CN111089798A - 火箭发动机喷管静力试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火箭发动机配件试验技术领域，具体涉及火箭发动机喷管静力试验装置及方法，该方法包括以下步骤：将密封挡块放置在水槽内，将喷管的待检测端穿过所述盖板的第一通孔，并使待检测端抵持在密封挡块上，将喷管的外侧与所述盖板密封连接，将所述支架固定在所述盖板的上方，并使支撑杆穿过第二通孔；向水槽内充满水并加压至设定压强保持设定时间；加压过程测试喷管形变是否满足要求，泄压后检测喷管结构是否完好，本发明能够解决采用现有装置对喷管进行静力试验时，试验过程与喷管实际工作状态不符，试验结果不准确的问题。

Description

火箭发动机喷管静力试验装置及方法

技术领域

本发明涉及火箭发动机配件试验技术领域，具体涉及火箭发动机喷管静力试验装置及方法。

背景技术

喷管是固体火箭发动机的能量转换装置，位于发动机尾部，承受高温、高压燃气的共同作用，其结构强度必须满足发动机内部压强及外部载荷，保证工作时喷管不发生结构破坏，因此在工程研制上，喷管需要进行静力试验，验证喷管的结构适应性。

喷管成喇叭形状，通过法兰与燃烧室连接，前段部分潜入燃烧室内部，后段部分暴露在燃烧室外部，其廓示意如图1所示。潜入燃烧室内部的结构中，A面受到压强远大于B面，因此，静力试验采用密封喷管出口，在A面加水压，B面不加压的方式进行试验，由于喷管成型以后难以安装密封，仅对喷管壳体进行考核。

图2为本发明实施例中喷管壳体静力试验的传统装置的结构示意图，将喷管壳体倒置装入压力容器中，堵住中心孔，在喷管壳体和压力容器之间的空间注水，并进行加压，模拟燃烧室内部压强，从而验证喷管壳体的结构强度是否满足要求。

但是上述方式只能对喷管壳体进行考核，实际上喷管壳体内、外均有复合材料与其紧密结合，可提高结构强度，中心孔堵住后，轴向压力通过堵盖传至喷管壳体上，导致试验载荷大于喷管壳体实际所受载荷，若用同样的装置对喷管进行试验也会遇到同样的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种火箭发动机喷管静力试验装置及方法，能够解决采用现有装置对喷管进行静力试验时，试验过程与喷管实际工作状态不符、试验结果不准确的问题，提高测试结果的准确性，减少测试过程中喷管不必要的损伤。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种火箭发动机喷管静力试验装置，包括：

水槽；

盖板，其设于所述水槽的上方，所述盖板上设有用于使喷管的待检测端穿过所述盖板的第一通孔，还设有用于将所述喷管的外侧与所述盖板密封连接的密封件；

支架，其设于所述盖板的上方，所述支架设有穿过所述第一通孔的支撑杆；

密封挡块，其内设有第二通孔，所述密封挡块通过所述第二通孔密封套设于所述支撑杆上，用于密封所述待检测端。

在上述技术方案的基础上，所述密封挡块设有环形凹槽，其用于放置所述待检测端。

在上述技术方案的基础上，所述环形凹槽上设有橡胶套环。

在上述技术方案的基础上，所述环形凹槽的内壁上设有设定数量的凸环。

在上述技术方案的基础上，还包括隔离膜，所述隔离膜设于所述密封挡块、橡胶套环和待检测端交界处的外侧，用于保证加强前，水不进入内部。

在上述技术方案的基础上，所述待检测端和橡胶套环以及密封挡块和橡胶套环之间通过结构胶粘接。

在上述技术方案的基础上，所述环形凹槽对侧的密封挡块上设有沿所述第二通孔向下延伸的突出部。

在上述技术方案的基础上，还包括拉绳，其一端与所述密封挡块设有环形凹槽的一侧固定连接，另一端与所述支架固定连接。

在上述技术方案的基础上，所述第二通孔的内壁上设有密封槽，所述密封槽内设有密封环。

本发明还提供一种火箭发动机喷管静力试验方法，包括以下步骤：

将密封挡块放置在水槽内，将喷管的待检测端穿过所述盖板的第一通孔，并使待检测端抵持在密封挡块上，将喷管的外侧与所述盖板密封连接，将所述支架固定在所述盖板的上方，并使支撑杆穿过第二通孔；

向水槽内充满水并加压至设定压强保持设定时间；

测试加压过程喷管形变是否满足要求，泄压后检测喷管结构是否完好。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在采用该火箭发动机喷管静力试验装置及方法时，首先将密封挡块放置在水槽内，将喷管的待检测端穿过盖板的第一通孔，并使待检测端抵持在密封挡块上，将喷管的外侧与盖板密封连接，将支架固定在盖板的上方，并使支撑杆穿过第二通孔。向水槽内充满水并加压至设定压强保持设定时间。泄压后检测喷管是否满足形变要求。支撑杆上所受到的轴向压力不会传递到喷管上，避免了试验过程与喷管实际工作状态不吻合、试验结果不准确的问题，提高测试结果的准确性，减少测试过程中喷管不必要的损伤。

