CN106248384A - 一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法 - Google Patents

一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106248384A
CN106248384A CN201610818388.5A CN201610818388A CN106248384A CN 106248384 A CN106248384 A CN 106248384A CN 201610818388 A CN201610818388 A CN 201610818388A CN 106248384 A CN106248384 A CN 106248384A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
change
over frame
boom
ring beam
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.)
Granted
Application number
CN201610818388.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106248384B (zh
Inventor
唐斌运
曹庆红
曾晓军
刘洋
杨战伟
朱小刚
董红兵
雷鸣
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.)
Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute
Original Assignee
Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute
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 Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute filed Critical Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute
Priority to CN201610818388.5A priority Critical patent/CN106248384B/zh
Publication of CN106248384A publication Critical patent/CN106248384A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106248384B publication Critical patent/CN106248384B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法，通过分析轴向推力从发动机产生点到试车台支撑点的力传递路线，通过对发动机产生的推力的传递过程进行力仿真计算，得到转接架下环梁底部的力分布情况，把此力分布作为转接架的受力输入条件；通过分析试车台推力测量力传递路线，确定上环梁底部所需设置的桁杆支撑位置及桁杆的数量，作为转接架的力输出条件；以发动机的力通过转接架后在上环梁底部支撑面均匀散差最小为目标，确定了基于力传递对称的转接架结构。本发明解决了受力点和支撑传递点不重合而在局部产生较大的扭矩，减少了传力过程中的损失及变形对力传力的影响，提高了力测量的精度。

