CN111204691A - 一种固体火箭发动机自动换向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固体火箭发动机技术领域，公开了一种固体火箭发动机自动换向装置，包括机架、驱动机构、水平固定机构和垂向平移机构；水平固定机构包括翻转平台，翻转平台能够相对机架转动0‑90°，实现发动机的换向；翻转平台上对称布置有前固定单元和后固定单元对发动机机身进行固定；垂向平移机构包括固定在竖直面板上的竖向滑轨，通过竖向滑块滑动连接在竖向滑轨上的连接杆，固定在竖向滑轨顶端的固定杆，与连接杆、固定杆螺纹连接的手轮丝杠，固定在连接杆上的侧固定板，侧固定板对发动机端部进行固定；通过手轮丝杠、竖向滑轨将发动机滑动与换向装置脱离，便于行车吊装，使得移动过程平稳，且省力。

Description

一种固体火箭发动机自动换向装置

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机技术领域，尤其是一种固体火箭发动机自动换向装置。

背景技术

力学试验是固体火箭发动机生产制造过程中不可缺少的环节，它是测试发动机后续运输和交付使用过程中可靠性和稳定性的重要途径。振动试验是力学试验中常设的试验内容，试验中要求固体发动机呈竖直状态和水平状态，因此需要对常置于水平状态的固体发动机进行换向操作。

目前，对于体积和质量小的发动机一般采用人工换向，而对于体积和质量稍大的发动机多依靠双钩行车实现换向。但是，由于发动机外形不规整，完全依靠双钩行车实现发动机换向存倾覆的风险。此外，某些工房设计不允许双钩行车的安装建设，在一定程度上限制了固体火箭发动机的换向操作。

申请号为201820653341.2、公告日为2018.12.21的一种固体火箭发动机自动翻转装置，公开了一种固体火箭发动机自动翻转装置，包括机架，所述机架上表面的右侧固定连接有接头座，机架的上方放置有翻转支架，机架正面的左侧固定连接有旋转支撑座。固体火箭发动机自动翻转装置提出的翻转支架和旋转支撑座适用在装药固化过程后的翻转过程中，由于该自动翻转装置翻转后离地间隙过高，并且工作台两端设有护栏结构，不适用于振动力学试验中翻转后进行吊装转运至振动台的安全动作流程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体火箭发动机自动换向装置，能够实现固体火箭发动机的水平状态或者竖直状态的平稳换向，提高生产效率和降低安全风险。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种固体火箭发动机自动换向装置，包括机架、驱动机构、水平固定机构和垂向平移机构；其中：

水平固定机构包括翻转平台，翻转平台包括垂直连接的水平面板和竖直面板，水平面板与机架的一端转动连接；水平面板上对称布置有前固定单元和后固定单元，前固定单元和后固定单元两侧的翻转平台上等距设置有绳缆支架，采用绳缆通过绳缆支架对发动机机身进行固定；翻转平台下方设置有水平限位触架和垂向限位触架，垂向限位触架设置在与竖直面板连接的一端；通过检测水平限位触架的位置对翻转平台翻从0°转动到90°时进行限位，从而保证翻转平台转动90°后发动机处于竖直状态，同时，保证发动机运动过程平稳，通过检测垂向限位触架的位置对翻转平台翻从90°转动到靠近0°时进行限位，使得发动机能够平稳回落至水平状态。

垂向平移机构包括固定在竖直面板上的竖向滑轨，通过竖向滑块滑动连接在竖向滑轨上的连接杆，固定在竖向滑轨顶端的固定杆，与连接杆、固定杆螺纹连接的手轮丝杠，固定在连接杆上的侧固定板；通过侧固定板将发动机的端部固定，以保证换向过程中发动机平稳不晃动，同时通过手轮丝杠、竖向滑轨将发动机滑动与换向装置脱离，便于行车吊装，使得移动过程平稳，且省力。