附图说明

图1为本发明实施例中导管的结构示意图；

图2为本发明实施例中喷管壳体静力试验的传统装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中试验装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中密封挡块的结构放大示意图；

图5为本发明实施例中密封挡块的结构进一步放大示意图。

图中：1、水槽；2、盖板；3、支架；31、支撑杆；4、喷管；41、待检测端；5、密封挡块；51、凸环；52、密封环；53、突出部；6、橡胶套环；7、隔离膜；8、拉绳。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。图3为本发明实施例中试验装置的结构示意图；如图1所示：

本发明提供一种火箭发动机喷管静力试验装置，包括：

水槽1；还包括盖板2，其设于水槽1的上方，盖板2上设有用于使喷管4的待检测端41穿过盖板2的第一通孔，还设有用于将喷管的外侧与盖板2密封连接的密封件；还包括支架3，其设于盖板2的上方，支架3设有穿过第一通孔的支撑杆31；还包括密封挡块5，其内设有第二通孔，密封挡块5通过第二通孔密封套设于支撑杆31上，用于密封待检测端41。

在采用该火箭发动机喷管静力试验装置及方法时，首先将密封挡块5放置在水槽1内，将喷管4的待检测端41穿过盖板2的第一通孔，并使待检测端41抵持在密封挡块5上，将喷管4的外侧与盖板2密封连接，将支架3固定在盖板2的上方，并使支撑杆31穿过第二通孔。向水槽1内充满水并加压至设定压强保持设定时间。泄压后检测喷管4是否满足形变要求。支撑杆31上所受到的轴向压力不会传递到喷管4上，避免了试验载荷高于喷管实际工作载荷，提高测试结果的准确性，减少测试过程中喷管不必要的损伤。

在本实施例中，密封挡块5置于水槽1的底部，喷管4的外侧与盖板2密封连接，待检测端41抵持在密封挡块5上，支撑杆31穿过密封挡块5的第二通孔。这样就使待检测端41、密封挡块5、支撑杆31和水槽1之间形成一个密闭的空间，向水槽1内充满水并加压，支撑杆31上所受到的轴向压力就不会传递到喷管4上，使喷管4的试验环境更加接近于真实的环境，提高测试结果的准确性，减少测试过程中喷管不必要的损伤。

在该实施例中，密封件为在第一通孔周围的盖板2上设置的法兰盘，喷管4的外侧设有与之相匹配的法兰盘，喷管4与盖板2通过法兰密封连接。密封挡块5通过第二通孔套设在支撑杆31上，并且实现滑动密封。

优选地，密封挡块5设有环形凹槽，其用于放置待检测端41。在本实施例中，环形凹槽的形状与待检测端41的形状相互匹配，这样可以使密封挡块5与环形凹槽有更大的接触面积，以使密封挡块5有更好的密封能力。

图4为本发明实施例中密封挡块的结构放大示意图，如图4所示，优选地，环形凹槽上设有橡胶套环6。在本实施例中，在环形凹槽上设置橡胶套环6，一方面可以增加环形凹槽与待检测端41之间的密封能力，提高密封效果，另一方面橡胶套环的柔性可压缩特性，不会增加喷管刚度和强度，不影响喷管结构承载能力和变形特性。当然，在其他实施例中，也可以采用其他的密封材料设置在环形凹槽上，以提高密封效果。

图5为本发明实施例中密封挡块的结构进一步放大示意图，如图5所示，优选地，环形凹槽的内壁上设有设定数量的凸环51。在本实施例中，环形凹槽的内壁上设置3个凸环51，凸环可以提高橡胶套环局部压缩量，增加接触面上的液体流动阻力，以增加环形凹槽与橡胶套环6之间的密封效果。在其他实施例中，也可以采用其他个数的凸环和位置，以增加密封效果。

再次参见图4，优选地，还包括隔离膜7，隔离膜7用于设于密封挡块5、橡胶套环6和待检测端41交界处的外侧。在本实施例中，在密封挡块5、橡胶套环6和待检测端41交界处的外侧设置隔离膜7，隔离膜与三者通过胶粘剂粘接，可避免试验准备过程中，灌水后未加压前，水事先流入三者界面，从而增加密封效果。

优选地，待检测端41和橡胶套环6，以及密封挡块5和橡胶套环6之间通过结构胶粘接。在本实施例中，待检测端41和橡胶套环6，密封挡块5和橡胶套环6之间通过结构胶粘接，可以更好的防止水进入界面，使待检测端41、橡胶套环6和密封挡块5密封。

优选地，环形凹槽对侧的密封挡块5上设有沿第二通孔向下延伸的突出部53。在本实施例中，在环形凹槽对侧的密封挡块5上设置沿第二通孔向下延伸的突出部53，可以使密封挡块5的下部更好的受到水槽中的压强，以还原使用环境中待检测端41受到的轴向压力。

