的方法，通过多次抽真空试验以及热试车证明真空舱设计合理可靠、结构强度满足设计要求。

2、理论计算

2.1舱体壁厚计算

舱体厚度按矩形平板计算。矩形板在压力作用下，壁中将产生拉应力和较大的弯曲应力。舱体由六个平面构成，计算式选取其中最大的面积做计算。实际厚度按以下公式计算：

S＝S₀+C(mm)(1)

$S_0=0.7B\sqrt{\frac{P}{\[\mathrm{\σ}\]}}\left(mm\right)---\left(2\right)$

其中：S0—计算厚度(mm)；B—矩形板窄边长度(mm)；P—设计压力(MPa)；[σ]—弯曲时的许用应力(MPa)；C—壁厚附加量(mm)。

故舱体计算厚度为：

$S_0=0.7B\sqrt{\frac{P}{\[\mathrm{\σ}\]}}=0.7\×380\sqrt{\frac{0.1}{99}}=8.45mm$

钢板许用应力按真空舱壁温300℃时取值，[σ]Q235A＝99MPa。厚度附加量取2mm，因此S＝S₀+C＝10.45mm，故圆整后取12mm。

2.2加强筋选择

计算加强筋时，假定被分割的小平面所承受载荷的一半由一个筋承受，每个筋受弯时的抗弯截面模量由下式确定：

$W_p=\frac{B^{2}lP}{4K\[\mathrm{\σ}\]}$ (横筋)(3)

$W_p=\frac{L^{2}bP}{4K\[\mathrm{\σ}\]}$ (竖筋)(4)

其中，K为结构系数，筋两端刚性固定时取12，非刚性固定时取8；L为矩形板长度(mm)，l为横筋与竖筋最大间距(mm)，b为横筋与竖筋最小间距(mm)。

因此：

横筋 $W_p=\frac{B^{2}lP}{4K\[\mathrm{\σ}\]}=\frac{{2376}^2\×635\×0.1}{4\×12\×99}=75438{\mathrm{mm}}^3$

竖筋 $W_p=\frac{L^{2}bP}{4K\[\mathrm{\σ}\]}=\frac{{2876}^2\×380\×0.1}{4\×12\×99}=66143{\mathrm{mm}}^3$

经查表14a槽钢X-X方向抗弯截面系数为80.5cm3，故横筋和竖筋皆可适用。

2.3对接法兰O型圈密封力计算

真空舱与扩压器对接法兰通径1400mm，扩压器对接法兰对接面为平面，在真空舱法兰对接面上开设矩形密封槽，密封槽内直径1420mm，宽度12mm，深度6.5mm，使用Φ10mm的O型硅橡胶圈密封。

密封力的计算公式为：

F＝f·dπDE·9.8(N)(5)

式中：d—O型圈直径(cm)；D—O型圈内径(cm)；E—材料弹性模量，与橡胶硬度有关(Pa)；f—压力系数，是高度系数的函数。高度系数(H为密封圈压缩后的高度)。

O型圈压缩比取20％，对应高度系数为0.8。查图表可以得到压力系数f为0.13。其次，硅橡胶邵氏硬度(HA)约为60，查表得到对应的弹性模量E为3500000Pa。

F＝0.13×1×3.14×83.1×35×9.8＝20049.8(N)

由计算结果可知对接法兰O型圈要保持密封所需的密封力最小为20.05kN。查相关标准，整个对接法兰共采用36个Φ20mm的螺栓连接，完全可以满足法兰的密封力要求。

3、数值分析：主要借助有限元软件ANSYS对真空舱舱体结构强度进行仿真计算。

3.1模型建立

按照舱体设计尺寸及理论计算结果进行建模，考虑到舱体模型尺寸较大，且就真空舱壳体及加强筋而言是关于X-Z面对称的，为节省计算资源，将真空舱结构进行相应的简化，只对其1/2结构进行计算。

3.2强度计算

边界条件：舱体底部共有10块垫板，用16根地脚螺栓与地面固定，且舱内工作平台上放置有推力架，因此考虑对舱体底部施加固定约束，舱体X-Z截面上施加法向位移约束，舱体外壁面施加0.1MPa压力载荷。计算等效应力。

