CN112284658A - 增强非金属隔膜贮箱抗振能力的方法及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强非金属隔膜贮箱抗振能力的方法及试验方法，在加注过程中，在贮箱气腔形成“背压”的，使非金属隔膜随着加注量的增加，逐步延展、翻转的过程中避免出现局部摩擦力增大的情况，最后在气腔形成的“背压”，给非金属隔膜提供了一个气垫，显著降低了在振动过程中非金属隔膜在贮箱壳体内的旋转、甩动、扭曲状态下对非金属隔膜的损伤，极大的改善了非金属隔膜的受力环境，提高了贮箱的力学环境承载能力。

Description

增强非金属隔膜贮箱抗振能力的方法及试验方法
技术领域
本发明涉及一种力学试验方法，尤其涉及增强非金属隔膜贮箱抗振能力的方法。
背景技术
非金属隔膜是贮存航天器推进剂的压力容器，具有管理和排除推进剂的功能。在贮箱研制过程中，需要进行大量不同量级的、空载和满载的振动试验。非金属材料的贮箱膜片的强度明显没有金属的强度大，为了增强非金属隔膜贮箱抗振能力，解决在贮箱进行振动试验中出现的响应点量级过大，甚至发生非金属隔膜破裂的问题。为此，寻找增强非金属隔膜贮箱抗振能力的试验方法，对于上述问题具有重要意义。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种加“背压”方法增强非金属隔膜贮箱抗振能力的方法及试验方法。
本发明采用的技术方案是一种增强非金属隔膜贮箱抗振能力的方法，包括以下步骤：
第一步，通过贮箱气路进口充入0.1MPa-0.5MPa的氮气；
第二步，通过贮箱液路进口向贮箱液腔充入工作介质；
第三步，当贮箱加注工作介质到一定量之后，将贮箱气路进口堵住，继续充入工作介质，用液体挤压气体的方式使贮箱气腔内压力升高形成背压，背压值为0.5～4MPa
第四步，停止工作介质的充入，关闭液路进口。
一种增强非金属隔膜贮箱抗振能力的试验方法，
满载试验步骤：
第一步，进行振动台、工装夹具的准备；
第二步，通过贮箱气路进口充入0.1MPa-4MPa的氮气；
第三步，通过贮箱液路进口向贮箱液腔充入模拟液；当贮箱加注模拟液到一定量之后，将贮箱气路进口堵住，继续充入模拟液，液腔继续扩大挤压贮箱气囊使气腔内气体气压升高，达到设定背压值后，停止模拟液的充入；
第四步，关闭液路进口；通过工装将贮箱固定在振动台上进行试验；
空载试验：
第一步，进行振动台、工装夹具的准备；
第二步，通过贮箱气路进口充入0.1MPa-4MPa的氮气；
第三步，通过贮箱液路进口向贮箱液腔充入气体，当液腔内气体加注到一定量之后，将贮箱气路进口堵住，继续向液腔充入气体，液腔继续扩大挤压贮箱气囊使气腔内气体气压升高，达到设定背压值后，停止向液腔充入气体，
第四步，关闭液路进口；通过工装将贮箱固定在振动台上进行试验；
本发明的有益效果是在气腔形成的“背压”，给非金属隔膜提供了一个气垫，显著降低在振动过程中非金属隔膜在贮箱壳体内的旋转、甩动、扭曲状态下对非金属隔膜的损伤，极大的改善了非金属隔膜的受力环境，提高了贮箱的力学环境承载能力、稳定性和使用寿命。
附图说明
图1为贮箱振动试验方向示意图。
图中标记为：1-液路进口，10-液腔，2-气路进口，20-气腔，3-非金属隔膜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的技术方案是采用“在加注过程中通过液体挤压气腔气体建立背压的方式”加注。，贮箱容积为15L，在加注过程中当贮箱加注到一定量之后，将气端出口堵住，采用液体挤压气体的方式使贮箱背压达到要求值。
加注方法步骤如下：
1.通过贮箱气路进口2充入0.2MPa氮气，此时将贮箱气腔20顶置液腔10。从经济角度、稳定性角度，选择了氮气，当然也可以采用其它氦气等气体。
2.通过贮箱液路进口1向贮箱液腔10充入工作介质，例如推进剂；
3.当贮箱加注工作介质到一定量之后，将贮箱气路进口2堵住，继续充入工作介质，用液体挤压气体的方式使贮箱气囊的背压，也即是气腔20内气压达到0.5～0.9MPa，背压的最高压力由系使用的情况确定，例如贮箱承压能力、振动试验量级、以及试验过程中气腔压力变化情况，15L的贮箱最佳背压值为0.75MPa；当贮箱容积更大，需要采用更大背压，例如1.5MPa、2MPa、最高至4MPa。
4.停止工作介质的充入，关闭液路进口1。然后贮箱就可以此状态安装到相适配的主机上，随主机运行并根据主机命令而动作。
在加注过程中，在贮箱气腔20形成“背压”的方案，使非金属隔膜随着加注量的增加，逐步延展、翻转的过程中避免出现局部摩擦力增大的情况，最后在气腔20形成的“背压”，给非金属隔膜提供了一个气垫，使气垫起到支撑作用，显著降低了在振动过程中非金属隔膜在贮箱壳体内的旋转、甩动、扭曲状态下对非金属隔膜的损伤，也减少了贮箱壳体和非金属隔膜的摩擦、挤压，极大的改善了非金属隔膜的受力环境，提高了贮箱的力学环境承载能力。
下面为本发明的抗振试验方法与具体实施步骤，本次试验采用液腔体积为15L的非金属隔膜贮箱。
满载试验：
1.试验前的准备工作：按照相关技术文件进行振动台、工装夹具等准备；
2.采用上述“液体挤压气体建立背压的方式”加注的方法进行贮箱加注，使得贮箱气腔20的背压达到0.5MPa；，
首先，通过贮箱气路进口2充入0.2MPa氮气，将贮箱气腔20顶置液腔10；
然后，通过贮箱液路进口1向贮箱液腔10充入模拟液，例如去离子水；当贮箱加注模拟液到一定量之后，将贮箱气路进口2堵住，继续充入模拟液，挤压贮箱气囊的使其气腔20内气体达到0.5～0.9MPa的背压，背压的最高压力由系使用的情况确定，优选方案为0.7MPa，；
最后，停止工作介质的充入，关闭液路进口1。
3.通过工装将贮箱固定在振动台上，并粘贴传感器，贮箱振动试验方向示意图如图1所示，液腔10在气腔20上方，贮箱中心线偏离竖直方向一个角度α，α为10-20°，此次试验方案为α＝14°；按照相关技术文件进行试验；
空载试验：
1.试验前的准备工作：按照相关技术文件进行振动台、工装夹具等准备；
2.向贮箱气腔20的充入氮气，
首先，通过贮箱气路路进口充入0.2MPa氮气，也可以提高压强充入0.4MPa的氮气，这样在后续液腔10充入的时候，可以快速提升到较高背压；
然后，通过贮箱液路进口1向贮箱液腔10充入气体，例如空气、氮气等；当液腔10内气体加注到一定量之后，将贮箱气路进口2堵住，继续向液腔10充入气体，挤压贮箱气囊的使其气囊内气体达到0.5～0.9MPa的背压，优选方案为0.6MPa，背压的最高压力由系使用的情况确定；
最后，停止向液腔10充入气体，关闭液路进口1。
3.通过工装将贮箱固定在振动台上，并粘贴传感器，贮箱振动试验方向示意图如图1所示，液腔10在气腔20上方，贮箱中心线偏离竖直方向一个角度α，α为10-20°，此次试验方案为α＝14°；按照相关技术文件进行试验；
经试验数据分析，采用“液体挤压气体建立背压的方式”加注后，在贮箱振动试验过程中，在X、Y、Z两个方向的正弦、随机振动试验中，贮箱的低量级扫频响应曲线放大量级得到控制，试验前后的低量级扫频响应曲线一致性良好，试验过程中也未出现异常放大的情况。贮箱试验后各项性能复测合格。完全改善了非金属隔膜易破损、试验不合格的现状。