优选地，还包括拉绳8，其一端与密封挡块5设有环形凹槽的一侧固定连接，另一端与支架3固定连接。在本实施例中，设置拉绳8连接密封挡块5，一方面可在注水加压前用拉绳8拉住密封挡块5，使其不从支撑杆31上滑落，另一方面对拉绳施加预拉力，保证注水前，橡胶套环6处于压缩状态，增加待检测端41与橡胶套环6以及橡胶套环6与密封挡块5之间界面的流阻，以达到待检测端41与密封挡块5之间密封的目的。当试验开始后，水压逐渐增加，将密封挡块5顶紧，压缩橡胶套环6，实现自密封效果。

优选地，第二通孔的内壁上设有密封槽，密封槽内设有密封环52。在本实施例中，密封挡块5通过第二通孔套设在支撑杆31上，并且实现滑动密封，在密封挡块5与支撑杆31之间设置密封环52可以更好实现它们之间的密封。

本发明还提供一种火箭发动机喷管静力试验的试验方法，包括以下步骤：

将密封挡块5放置在水槽1内，将喷管4的待检测端41穿过盖板2的第一通孔，并使待检测端41抵持在密封挡块5上，将喷管的外侧与盖板2密封连接，将支架3固定在盖板2的上方，并使支撑杆31穿过第二通孔；向水槽1内充满水并加压至设定压强保持设定时间；泄压后检测喷管4是否满足形变要求。

该试验方法使待检测端41、密封挡块5、支撑杆31和水槽1之间形成一个密闭的空间，向水槽1内充满水并加压，支撑杆31上所受到的轴向压力就不会传递到喷管4上，使喷管4的试验环境更加接近于真实的环境，避免了试验载荷高于喷管实际工作载荷，提高测试结果的准确性，减少测试过程中喷管不必要的损伤。该试验方法采用环形凹槽上设置橡胶套环6、环形凹槽内壁上设置凸环51、以及外部粘接隔离膜7的密封策略，配合拉绳8施加预拉力，可保证水槽内的水在试验过程中不进入密封面，确保试验载荷稳定可靠施加于被测产品上。同时，利用橡胶套环的柔性可压缩特性，不增加喷管刚度和强度，不影响喷管结构承载能力和变形特性，确保试验数据真实。既实现试验装置有效密封，又避免密封结构对试验结果的干扰。

本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火箭发动机喷管静力试验装置，其特征在于，包括：

水槽(1)；

盖板(2)，其设于所述水槽(1)的上方，所述盖板(2)上设有用于使喷管(4)的待检测端(41)穿过所述盖板(2)的第一通孔，还设有用于将所述喷管的外侧与所述盖板(2)密封连接的密封件；

支架(3)，其设于所述盖板(2)的上方，所述支架(3)设有穿过所述第一通孔的支撑杆(31)；

密封挡块(5)，其内设有第二通孔，所述密封挡块(5)通过所述第二通孔密封套设于所述支撑杆(31)上，用于密封所述待检测端(41)。

2.如权利要求1所述的火箭发动机喷管静力试验装置，其特征在于，所述密封挡块(5)设有环形凹槽，其用于放置所述待检测端(41)。

3.如权利要求2所述的火箭发动机喷管静力试验装置，其特征在于，所述环形凹槽上设有橡胶套环(6)。

4.如权利要求3所述的火箭发动机喷管静力试验装置，其特征在于，所述环形凹槽的内壁上设有设定数量的凸环(51)。

5.如权利要求3所述的火箭发动机喷管静力试验装置，其特征在于，还包括隔离膜(7)，所述隔离膜(7)用于设于所述密封挡块(5)、橡胶套环(6)和待检测端(41)交界处的外侧。

6.如权利要求3所述的火箭发动机喷管静力试验装置，其特征在于，所述待检测端(41)和橡胶套环(6)以及密封挡块(5)和橡胶套环(6)之间通过结构胶粘接。

7.如权利要求2所述的火箭发动机喷管静力试验装置，其特征在于，所述环形凹槽对侧的密封挡块(5)上设有沿所述第二通孔向下延伸的突出部(53)。

8.如权利要求1所述的火箭发动机喷管静力试验装置，其特征在于，还包括拉绳(8)，其一端与所述密封挡块(5)设有环形凹槽的一侧固定连接，另一端与所述支架(3)固定连接。

9.如权利要求1所述的火箭发动机喷管静力试验装置，其特征在于，所述第二通孔的内壁上设有密封槽，所述密封槽内设有密封环(52)。

10.一种应用如权利要求1所述的火箭发动机喷管静力试验装置实施的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

将密封挡块(5)放置在水槽(1)内，将喷管(4)的待检测端(41)穿过所述盖板(2)的第一通孔，并使待检测端(41)抵持在密封挡块(5)上，将喷管的外侧与所述盖板(2)密封连接，将所述支架(3)固定在所述盖板(2)的上方，并使支撑杆(31)穿过第二通孔；向水槽(1)内充满水并加压至设定压强保持设定时间；

加压过程测试喷管形变是否满足要求，泄压后检测喷管结构是否完好。

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