驱动机构包括第一驱动单元、第二驱动单元，第一驱动单元、第二驱动单元驱动翻转平台相对机架转动0-90°，保证发动机能够从水平状态换到竖直状态。

进一步地，前固定单元和后固定单元结构相同，前固定单元包括固定在翻转平台上的水平滑轨，通过水平滑块成排安装在水平滑轨上的基座，基座的顶面为斜面，前固定单元和后固定单元的基座的斜面相对设置中间形成“V”形槽，“V”形槽用来放置发动机机身，使得发动机与“V”形槽更贴合，保证了发动机固定后的平稳，基座的斜面上设置柔性垫，避免发动机与基座碰撞对发动机造成损伤，相邻基座端面之间设置有连接板。

进一步地，侧固定板上成排设置T型槽，T型槽之间的侧固定板上设置成列的螺纹孔，发动机与侧固定板上的螺纹孔采用多个螺钉连接，使得两者连接更稳定，同时便于拆卸。

进一步地，机架两侧底端等距设置底脚，底脚使得机架放置更平稳，从而保证换向过程中机架以及翻转平台整体都平稳。

进一步地，机架的上方中部设置水平限位单元，配合水平限位触架实现翻转平台翻从0°转动到90°时的限位，机架的下方设置垂向限位单元，配合垂向限位触架实现翻转平台翻从90°转动到靠近0°时的限位。

进一步地，机架上与水平面板的连接端相对的一端设置缓冲垫，保证翻转平台回落时震动较小，以保证发动机的平稳。

进一步地，机架上对称设置有上轴座，水平面板通过上轴座、转轴与机架转动连接，使得水平面板能够相对机架转动。

进一步地，第一驱动单元、第二驱动单元结构相同，第一驱动单元包括固定在机架上的下缸座，铰接在下缸座上的主动力缸，安装在主动力缸右端的次动力缸，固定在次动力缸右端的轴安装板，驱动机构与所述水平面板通过轴安装板和轴转动连接。采用液压驱动翻转平台转动，使得转动过程更平稳。

进一步地，翻转平台与机架连接的一端下方对称设置左支座与右支座，左支座与右支座通过轴与所述轴安装板转动连接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过设置翻转平台能够有效实现对固体火箭发动机水平状态和竖直状态之间的变换。

(2)本发明采用液压驱动翻转平台换向，保障固体火箭发动机试验过程的平稳性，提高生产效率。

(3)本发明通过在翻转平台上设置垂向平移机构，保证了发动机在由水平状态换向为竖直状态时，能够通过手轮丝杠摇动控制发动机脱离换向装置，以便将发动机吊装至试验台上，操作简便。

(4)本发明通过翻转平台上设置有基座，且基座设置斜面，相对的基座之间形成“V”形槽，能够适用不同型号发动机的换向。

附图说明

图1是本发明换向装置的主视图。

图2是本发明换向装置的俯视图。

图3是本发明换向装置的立体图。

图4是本发明机架与驱动机构的连接示意图。

图5是本发明水平固定机构和垂向平移机构的俯视图(卸掉侧固定板后的结构)。

图6是本发明水平固定机构和垂向平移机构的连接结构图。

图7是本发明侧固定板的结构图。

图8是本发明换向装置的立体图。

图9a至图9g是本发明换向装置工作过程的七个状态示意图。

图10是本发明固体火箭发动机结构图。

附图标记：

1机架，1-2底脚，1-3缓冲垫，1-4水平限位单元，1-5上轴座，1-6垂向限位单元，1-7悬架；

2-驱动机构，2-11下缸座，2-12主动力缸，2-13次动力缸，2-14轴安装板；

3水平固定机构，3-1翻转平台，3-2前固定单元，3-3后固定单元，3-4-绳缆支架，3-5水平限位触架，3-6垂向限位触架，3-7左支座，3-8右支座，3-9水平面板，3-10竖直面板，3-21水平滑轨，3-22水平滑块，3-23基座，3-24柔性垫，3-25连接板；

