CN107806950B - 一种大推力矢量立式测试装置结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大推力矢量立式测试装置结构，属于传感、测控技术领域。本发明解决了现有固体火箭发动机测试装置固有频率低，测试量程小等技术难题，并将传统的卧式结构改为立式结构，提高了发动机推力矢量测试的精度。本发明装置包括转接架、侧向加载装置、八工位标定板、测力仪、键、连接筒、液压动力系统、上板、加强筋a、加强筋b、承力筒和下板。该装置量程大，结构工艺性好，精度高，动态特性好，安装调试简单，能够同时进行空间力和力矩的测试，能够更全面、准确的测试发动机推力矢量特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种大推力矢量立式测试装置结构，属于传感、测控技术领域，应用于大推力固体火箭发动机测试场合，对固体火箭发动机的推力矢量测试具有重要意义。
背景技术
发动机推力矢量作为火箭发动机关键性能参数，对控制飞行器运行姿态，提高控制精度具有重要意义。
现有的固体火箭发动机推力矢量测试装置多数为卧式结构，但卧式结构很难保证测试系统轴线与发动机轴线重合，并且随着固体火箭发动机的燃烧，燃料减少导致发动机重力产生变化，会对侧向力产生影响，从而影响测试精度。六分力推力矢量试车台是目前使用最多的测试装置，但是仍存在试车台架固有频率较低、测试量程范围小等问题。
因此，需要一种高固有频率，高刚度的大推力立式结构去解决固体火箭发动机的矢量力测试。
发明内容
本发明解决了现有固体火箭发动机测试装置固有频率低，测试量程小等技术难题，并将传统的卧式结构改为立式结构，保证发动机侧向力在水平面内，使之不受测试过程中发动机重力变化带来的影响，提高了发动机推力矢量测试的精度。
本发明的技术方案：
一种大推力矢量立式测试装置结构，包括转接架1、侧向加载装置2、八工位标定板3、测力仪4、键5、连接筒6、主向液压动力系统7和支撑圆台；
所述的支撑圆台由上板8、下板12、承力筒11和加强筋组成，上板8和下板12通过承力筒11相连，承力筒11为圆筒；所述的加强筋分为加强筋a9和加强筋b10，加强筋b10为方形板，安装于上板8和下板12间，并固定于承力筒11上；加强筋a9为T型板，T型板安装于上板8和下板12间，T型板的横板位于外侧，对应于上板8表面的键槽处；加强筋a9和加强筋b10均匀、交替安装在上板8和下板12中间，形成一个整体；
所述的支撑圆台的上板8表面设有8个均布的键槽，键5通过销与螺栓固定在键槽内，即为8个工位；所述的支撑圆台的上板8每个工位上布置5组间距相同的螺纹孔，任意相间的两组螺纹孔实现定位，实现3个位置的变换；当Y向两个相对的侧向加载装置2分别居于相反的两个极限位置时，即实现转矩MX的模拟加载；
所述的侧向加载装置2共8个，通过键5与螺栓均匀安装在支撑圆台的上板8表面的外圆周，各自沿着其对应的键5滑动；
所述的测力仪4包括测力仪顶板、测力仪底板和传感器，固定安装于支撑圆台的上板8表面；其中，测力仪顶板和测力仪底板为设有中心孔的方形板，传感器连接在顶板与底板之间，形成一个整体；
所述的八工位标定板3为中心带孔的圆台，固定在测力仪顶板上，通过圆台与测力仪顶板的中心孔实现定位；
所述的转接架1下端通过螺纹安装在八工位标定板3上表面，转接架1上端与火箭发动机连接；
所述的连接筒6上端固定在支撑圆台的下板12表面，与承力筒11同轴；
所述的主向液压动力系统7包括液压缸、后端中心拉杆、标准力传感器和前端中心拉杆，前端中心拉杆和后端中心拉杆均连接在标准力传感器上，前端中心拉杆穿过测力仪4和八工位标定板3，通过加载螺母固定；后端中心拉杆与液压缸连接；主向液压动力系统7通过螺栓固定在连接筒6下端；
所述的侧向加载装置2，将一侧的侧向加载装置2拆下，将加高装置固定在支撑圆台的上板8表面，再将侧向加载装置2通过键5与螺栓固定在加高装置上，从而分别实现弯矩My、MZ的模拟加载。
标定过程中，主向力最大可达300000N，通过八工位标定板、测力仪垂直地作用在支撑圆盘中心孔的周边区域，由承力筒以及加强筋结构承受住所施加的力，使支撑圆台在满足整个测试系统结构需求的同时使圆台上板中心圆孔边缘变形达到最小。同时，为了使侧向标定时圆台上板变形尽可能地减小，8个侧向加载装置均固定在加强筋a上面，并将加强筋尾端加厚以减小支撑圆台上板的变形对侧向加载精度的影响。测试时，固体火箭发动机通过转接架固定在测试系统上，为了避免共振现象的产生，要求圆台有很高的固有频率以及动态特性。此外，转接架、测力仪、侧向加载装置等零、部件均间接或直接地与支撑圆台连接，重力均由圆台承担，并且支撑圆台变形过大会影响测力仪在标定及测试过程中的精度，因此要求支撑圆台有很高的强度及刚度。