Description

一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法
技术领域
本发明属于液体火箭发动机试验技术领域，涉及一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法。
背景技术
液体火箭发动机试验台的安装结构如图1所示，包括力传递转接架1、发动机2、标准力传感器3、动架4、油缸5、测量力传感器6，发动机产生的推力通过力传递转接架施加在试车台的推力测量结构中。
为适应不同发动机的使用要求，需根据不同的发动机设计针对性的力传递转接架，现有力传递转接架主要一般采用结构对称为目标传力结构，没有考虑由于发动机传力的不均匀分布导致的力的不均匀性，难以满足液体火箭发动机大型试验的大推力，高振动及推力测量精度等多方面需求。
发明内容
为解决现有以结构对称为目标的传力结构难以满足火箭发动机大型试验的推力测量精度的要求，本发明提供一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法。
本发明的技术解决方案如下：
本发明用于液体火箭发动机试验的力传递转接架的设计方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
1)通过对发动机产生的推力的传递过程进行力仿真计算，得到转接架下环梁底部的力分布情况，把此力分布作为转接架的受力输入条件；
2)通过对受力输入条件进行分析，确定下环梁所需设置的承力筋板位置及尺寸，并通过仿真分析得到输入力通过下环梁后在下环梁顶部的力分布情况；
3)通过对下环梁顶部的力分布进行简化，确定承力桁杆在下环梁的支承位置，桁杆截面尺寸及桁杆数量；
4)通过分析试车台推力测量力传递路线，确定上环梁底部所需设置的桁杆支撑位置及桁杆的数量，作为转接架的力输出条件；
5)通过对下环梁顶部的力输入所需的桁杆设置要求，上环梁底部力输出条件所需的桁杆设置要求，进行综合优化；
以发动机的力通过转接架后在上环梁底部支撑面均匀散差最小为目标，确定了基于力传递对称的转接架结构。
基于权利要求上述的设计方法设计的力传递转接架，其特殊之处在于：包括上环梁、下环梁及位于上环梁与下环梁之间的多根桁杆，
所述上环梁和下环梁的上表面与下表面均为相互平行的平面，且共圆心；
所述上环梁为圆环形，所述下环梁依次由第一圆弧段、第一直线段、第二圆弧段及第二直线段围成，其中第一圆弧段与第二圆弧段相对设置，第一直线段与第二圆弧段平行且保持对称设置；
多根桁杆中每相邻两根桁杆为一组与下环梁组成三角形支撑结构。
进一步的，为免焊接时发生内部气体膨胀对结构的破坏，本发明的桁杆与上环梁连接处对应的上环梁的上表面开设有与桁杆相通的排气孔。
再进一步的，为方便焊接及基于受力均匀性的考虑，本发明桁杆为钢管。
具体的，本发明的上环梁的上表面与下环梁的下表面之间的距离为2010mm，所述上环梁的内径为Φ2180mm，所述上环梁的外径为Φ2780mm，所述上环梁上设置有16个直径为22.5mm的螺栓孔；所述下环梁的长轴尺寸Φ3410mm，所述下环梁上设置有34个直径为22.5mm的螺栓孔。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
1、本发明的火箭发动机试验的力传递转接架的设计方法，通过分析轴向推力从发动机产生点到试车台支撑点的力传递路线，以力传递均匀为目标设计传力结构，解决了受力点和支撑传递点不重合而在局部产生较大的扭矩，减少了传力过程中的损失及变形对力传力的影响，提高了力测量的精度。
2、本发明的设计方法通过保证由发动机传递来的轴向推力在桁杆上的均匀分布结构，保证了力传递架在受力状态的变形均匀，不发生因变形产生的倾斜，避免了因倾斜产生的力测量误差。
3、本发明的转接架采用力分散环梁结构将局部集中力进行充分的分散，环梁结构中的载荷为压力载荷，高振动下具有很好的可靠性，力传递经过分散后进行桁杆结构支撑，减少了整个力传力架的应力集中情况，提高了承载性能及振动可靠性。
4、本发明设计的力传递架投产使用后，在发动机试验中结构可靠，推力测量效果良好，达到了预期的目的。
附图说明
图1为发动机与力传递转接架试车台安装结构；
图 2发动机力传递到转接架底部的力分布情况；
图3受力简化后的力分布情况；
图4为本发明转接架立体结构示意图；
图5为本发明转接架平面视图。
其中附图标记为：1-力传递转接架、2-发动机、3-标准力传感器、4-动架、5-油缸、6-测量力传感器、11-上环梁、12-桁杆、13-下环梁、14-承力筋板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。
图1所示为发动机与力传递转接架试车台安装结构，本发明的火箭发动机试验的力传递转接架的设计方法，通过分析轴向推力从发动机产生点到试车台支撑点的力传递路线，以力传递均匀为目标设计传力结构，具体步骤如下：
1)如图2所示，通过对发动机产生的推力的传递过程进行力仿真计算，得到转接架下环梁底部的力分布情况，把此力分布作为转接架的受力输入条件；
2)通过对受力输入条件进行分析，确定下环梁所需设置的承力筋板14位置及尺寸，并通过仿真分析得到输入力通过下环梁后，在下环梁顶部的力分布情况；
3)如图3所示，通过对下环梁顶部的力分布进行简化，确定承力桁杆在下环梁需支承的位置，桁杆截面尺寸及桁杆数量；
4)通过分析试车台推力测量力传递路线，确定了最佳支撑位置，得到了上环梁底部所需设置的桁杆支撑位置及桁杆的数量；作为转接架的力输出条件；
5)通过对下环梁顶部的力输入所需的桁杆设置要求，上环梁底部力输出条件所需的桁杆设置要求，进行综合优化；以发动机的力通过转接架后在上环梁底部支撑面均匀散差最小为目标，确定了基于力传递对称的转接架结构。
基于该方法所设计的用于液体火箭发动机试验的力传递转接架，如图4-5所示，包括上环梁11、下环梁13及位于上环梁与下环梁之间的多根桁杆12，考虑到轴向推力必须垂直传递，避免由于推力传递轴线与测量轴线不一致造成的误差，上环梁11和下环梁13的上表面与下表面均为相互平行平面，且共圆心；上环梁为圆环形，下环梁依次由第一圆弧段、第一直线段、第二圆弧段及第二直线段围成，其中第一圆弧段与第二圆弧段相对设置，第一直线段与第二圆弧段平行且保持对称设置；多根桁杆中每相邻两根桁杆为一组与下环梁组成三角形支撑结构，桁杆为钢管。力传递转接架在桁杆焊接时，由于为封闭结构，常规做法是在桁杆上开排气口，避免焊接时发生内部气体膨胀对结构的破坏，此种方法由于在杆上开孔，不适用于发动机力传递转接架的大载荷，高振动的环境，容易发生应力集中而损坏，本发明在上环梁的上表面对于位置开Φ5排气口，此处为压应力环境，受力环境好，不会发生应力集中的情况。解决了高振动环境，薄弱桁杆焊接开排气孔的问题。
作为本发明的一个应用实例，上环梁的上表面与下环梁的下表面之间的距离为2010mm，上环梁的内径为Φ2180mm，上环梁的外径为Φ2780mm，上环梁上设置有16个直径为22.5mm的螺栓孔；下环梁长轴尺寸Φ3410mm，下环梁上设置有34个直径为22.5mm的螺栓孔。