由等效应力计算结果可以看出，舱内加强筋受力较大，在舱内拐角处为应力集中较为明显的地方，等效应力约为70MPa，小于Q235A在300℃下的许用应力。由等效应力计算结果图可以看出，最大位移发生在Z方向上，即舱体上壁面变形量最大，约为0.5mm，因为该壁面较其他壁面面积大。Y方向上最大变形量为0.44mm，X方向上最大变形量为0.19mm，可以看出舱体变形量与舱体壁面大小成正比。由计算结果可知舱体结构满足强度及刚度要求。

3.3热应力计算

在真空舱内施加300℃、舱外表面施加20℃的温度载荷，对结构进行热分析，得到结构节点温度分布，然后把温度作为载荷施加到结构上进行结构分析。

由热应力计算结果可以看出，结构最大应力在120MPa，安全系数为1.96。Z方向壁面仍为舱体变形最大的地方，变形量为0.51mm，Y方向变形量为0.3mm，X方向变形量最小为0.23mm。结构满足强度和刚度要求。为防止舱内瞬间高温影响，在舱体内外壁面均涂抹三层耐400℃的耐热磁漆。

试验结果

2013年11月进行第一次抽真空试验，真空泵抽吸1小时，舱内压力达到1.3kPa，关闭真空泵后保持半小时，舱内压力回升至1.7kPa，此状态已完全具备XX发动机试验要求。调整扩压器与真空舱对接法兰位置，在各密封槽内涂抹密封脂，对所有连接口螺栓检查拧紧，于11月22日再次抽真空，仅在爪式干泵工作的情况下，可将真空舱内压力抽到580Pa，在开启罗茨真空泵后，舱内压力基本可以达到8Pa。2014年5月及9月进行了XX发动机高空模拟试验，整个试验过程中真空舱密封可靠，实测舱内温度约206℃。

Claims (10)

1.发动机高模系统真空舱，包括舱体、舱门、设置在舱体内的加强结构、支撑结构、扩压器对接法兰及附属结构，其特征在于：

所述真空舱为矩形，包括上壁、下壁、左侧壁、右侧壁、前壁、后壁，所述上壁、下壁、左侧壁、右侧壁、前壁及后壁的厚度为12mm，材料选用Q235A，所述真空舱的长度为尺寸为2700±5mm，宽度为2400±5mm，高度为1800±5mm；

所述舱门设置在前壁，所述连接扩压器的法兰设置在左侧壁；

所述加强结构包括焊接在上壁与下壁之间的6根槽钢立柱及焊接在上壁、下壁、左侧壁、右侧壁、前侧壁及后侧壁内侧的多根横梁和多根纵梁，多根横梁和多根纵梁呈“井”型排列，所述“井”型排列的形式为至少两根平行的横梁与另外的至少两根纵梁垂直相交，多根横梁和多根纵梁为槽钢，6根槽钢立柱及多根槽钢均为14a槽钢；

所述加强结构还包括设置在距离舱门安装位置最近的“井”型排列的槽钢上的斜梁，所述斜梁分布在舱门的四个角，且两两相对；

所述加强结构还包括设置在距离扩压器对接法兰安装位置最近的“井”型排列的槽钢上的斜梁，斜梁分布在与扩压器对接法兰所在壁面圆内侧的四个角，且两两相对，斜梁为槽钢；

所述加强结构与舱体各壁面均采用断续焊；

所述支撑结构包括设置在舱体底部的10个厚度为40mm碳钢板，其中舱体的底部下方正对前壁面和后壁面各对称焊接有3个碳钢板，每个碳钢板的左右两侧对称开设有2个U形缺口；舱体的底部下方正对左侧壁和右侧壁各对称焊接有2个碳钢板，每个碳钢板上与舱体底部连接的相对一侧开设有1个U形缺口，碳钢板的位置及U形缺口的寸均与试车台地面现有T型槽相匹配，并通过U形缺口和地脚螺栓与地面T型槽连接。

2.根据权利要求1所述的发动机高模系统真空舱，其特征在于：所述附属结构包括消防管路，所述消防管路包括氮气消防环及设置在前壁的穿舱管，所述穿舱管为一段或多段，所述氮气消防环与加强结构固定连接，所述氮气消防环正对穿舱管处设置有氮气入口；每一段穿舱管的两端都设置有穿舱管法兰33，所述穿舱管法兰为凹凸法兰，其中第一段穿舱管与舱壁焊接，其余段穿舱管依次与第一段穿舱管连接；当穿舱管为一段时，所述穿舱管通过其一端的凹凸法兰与外界消防管连接，所述穿舱管通过另一端的凹凸法兰与氮气入口连接；当穿舱管为多段时，相邻两穿舱管之间通过凹凸法兰连接，位于第一段的穿舱管与外界消防管路连接，位于最后一段的消防管与氮气入口连接。

