CN105067232A - 利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，该装置在试验装置底座上方固定中心支撑筒，模拟固定喷管套在中心支撑筒外；中心支撑筒上方固定模拟推力室；模拟推力室上方固定滑轮支撑架；滑轮支撑架外端间隔设置3个滑轮；每个滑轮均带有1条钢索，钢索的两端垂直向下，一端连接重锤，另一端连接模拟延伸喷管；模拟延伸喷管套在模拟固定喷管外；所述的延伸机构设置在模拟推力室外，包括若干个支撑杆、滚珠丝杠和延伸机构动力部分。本发明通过滑轮、钢索、重锤的组合，使得重锤的重力方向变成延伸机构展开的阻力。通过内外配重块的不同组合，可以实现失重、超重状态、额定状态和偏载状态的展开试验。

Description

利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置
技术领域
本发明为航天推进领域内试验装置，具体涉及一种对火箭发动机复合材料可延伸喷管的延伸机构进行功能和载荷实验的试验装置。
背景技术
碳纤维增强陶瓷基复合材料(简称C-C复合材料)具有密度小、比强度高、耐高温、抗烧蚀等优点，是火箭发动机喷管的理想材料。当前美国的RL10B-2、欧洲的Vinci发动机，都采用了大面积比的C-C复合材料可延伸喷管，喷管面积比高达200以上。在研制可延伸喷管时，需要对延伸机构进行各种功能和载荷试验，以检验延伸结构设计的可行性、考核延伸结构的可靠性和动作的准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其能够在各种状态下对延伸机构进行试验和考核。
实现本发明目的的技术方案：一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，该装置包括试验装置底座，在试验装置底座上方固定中心支撑筒，模拟固定喷管套在中心支撑筒外；中心支撑筒上方固定模拟推力室；模拟推力室上方固定滑轮支撑架；滑轮支撑架外端间隔设置3个滑轮；每个滑轮均带有1条钢索，钢索的两端垂直向下，一端连接重锤，另一端连接模拟延伸喷管；模拟延伸喷管套在模拟固定喷管外；所述的每个重锤上设有外配重块；所述的模拟延伸喷管上、与钢索连接位置处设有内配重块；所述的延伸机构设置在模拟推力室外，包括若干个支撑杆、滚珠丝杠和延伸机构动力部分；通过延伸机构动力部分驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠的转动带动与模拟延伸喷管连接的若干个支撑件上下运动，从而实现模拟延伸喷管沿模拟固定喷管和中心支撑筒外围上下运动；通过钢索和滑轮使重锤的重力方向变成延伸机构的阻力。
如上所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其所述的模拟固定喷管结构仅包括出口段，并带有锁紧机构；所述的模拟延伸喷管结构仅包括入口段，并带有与上述锁紧机构连接的锁紧凸沿部分。
如上所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其所述的模拟延伸喷管的重量与真实的C-C复合材料延伸喷管相等。
如上所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其通过外配重块和内配重块内外配合，可实现失重、超重状态、额定状态和偏载状态的展开试验。
如上所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，当不使用外配重块和内配重块时，可进行延伸机构额定状态展开试验；当外配重块的重量与模拟延伸喷管重量相等时，可进行失重状态下的展开试验；当增加较多外配重块时，可进行大阻力状态下的展开试验；当只使用内配重块时，可进行超重状态的展开试验；当外配重块和内配重块质量相等，重力互相抵消时，可进行延伸机构超载试验；当三个方向上使用的配重块质量相差较大时，可进行偏载状态下的展开试验。
本发明的效果在于：
本发明所述的利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其在试验中使用模拟件来代替真实的发动机推力室和喷管产品，只保留与真实产品一致的接口和锁紧机构，装配真实的延伸机构进行试验；本发明通过滑轮、钢索、重锤的组合，使得重锤的重力方向变成延伸机构展开的阻力。通过内外配重块的不同组合，可以实现失重、超重状态、额定状态和偏载状态的展开试验。
本发明所述的利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置已经通过试验获得了延伸机构在失重、额定载荷、200％不均匀载荷、150％超载等状态下的展开时间、速度等性能数据，其中不同状态下的展开时间均＜10s，展开时间误差＜0.8s，有效验证了延伸结构的设计和可靠性。经验证表明本发明装置设计合理，使用方便、结构可靠、功能齐全，完全满足延伸机构考核试验的要求。
附图说明
图1为本发明所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置示意图；
图中：1.滑轮支撑架；2.滑轮(3个)；3.钢索；4.中心支撑筒；5.内配重块；6.重锤；7.外配重块；8.试验装置底座；9.模拟固定喷管；10.滚珠丝杆；11.模拟延伸喷管；12.模拟推力室；13.延伸机构动力部分；14.支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置作进一步描述。
如图1所示，本发明所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其包括试验装置底座8，在试验装置底座8上方固定中心支撑筒4，模拟固定喷管9套在中心支撑筒4外；中心支撑筒4上方固定模拟推力室12；模拟推力室12上方固定滑轮支撑架1；
滑轮支撑架1外端间隔设置3个滑轮2；每个滑轮均带有1条钢索3，钢索3的两端垂直向下，一端连接重锤6，另一端连接模拟延伸喷管11；模拟延伸喷管11套在模拟固定喷管9外；所述的每个重锤6上设有外配重块7；所述的模拟延伸喷管11上、与钢索3连接位置处设有内配重块5。
所述的延伸机构设置在模拟推力室12外，包括若干个支撑杆14、滚珠丝杠10和延伸机构动力部分13(例如：驱动电机)；通过延伸机构动力部分13驱动滚珠丝杠10转动，滚珠丝杠10的转动带动与模拟延伸喷管11连接的若干个支撑件14上下运动，从而实现模拟延伸喷管11沿模拟固定喷管9和中心支撑筒4外围上下运动；通过钢索3和滑轮使重锤6的重力方向变成延伸机构的阻力。
所述的模拟固定喷管9结构仅包括出口段，并带有锁紧机构；所述的模拟延伸喷管10结构仅包括入口段，并带有与上述锁紧机构连接的锁紧凸沿部分。
所述的模拟延伸喷管10的重量与真实的C-C复合材料延伸喷管相等。
本发明中通过外配重块7和内配重块5内外配合，可实现失重、超重状态、额定状态和偏载状态的展开试验；
当不使用外配重块7和内配重块5时，可进行延伸机构额定状态展开试验；
当外配重块7的重量与模拟延伸喷管10重量相等时，可进行失重状态下的展开试验；
当增加较多外配重块7时，可进行大阻力状态下的展开试验；
当只使用内配重块5时，可进行超重状态的展开试验；
当外配重块7和内配重块5质量相等，重力互相抵消时，可进行延伸机构超载试验；当三个方向上使用的配重块质量相差较大时，可进行偏载状态下的展开试验。
本发明中延伸机构功能和载荷试验装置的主要目的是考核延伸机构的展开、锁紧技术，因此试验中可以不使用真实的发动机推力室和喷管产品，而使用模拟件代替。装置中，设计了模拟推力室12、模拟固定喷管9和延伸喷管10。这些模拟件的接口尺寸、锁紧机构和真实的产品一致，能够代替真实产品考核延伸机构的展开和锁紧技术。其中，模拟固定喷管9只取出口段安装有锁紧机构的部分，模拟延伸喷管10只取入口段加工有锁紧凸沿的部分。为了满足额定状态下的展开试验，模拟延伸喷管10的重量与真实的C-C复合材料延伸喷管相等。同时，模拟延伸喷管10边缘设计得较宽，以满足内配重块5安装的需要。通过这些不同状态或极限状态下的试验，可以有效地考核延伸机构的结构和动作可靠性。
本发明试验装置，具有结构简单可靠、占地面积小、可进行多种不同状态、不同载荷下的展开试验等优点。