Claims (5)

1.一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)通过对发动机产生的推力的传递过程进行力仿真计算，得到转接架下环梁底部的力分布情况，把此力分布作为转接架的受力输入条件；
2)通过对受力输入条件进行分析，确定下环梁所需设置的承力筋板位置及尺寸，并通过仿真分析得到输入力通过下环梁后在下环梁顶部的力分布情况；
3)通过对下环梁顶部的力分布进行简化，确定承力桁杆在下环梁的支承位置，桁杆截面尺寸及桁杆数量；
4)通过分析试车台推力测量力传递路线，确定上环梁底部所需设置的桁杆支撑位置及桁杆的数量，作为转接架的力输出条件；
5)通过对下环梁顶部的力输入所需的桁杆设置要求，上环梁底部力输出条件所需的桁杆设置要求，进行综合优化；
以发动机的力通过转接架后在上环梁底部支撑面均匀散差最小为目标，确定了基于力传递对称的转接架结构。
2.基于权利要求1所述的设计方法设计的力传递转接架，其特征在于：包括上环梁、下环梁及位于上环梁与下环梁之间的多根桁杆，
所述上环梁和下环梁的上表面与下表面均为相互平行的平面，且共圆心；
所述上环梁为圆环形，所述下环梁依次由第一圆弧段、第一直线段、第二圆弧段及第二直线段围成，其中第一圆弧段与第二圆弧段相对设置，第一直线段与第二圆弧段平行且保持对称设置；
多根桁杆中每相邻两根桁杆为一组与下环梁组成三角形支撑结构。
3.根据权利要求2所述的用于液体火箭发动机试验的力传递转接架，其特征在于：
所述桁杆与上环梁连接处对应的上环梁的上表面开设有与桁杆相通的排气孔。
4.根据权利要求2所述的用于液体火箭发动机试验的力传递转接架，其特征在于：所述桁杆为钢管。
5.根据权利要求2或3或4所述的用于液体火箭发动机试验的力传递转接架，其特征在于：
所述上环梁的上表面与下环梁的下表面之间的距离为2010mm，所述上环梁的内径为Φ2180mm，所述上环梁的外径为Φ2780mm，所述上环梁上设置有16个直径为22.5mm的螺栓孔；
所述下环梁的长轴尺寸Φ3410mm，所述下环梁上设置有34个直径为22.5mm的螺栓孔。
CN201610818388.5A 2016-09-12 2016-09-12 一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法 Active CN106248384B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610818388.5A CN106248384B (zh) 2016-09-12 2016-09-12 一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610818388.5A CN106248384B (zh) 2016-09-12 2016-09-12 一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106248384A true CN106248384A (zh) 2016-12-21
CN106248384B CN106248384B (zh) 2018-07-03

Family

ID=57599662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610818388.5A Active CN106248384B (zh) 2016-09-12 2016-09-12 一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106248384B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109739064A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种航天遥感相机内嵌桁架与光阑一体化结构
CN110017992A (zh) * 2019-05-16 2019-07-16 九州云箭(北京)空间科技有限公司 一种液体火箭动力系统试车方法及其装置
CN111854542A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 北京中科宇航技术有限公司 一种主动巡航返回式液体探空火箭