3.根据权利要求2所述的发动机高模系统真空舱，其特征在于：

所述附属结构还包括分布在前壁和后壁多个工艺用接管法兰组件、多个测量系统用接管法兰组件，每个工艺用接管法兰组件包括工艺用接管法兰及与工艺用接管法兰配合的工艺堵盖，每个测量系统用接管法兰组件包括测量系统用接管法兰及与测量系统用接管法兰配合的测量系统用堵盖，工艺用接管法兰及测量系统用接管法兰分别与舱体焊接，工艺堵盖堵盖及测量系统用堵盖分别与与接管法兰螺栓连接，工艺用堵盖上设置预留接管，预留接管穿过堵盖并且与堵盖之间焊接，预留接管的两端焊接有管路连接件；预留接管用于连接气路或油路；测量系统用堵盖上开设有多个与测量接插件大小匹配的安装槽孔。

4.根据权利要求1-3之任一权利要求所述的发动机高模系统真空舱，其特征在于：

所述舱门设置在前壁，舱门的尺寸为1310mm×780mm；所述舱门采用门轴式结构，包括门板、门法兰、门闩、固定螺栓及多个锁紧机构，所述门法兰为框形结构且形状与门板相同，所述门闩及固定螺栓形成门法兰与门板之间的门轴，所述门法兰与门板贴合处设置有矩形槽，所述矩形槽内设置有O型密封圈；

所述门板上沿其外周设置有多个第一u型缺口，每一个锁紧机构包括U型固定件、锁紧螺栓及转轴，所述U型固定件与舱壁连接，所述锁紧螺栓的头部设置有通孔，所述锁紧螺栓通过通孔套装在转轴上，套装有锁紧螺栓的转轴的两端分别穿过U型固定件两臂，且转轴的下端设置有用于限位的销子，所述锁紧螺栓的尾部还设置有锁紧螺母，所述螺栓的尾部还与门板上的第一u型缺口相适配，当螺栓绕着转轴转动时，螺栓的尾部能过位于第一u型缺口内形成锁紧。

5.根据权利要求4所述的发动机高模系统真空舱，其特征在于：所述扩压器对接法兰为平焊法兰，所述平焊法兰的直径为1400mm，所述平焊法兰上开设有环形槽，所述环形槽的宽度为12mm、深度6.5mm，所述环形槽用于放置密封圈；所述发动机高模系统真空舱还包括抽真空法兰，所述抽真空法兰为DN200榫槽面法兰。

6.根据权利要求4所述的发动机高模系统真空舱，其特征在于：所述发动机高模系统真空舱还包括用于测量舱内真空度的连接装置，所述连接装置包括横管和纵管，所述横管和纵管垂直相贯连接整体呈T型，所述纵管的端部伸入舱内并与舱壁焊接，所述横管上设置有用于检测舱内真空度的仪器接口，所述仪器接口有高真空测量接口和低真空测量接口，接口形状与具体的检测仪器相匹配。

7.根据权利要求4所述的发动机高模系统真空舱，其特征在于：所述发动机高模系统真空舱还包括多个吊耳，所述吊耳的上部设置有吊装孔，吊装孔的两侧还设置有三角形肋板，所述吊耳通过吊装孔与吊具连接，所述吊耳的下部与舱体焊接，焊接部位还设置有排气孔。

8.根据权利要求7所述的发动机高模系统真空舱，其特征在于：所述发动机高模系统真空舱还包括设置在真空舱底部的矩形垫板及楔形垫板，所述矩形垫板作为高度调节垫板，所述楔形垫板作为水平调节垫板，所述矩形垫板上设有一个或两个第二U型缺口。

9.根据权利要求1所述的发动机高模系统真空舱，其特征在于：所述舱体的内外壁面均涂抹耐400℃的耐热磁漆，所述耐热磁漆有三层。

10.根据权利要求9所述的发动机高模系统真空舱，其特征在于：所述舱体底部设置发动机安装平台，顶部设置满足真空状态的LED灯以及供应推进剂的穿舱接管。