本发明的有益效果：实现了固体火箭发动机的推力矢量测量，并通过立式结构的设计消除了火箭发动机重力变化对侧向力的影响，提高了推力矢量的测试精度，同时解决了传统测试装置固有频率低、测试量程范围小等问题。该装置量程大(主向力可实现300000N的模拟加载)，结构工艺性好，精度高，动态特性好，安装调试简单，能够同时进行空间力和力矩的测试，能够更全面、准确的测试发动机推力矢量特性。
附图说明
图1为本发明装置结构的整体示意图。
图2为本发明装置结构的正视图。
图3为支撑圆台示意图。
图中：1转接架；2侧向加载装置；3八工位标定板；4测力仪；5键；6连接筒；7主向液压动力系统；8上板；9加强筋a；10加强筋b；11承力筒；12下板。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
主向液压动力系统7在接通液压油后，为主方向的标定提供了动力，实现了主向力X方向的模拟加载；侧向力是在侧向接通液压油后，通过侧向加载装置2将力分别作用于标定板侧面来分别实现Y、Z方向的模拟加载。支撑圆台上板8每个工位上布置了5组间距相同，大小一样的螺纹孔，侧向加载装置2可以沿着键滑动，最终实现3个工位的变换。当两个相对的侧向加载装置2分别居于相反的两个极限位置时，即可实现转矩MX的模拟加载。将一侧侧向加载装置2拆下，将加高装置固定在支撑圆台上板8上，再将侧向加载装置安装在加高装置上，从而可以分别实现弯矩MY与MZ的模拟加载。
Claims (2)
1.一种大推力矢量立式测试装置结构，该大推力矢量立式测试装置结构包括测力仪(4)、连接筒(6)、支撑圆台、加强筋和承力筒(11)；所述的支撑圆台包括上板(8)、下板(12)、承力筒(11)，上板(8)和下板(12)通过承力筒(11)相连，承力筒(11)为圆筒；所述的测力仪(4)包括测力仪顶板、测力仪底板和传感器，测力仪顶板和测力仪底板为设有中心孔的方形板，传感器连接在顶板与底板之间，形成一个整体；所述的连接筒(6)上端固定在支撑圆台的下板(12)表面，与承力筒(11)同轴；其特征在于，所述的大推力矢量立式测试装置结构还包括转接架(1)、侧向加载装置(2)、八工位标定板(3)、键(5)、主向液压动力系统(7)；
所述的支撑圆台还包括加强筋；所述的加强筋分为加强筋a(9)和加强筋b(10)，加强筋b(10)为方形板，安装于上板(8)和下板(12)间，并固定于承力筒(11)上；加强筋a(9)为T型板，T型板安装于上板(8)和下板(12)间，T型板的横板位于外侧，对应于上板(8)表面的键槽处；加强筋a(9)和加强筋b(10)均匀、交替安装在上板(8)和下板(12)中间，形成一个整体；
所述的支撑圆台的上板(8)表面设有8个均布的键槽，键(5)通过销与螺栓固定在键槽内，即为8个工位；所述的支撑圆台的上板(8)每个工位上布置5组间距相同的螺纹孔，任意相间的两组螺纹孔实现定位，实现3个位置的变换；当Y向两个相对的侧向加载装置(2)分别居于相反的两个极限位置时，即实现转矩MX的模拟加载；
所述的侧向加载装置(2)共8个，通过键(5)与螺栓均匀安装在支撑圆台的上板(8)面的外圆周，各自沿着其对应的键(5)滑动；
所述的测力仪(4)固定安装于支撑圆台的上板(8)表面；
所述的八工位标定板(3)为中心带孔的圆台，固定在测力仪顶板上，通过圆台与测力仪顶板的中心孔实现定位；
所述的转接架(1)下端通过螺纹安装在八工位标定板(3)上表面，转接架(1)上端与火箭发动机连接；
所述的主向液压动力系统(7)包括液压缸、后端中心拉杆、标准力传感器和前端中心拉杆，前端中心拉杆和后端中心拉杆均连接在标准力传感器上，前端中心拉杆穿过测力仪(4)和八工位标定板(3)，通过加载螺母固定；后端中心拉杆与液压缸连接；主向液压动力系统(7)通过螺栓固定在连接筒(6)下端。
2.根据权利要求1所述的大推力矢量立式测试装置结构，其特征在于，所述的侧向加载装置(2)，将一侧的侧向加载装置(2)拆下，将加高装置固定在支撑圆台的上板(8)表面，再将侧向加载装置(2)通过键(5)与螺栓固定在加高装置上，从而分别实现弯矩My、MZ的模拟加载。
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