4垂向平移机构，4-1竖向滑轨，4-2竖向滑块，4-3连接杆，4-4固定杆，4-5手轮丝杠，4-6侧固定板，4-61T型槽，4-62螺纹孔；

5发动机，5-1前端盘，5-2后端盘。

具体实施方式

作为火工品，固体火箭发动机要求换向动作平稳、可控，以保证发动机试验环节的安全性。因此，结合试验工房条件，研制开发出稳定可靠、适用于力学试验的固体火箭发动机自动换向装置已是当务之急。基于此，本发明提供一种固体火箭发动机自动换向装置。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2、3、8所示，本发明的固体火箭发动机自动换向装置，包括机架1、驱动机构2、水平固定机构3和垂向平移机构4。

为了保证机架的强度，在机架1下方中部设置悬架1-7，强度设计添加的支撑结构悬架1-7作用是对驱动机构2起到底座支撑。

具体的，如图5、6所示，水平固定机构包括翻转平台3-1，为了保证翻转平台转动90°后能够实现发动机水平状态与竖直状态的换向，优选的，将翻转平台3-1设置成L形结构，具体的包括垂直连接的水平面板3-9和竖直面板3-10，水平面板3-9和竖直面板3-10可以一体成形；为了保证翻转平台能够相对机架转动，只将水平面板3-9的一端与机架1的一端转动连接，为了实现转动连接，在机架1上对称设置有上轴座1-5，水平面板3-9通过上轴座1-5、转轴与机架1转动连接。

为了实现对发动机的固定和支撑，在水平面板3-9上对称布置有前固定单元3-2和后固定单元3-3，具体的，前固定单元3-2和后固定单元3-3结构相同，包括固定在翻转平台3-1上的水平滑轨3-21，通过水平滑块3-22成排安装在水平滑轨3-21上的基座3-23；为了便于放置和固定不同型号的发动机，将基座3-23的顶面设置为斜面，前固定单元3-2和后固定单元3-3对称设置的基座3-23的斜面中间形成“V”形槽，该“V”形槽用于放置发动机的机身，“V”形槽的中心线与水平面板的中心面重合；基座的数量可以根据发动机的尺寸进行调整，本申请的附图给出的为前固定单元上设置三个基座的示例；为了避免基座与发动机的碰撞，在基座3-23的斜面上设置柔性垫3-24，柔性垫的材质没有要求特殊固定材质，能够对发动机壳体起到缓冲保即可；在相邻基座3-23的端面通过螺栓固定有连接板3-25，固定后连接板3-25与翻转平台3-1的水平面板平行，作用是保证前后两个基座能够同步滑动。

为了实现对发动机机身的固定，在基座外侧的翻转平台3-1上等距设置有绳缆支架3-4，将绳缆穿过两侧的绳缆支架机发动机来对其进行固定，绳缆支架的数量根据发动机的尺寸调整。

为了保证翻转平台的转动到位，最终实现发动机水平状态和竖直状态的换向，在翻转平台3-1下方设置有水平限位触架3-5和垂向限位触架3-6，垂向限位触架3-6设置在与竖直面板3-10连接的一端；同时在机架1的上方中部设置水平限位单元1-4，机架1的下方设置垂向限位单元1-6，；水平限位单元1-4和垂向限位单元1-6均为市场上存在的限位开关或者微动开关；通过水平限位单元1-4检测水平限位触架的位置对翻转平台翻从0°转动到90°时进行限位，从而保证翻转平台转动90°后发动机处于竖直状态，通过垂向限位单元1-6检测垂向限位触架的位置对翻转平台翻从90°转动到靠近0°时进行限位。

翻转平台3-1与机架1连接的一端下方对称设置左支座3-7与右支座3-8，左支座与右支座各设置两个，左支座3-7与右支座3-8通过轴与所述轴安装板2-14转动连接，实现水平固定机构转动。

具体的，垂向平移机构包括固定在竖直面板3-10上的竖向滑轨4-1，通过竖向滑块4-2滑动连接在竖向滑轨4-1上的连接杆4-3，固定在竖向滑轨4-1顶端的固定杆4-4，与连接杆4-3、固定杆4-4螺纹连接的手轮丝杠4-5，固定在连接杆4-3上的侧固定板4-6，使得发动机与侧固定板固定后在手轮丝杠的作用下能够随其沿竖直滑轨滑动，以便将发动机脱离换向装置。

为了保证发动机与侧固定板4-6连接稳固，侧固定板4-6上成排设置T型槽4-61，T型槽4-61之间的侧固定板4-6上设置成列的螺纹孔4-62，发动机与螺纹孔4-62采用螺钉连接，如图7所示。

为了保证发动机换向过程中的平稳，如图4所示，机架1上与水平面板3-9的连接端相对的一端设置缓冲垫1-3，缓冲垫1-3的材质选用能够对由竖直变换为水平这一动作进行缓冲，起到加大阻尼的作用即可，从而对发动机进行保护；同时，在机架1两侧底端等距设置底脚1-2，底脚使得机架放置更平稳，从而保证换向过程中机架以及翻转平台整体都平稳。

具体的，如图4所示，驱动机构包括第一驱动单元、第二驱动单元，第一驱动单元、第二驱动单元结构相同且对称布置在悬架右端，第一驱动单元包括固定在悬架1-7右端的下缸座2-11，铰接在下缸座2-11上的主动力缸2-12，安装在主动力缸右端的次动力缸2-13，固定在次动力缸右端的轴安装板2-14，驱动机构与所述水平面板3-9通过轴安装板2-14和轴转动连接，主动力缸和次动力缸由液压油泵提供动力。第一驱动单元、第二驱动单元驱动翻转平台3-1相对机架1转动0-90°。

本发明的换向装置工作原理是：工作时，如图9a所示，将用于振动试验的夹具工装的前端盘5-1和后端盘5-2通过螺栓连接分别安装在固体火箭发动机(发动机的结构如图10所示)的前端和后端，悬挂在行车的挂钩上的吊绳(常规用件，图中未示出)的两挂钩端分别紧固在固体火箭发动机的前裙处和后裙处，操控行车将固体火箭发动机吊装至基座3-23上的柔性垫3-24处，并使前端盘5-1的左端面紧贴侧固定板4-6，通过螺栓连接将前端盘5-1安装在侧固定板上的T型槽4-61与螺纹孔4-62上，通过行车挂钩将吊绳悬挂在后端盘5-2上，并用绳缆将一端固定在翻转平台3-1一侧的绳缆支架3-4上，另一端绕过发动机机身上端固定在翻转平台另一侧的绳缆支架上，将发动机机身固定；如图9b所示，启动液压油泵，液压油泵将动力传递至主动力缸2-12，次动力缸2-13在动力下伸长，推动翻转平台3-1逆时针翻转，翻转过程中，行车作为牵引，调整行车挂钩不断下移，以防突发状况导致发动机倾覆，当垂向限位触架3-6接近并触碰到垂向限位单元1-6时，液压油泵的液压油路自动关闭，此时翻转平台逆时针翻转了90°呈竖直状态，即发动机也呈竖直状态，如图9c所示；松解绳缆，将侧固定板上的螺栓拆卸，逆时针旋转手轮丝杠4-5，发动机随着侧固定板向左移动，如图9d所示；操控行车吊绳缓慢上移，发动机随着行车的向上牵引力逐渐脱离换向装置，将其吊装至振动试验台上，如图9e所示，实现了将固体火箭发动机由水平状态平稳翻转至竖直状态；开启液压油路回程按钮，次动力缸在液压油泵的动力下收缩，拉动翻转平台顺时针翻转，如图9f所示；当水平限位触架3-5接近并触碰到水平限位单元1-4时，液压油路自动关闭，翻转平台缓降在缓冲垫1-3上，如图9g所示。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种固体火箭发动机自动换向装置，其特征在于：包括机架(1)、驱动机构(2)、水平固定机构(3)和垂向平移机构(4)；其中：

所述水平固定机构包括翻转平台(3-1)，所述翻转平台(3-1)包括垂直连接的水平面板(3-9)和竖直面板(3-10)，所述水平面板(3-9)与所述机架(1)的一端转动连接；所述水平面板(3-9)上对称布置有前固定单元(3-2)和后固定单元(3-3)，所述前固定单元(3-2)和后固定单元(3-3)两侧的翻转平台(3-1)上等距设置有绳缆支架(3-4)；所述翻转平台(3-1)下方与设置有水平限位触架(3-5)和垂向限位触架(3-6)，所述垂向限位触架(3-6)设置在与竖直面板(3-10)连接的一端；

所述垂向平移机构包括固定在所述竖直面板(3-10)上的竖向滑轨(4-1)，通过竖向滑块(4-2)滑动连接在所述竖向滑轨(4-1)上的连接杆(4-3)，固定在竖向滑轨(4-1)顶端的固定杆(4-4)，与所述连接杆(4-3)、固定杆(4-4)螺纹连接的手轮丝杠(4-5)，固定在所述连接杆(4-3)上的侧固定板(4-6)；

所述驱动机构包括第一驱动单元、第二驱动单元，所述第一驱动单元、第二驱动单元驱动所述翻转平台(3-1)相对机架(1)转动0-90°。

2.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机自动换向装置，其特征在于：所述前固定单元(3-2)和后固定单元(3-3)结构相同，所述前固定单元(3-2)包括固定在所述翻转平台(3-1)上的水平滑轨(3-21)，通过水平滑块(3-22)成排安装在水平滑轨(3-21)上的基座(3-23)，所述基座(3-23)的顶面为斜面，前固定单元(3-2)和后固定单元(3-3)的基座(3-23)的斜面相对设置中间形成“V”形槽，所述基座(3-23)的斜面上设置柔性垫(3-24)，相邻基座(3-23)端面之间设置有连接板(3-25)。

3.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机自动换向装置，其特征在于：所述侧固定板(4-6)上成排设置T型槽(4-61)，所述T型槽(4-61)之间的侧固定板(4-6)上设置成列的螺纹孔(4-62)。

4.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机自动换向装置，其特征在于：所述机架(1)两侧底端等距设置底脚(1-2)。

5.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机自动换向装置，其特征在于：所述机架(1)的上方中部设置水平限位单元(1-4)，所述机架(1)的下方设置垂向限位单元(1-6)。

6.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机自动换向装置，其特征在于：所述机架(1)上与水平面板(3-9)的连接端相对的一端设置缓冲垫(1-3)。

7.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机自动换向装置，其特征在于：所述机架(1)上对称设置有上轴座(1-5)，所述水平面板(3-9)通过所述上轴座(1-5)、转轴与所述机架(1)转动连接。

8.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机自动换向装置，其特征在于：所述第一驱动单元、第二驱动单元结构相同，所述第一驱动单元包括固定在所述机架(1)上的下缸座(2-11)，铰接在所述下缸座(2-11)上的主动力缸(2-12)，安装在主动力缸(2-12)右端的次动力缸(2-13)，固定在次动力缸(2-12)右端的轴安装板(2-14)，所述驱动机构与所述水平面板(3-9)通过轴安装板(2-14)和轴转动连接。

9.根据权利要求8所述的一种固体火箭发动机自动换向装置，其特征在于：所述翻转平台(3-1)与所述机架(1)连接的一端下方对称设置左支座(3-7)与右支座(3-8)，所述左支座(3-7)与右支座(3-8)通过轴与所述轴安装板(2-14)转动连接。

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