Claims (5)

1.一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其特征在于：该装置包括试验装置底座(8)，在试验装置底座(8)上方固定中心支撑筒(4)，模拟固定喷管(9)套在中心支撑筒(4)外；中心支撑筒(4)上方固定模拟推力室(12)；模拟推力室(12)上方固定滑轮支撑架(1)；
滑轮支撑架(1)外端间隔设置3个滑轮(2)；每个滑轮均带有1条钢索(3)，钢索(3)的两端垂直向下，一端连接重锤(6)，另一端连接模拟延伸喷管(11)；模拟延伸喷管(11)套在模拟固定喷管(9)外；所述的每个重锤(6)上设有外配重块(7)；所述的模拟延伸喷管(11)上、与钢索(3)连接位置处设有内配重块(5)；
所述的延伸机构设置在模拟推力室(12)外，包括若干个支撑杆(14)、滚珠丝杠(10)和延伸机构动力部分(13)；通过延伸机构动力部分(13)驱动滚珠丝杠(10)转动，滚珠丝杠(10)的转动带动与模拟延伸喷管(11)连接的若干个支撑件(14)上下运动，从而实现模拟延伸喷管(11)沿模拟固定喷管(9)和中心支撑筒(4)外围上下运动；通过钢索(3)和滑轮使重锤(6)的重力方向变成延伸机构的阻力。
2.根据权利要求1所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其特征在于：所述的模拟固定喷管(9)结构仅包括出口段，并带有锁紧机构；所述的模拟延伸喷管(10)结构仅包括入口段，并带有与上述锁紧机构连接的锁紧凸沿部分。
3.根据权利要求1所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其特征在于：所述的模拟延伸喷管(10)的重量与真实的C-C复合材料延伸喷管相等。
4.根据权利要求1所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其特征在于：通过外配重块(7)和内配重块(5)内外配合，可实现失重、超重状态、额定状态和偏载状态的展开试验。
5.根据权利要求1所述的一种利用滑轮和重锤实现延伸机构功能和载荷试验的装置，其特征在于：当不使用外配重块(7)和内配重块(5)时，可进行延伸机构额定状态展开试验；当外配重块(7)的重量与模拟延伸喷管(10)重量相等时，可进行失重状态下的展开试验；当增加较多外配重块(7)时，可进行大阻力状态下的展开试验；当只使用内配重块(5)时，可进行超重状态的展开试验；当外配重块(7)和内配重块(5)质量相等，重力互相抵消时，可进行延伸机构超载试验；当三个方向上使用的配重块质量相差较大时，可进行偏载状态下的展开试验。
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