Claims (9)

1.增强非金属隔膜贮箱抗振能力的方法，包括以下步骤：
第一步，通过贮箱气路进口充入0.1MPa-0.5MPa的背压气体；
第二步，通过贮箱液路进口向贮箱液腔充入工作介质；
第三步，当贮箱加注工作介质到一定量之后，将贮箱气路进口堵住，继续充入工作介质，用液体挤压气体的方式使贮箱气腔内压力升高形成背压，背压值为0.5～4MPa
第四步，停止工作介质的充入，关闭液路进口。
2.如权利要求1所述的增强非金属隔膜贮箱抗振能力的方法，其特征在于：在通过贮箱液路进口向贮箱液腔充入液体或气体时，将贮箱气腔顶置液腔。
3.如权利要求1所述的增强非金属隔膜贮箱抗振能力的方法，其特征在于：在第一步中，充入的背压气体为氮气，氮气压强为0.2MPa，第三步中的气腔背压为0.7MPa。
4.如权利要求1所述的增强非金属隔膜贮箱抗振能力的方法，其特征在于：在第一步中，充入的背压气体为氮气，氮气压强为0.5MPa，第三步中的气腔背压为1.5MPa。
5.增强非金属隔膜贮箱抗振能力的试验方法，
满载试验步骤：
第一步，进行振动台、工装夹具的准备；
第二步，通过贮箱气路进口充入0.1MPa-4MPa的背压气体；
第三步，通过贮箱液路进口向贮箱液腔充入模拟液；当贮箱加注模拟液到一定量之后，将贮箱气路进口堵住，继续充入模拟液，液腔继续扩大挤压贮箱气囊使气腔内气体气压升高，达到设定背压值后，停止模拟液的充入；
第四步，关闭液路进口；通过工装将贮箱固定在振动台上进行试验；
空载试验：
第一步，进行振动台、工装夹具的准备；
第二步，通过贮箱气路进口充入0.1MPa-4MPa的背压气体；
第三步，通过贮箱液路进口向贮箱液腔充入气体，当液腔内气体加注到一定量之后，将贮箱气路进口堵住，继续向液腔充入气体，液腔继续扩大挤压贮箱气囊使气腔内气体气压升高，达到设定背压值后，停止向液腔充入气体，
第四步，关闭液路进口；通过工装将贮箱固定在振动台上进行试验。
6.如权利要求1所述的增强非金属隔膜贮箱抗振能力的试验方法，其特征在于：满载和空载试验的第二步中，充入背压气体为0.2MPa的氮气，并且将贮箱气囊顶置液腔。
7.如权利要求1所述的增强非金属隔膜贮箱抗振能力的试验方法，其特征在于：满载和空载试验的第四步中，在振动台上进行试验时，在贮箱上粘贴传感器，液腔在气腔上方，贮箱中心线偏离竖直方向一个角度α，α为10-20°。
8.如权利要求1所述的增强非金属隔膜贮箱抗振能力的试验方法，其特征在于：其特征在于：设定背压值为0.5～1.5MPa。
9.如权利要求1所述的增强非金属隔膜贮箱抗振能力的试验方法，其特征在于：其特征在于：设定背压值为0.8MPa。
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