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101381003A (zh) * 2008-09-19 2009-03-11 航天东方红卫星有限公司 一种新型航天器主承力结构
CN201262795Y (zh) * 2008-08-26 2009-06-24 陕西科技大学 一种桁架结构与承载能力分析设计性实验装置
CN202175199U (zh) * 2011-06-03 2012-03-28 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 一种用于安装发动机的空间桁架结构
CN202886105U (zh) * 2012-11-13 2013-04-17 湖南航天机电设备与特种材料研究所 一种浮空器发动机推力测试平台
CN204252276U (zh) * 2014-10-29 2015-04-08 中建五局第三建设有限公司 穹顶钢结构压力环结构
CN105718621A (zh) * 2014-12-18 2016-06-29 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种发动机外部支架优化设计方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201262795Y (zh) * 2008-08-26 2009-06-24 陕西科技大学 一种桁架结构与承载能力分析设计性实验装置
CN101381003A (zh) * 2008-09-19 2009-03-11 航天东方红卫星有限公司 一种新型航天器主承力结构
CN202175199U (zh) * 2011-06-03 2012-03-28 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 一种用于安装发动机的空间桁架结构
CN202886105U (zh) * 2012-11-13 2013-04-17 湖南航天机电设备与特种材料研究所 一种浮空器发动机推力测试平台
CN204252276U (zh) * 2014-10-29 2015-04-08 中建五局第三建设有限公司 穹顶钢结构压力环结构
CN105718621A (zh) * 2014-12-18 2016-06-29 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种发动机外部支架优化设计方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张方余: "长工作时间固体火箭发动机高精度性能试验架研制", 《推进技术》 *
潘娜 等: "固体火箭发动机试车架中推力架的结构分析研究", 《机械设计与制造》 *
董洪强 等: "小推力液体火箭发动机动态推力测试台架设计", 《中国测试技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109739064A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种航天遥感相机内嵌桁架与光阑一体化结构
CN109739064B (zh) * 2018-12-29 2020-04-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种航天遥感相机内嵌桁架与光阑一体化结构
CN110017992A (zh) * 2019-05-16 2019-07-16 九州云箭(北京)空间科技有限公司 一种液体火箭动力系统试车方法及其装置
CN111854542A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 北京中科宇航技术有限公司 一种主动巡航返回式液体探空火箭

Also Published As

Publication number Publication date
CN106248384B (zh) 2018-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102818671B (zh) 一种高精度的液体或气体火箭发动机推力台架
CN109141905B (zh) 一种六分力试车台及其测量矢量推力的方法
CN106248384A (zh) 一种用于液体火箭发动机试验的力传递转接架及设计方法
CN109115510B (zh) 一种六分力试验台及其误差的确定方法
CN109342097B (zh) 一种盾构法隧道综合试验平台及其试验方法
CN102866070B (zh) 一种隧道二次衬砌混凝土结构承载力试验的加载方法
JP2008180559A (ja) 検重装置
CN106153314A (zh) 一种平面框架节点加载及节点区剪切变形测量装置
CN104384733A (zh) 用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺
CN105588802A (zh) 一种用于模拟巷道围岩塑性区的三维实验系统及实验方法
CN105222978A (zh) 一种冲击试验加载平台
CN105424304A (zh) 多点激励抗震试验支承架及其设计方法
CN109520851A (zh) 管片错台试验测试方法
CN103698073B (zh) 一种形状记忆合金管接头紧固压力测试装置及其测试方法
CN203981061U (zh) 一种副车架安装孔检测装置
CN212674401U (zh) 一种液氮分叉管路双台并激振动试验系统
US11060947B2 (en) Top loaded bidirectional testing system and method of using the same
CN104020050B (zh) 粗粒土真三轴试验机
CN109115512B (zh) 实现六分力模型构建方法的试车台及测量矢量推力的方法
CN104677581B (zh) 加载装置以及基于该加载装置的梁柱节点抗震试验系统
CN106782712A (zh) 一种压水堆核电厂堆内构件吊具承载结构
CN111982443B (zh) 一种可加载位移的水平向振动试验工装
CN106480908B (zh) 一种微型桩水平静载试验装置及方法
CN106368322B (zh) 一种用于超高层建筑转换层之间的双向对称倾斜钢柱的安装方法
CN203965253U (zh) 粗粒土真三轴试验机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant