CN113606058A - 一种助推火箭的传力装置 - Google Patents

Abstract

一种助推火箭的传力装置，解决了现有助推火箭的传力装置无法承受大推力、大扭矩、质量大的技术问题，包括上端面组件、下端面组件以及位于上端面组件和下端面组件之间的传力组件；上端面组件包括周向布置在上端面的主接头、第一副接头、第二副接头、第三副接头，以及两个变截面U型梁和两个汇聚拉杆；下端面组件包括周向布置在下端面的四个固定支座；传力组件包括两个第一等截面U型架、两个第二等截面U型架和四个传力拉杆；主接头、第一副接头、第二副接头、第三副接头用于连接助推火箭箭体；四个固定支座用于连接助推发动机。

Description

一种助推火箭的传力装置

技术领域

本发明涉及一种助推火箭的传力装置。

背景技术

一般助推火箭与芯一级火箭之间通过上、下两个支点连接，助推发动机通过传力装置将其产生的推力传递给芯一级火箭，通常该推力的传递是通过上支点传递给芯一级火箭的，该推力的传递路径为：从助推箭体下方中心处传递到上支点对应的助推箭体侧壁；助推箭体承受着助推发动机产生的推力，因为上支点传力方式的传力路径较长，助推箭体需较高的强度来满足传力要求，所以这种助推箭体质量较大。

长征七号运载火箭是新一代采用新型无毒无污染推进剂的绿色环保中型运载火箭。其在芯一级火箭周围并联了4个助推火箭，每个助推火箭与芯一级火箭之间通过上、下两个支点连接，经过设计优化及对比分析，长征七号火箭采用了下支点单点传力方式，此时的传力路径为：助推发动机的推力从助推箭体下方中心传递到下支点对应的助推箭体侧壁，下支点传力方式的传力路径更短，助推箭体质量较小，这样助推火箭的质量特性更具优势。但是，相较于采用上支点传力方式，这种采用下支点的传力方式，因为传力路径方向与助推发动机推力方向之间夹角增大，传力装置需要承受更大的扭矩。

然而，现有助推火箭的传力装置却难以满足大扭矩要求，并且在工作过程中内部受力不均衡，无法满足承受大推力以及满足轻量化的工作要求。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的助推火箭的传力装置无法承受大推力、大扭矩以及满足轻量化的技术问题，提出了一种助推火箭的传力装置。

本发明解决上述技术问题采取的方案为：一种助推火箭的传力装置，其特殊之处在于：包括上端面组件、下端面组件以及位于上端面组件和下端面组件之间的传力组件；

所述上端面组件包括周向布置在上端面的主接头、第一副接头、第二副接头、第三副接头，以及两个变截面U型梁和两个汇聚拉杆；两个变截面U型梁连接主接头和第二副接头以及主接头和第三副接头；两个汇聚拉杆连接第一副接头和第二副接头以及第一副接头和第三副接头；

所述下端面组件包括周向布置在下端面的四个固定支座；

所述传力组件包括两个第一等截面U型架、两个第二等截面U型架和四个传力拉杆；两个第一等截面U型架分别连接主接头与两个固定支座；两个第二等截面U型架分别连接第一副接头与另外两个固定支座；其中两个传力拉杆的一端与第二副接头连接，另一端分别与第一等截面U型架、第二等截面U型架的中偏下部位连接；另外两个传力拉杆的一端与第三副接头连接，另一端分别与第一等截面U型架、第二等截面U型架的中偏下部位连接；

所述主接头、第一副接头、第二副接头、第三副接头用于连接助推火箭箭体；所述四个固定支座用于连接助推发动机。

进一步地，还包括伺服机构支架；所述伺服机构支架包括伺服上支点和三个伺服支杆；所述三个伺服支杆构成三棱锥结构，且三个伺服支杆的一端均与伺服上支点连接，其中一个伺服支杆的另一端与第三副接头连接，其余两个伺服支杆的另一端分别与相应的传力拉杆的另一端连接；所述伺服上支点用于安装助推发动机的喷管摆动伺服机构，作为伺服机构提供着力点。

进一步地，所述第一等截面U型架和第二等截面U型架的长度不等，这样会使得上端面与下端面呈一定夹角，实现助推发动机的推力在由第一等截面U型梁传递力，有利于向主接头汇聚力。

进一步地，还包括设置在第一副接头下方的角板；所述角板分别与相应的两个等截面U型架固连，这样，角板作为加强结构，提高力传递稳定性的作用，能够有效约束杆、梁根部的变形，提高整体刚性。

进一步地，所述主接头与相应的两个变截面U型梁之间采用错位焊接结构，这样避免了焊接应力集中，提高了强度可靠性。

进一步地，所述主接头通过传力球头座与芯一级火箭箭体连接,主接头是与传力球头座连接的，传力球头做穿过助推箭体侧壁，其球头端与芯一级火箭箭体连接。

进一步地，采用高强合金钢30CrMnSiA材料焊接而成。

本发明与现有技术相比，其有益效果如下：

1、本发明通过合理设计传力路径，实现了力的合理分配。助推发动机通过四个固定支座将推力传递给第一等截面U型架、第二等截面U型架；传递到第一等截面U型架大部分推力向主接头传递，小部分会通过传力拉杆传递到第二副接头和第三副接头；传递到第二等截面U型架的推力大部分通过传力拉杆传递到第二副接头和第三副接头，一小部分传递到第一副接头的力，通过两个汇聚拉杆传递到第二副接头和第三副接头，然后通过两个变截面U型梁传递给主接头；最后通过球头座传递到芯一级箭体上，实现助推发动机到芯一级火箭的力传递。本发明在传力过程中内部受力均衡，传力路径合理，能够承受大推力、大扭矩的推力。

2、采用本发明，可以实现助推发动机通过下支点传递给芯一级火箭，助推箭体承受较小的助推发动机的推力负载，因此，助推箭体的结构强度、质量也会较小，本发明实现了助推火箭整体结构的减重优化。

3、本发明各种物理性能优异。助推火箭的传力装置采用高强合金钢30CrMnSiA材料焊接而成；第二副接头和第三副接头受到的力通过变截面U型梁进行传递，变截面U型梁提高了结构抗弯曲、抗扭曲变形能力；各部件的交汇焊接处采用焊接支座及角板加强结构，提高了力传递的稳定性，有效约束了变形，提高了整体刚性。

附图说明

图1为本发明实施例的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例的前视结构示意图；

图3为本发明实施例中变截面U型梁结构的侧视示意图；

图4为本发明实施例中变截面U型梁结构的俯视示意图；

附图标记：1-主接头、2-第二副接头、3-第三副接头、4-第一副接头、5变截面U型梁、6-第一等截面U型架、7-第二等截面U型架、8-汇聚拉杆、9-传力拉杆、10-传力球头座、11-固定支座、15-角板、16-伺服上支点、17-伺服支杆。

具体实施方式

如图1-4所示，该助推火箭的传力装置，采用高强合金钢30CrMnSiA材料焊接而成，包括了上端面组件、下端面组件、伺服机构支架以及位于上端面组件和下端面组件之间的传力组件；上端面组件包括周向布置在上端面的主接头1、第一副接头4、第二副接头2、第三副接头3，以及两个变截面U型梁5和两个汇聚拉杆8；主接头1通过传力球头座10与芯一级火箭箭体连接；两个变截面U型梁5连接主接头1和第二副接头2以及主接头1和第三副接头3，主接头1与相应的两个变截面U型梁5之间采用错位焊接结构；两个汇聚拉杆8连接第一副接头4和第二副接头2以及第一副接头4和第三副接头3；在第一副接头4下方还设置角板15；下端面组件包括周向布置在下端面的四个固定支座11；传力组件包括两个第一等截面U型架6、两个第二等截面U型架7和四个传力拉杆9；第一等截面U型架6和第二等截面U型架7的长度不等，两个第一等截面U型架6分别连接主接头1与两个固定支座11；两个第二等截面U型架7分别连接第一副接头4与另外两个固定支座11，角板15与相应的两个等截面U型架7固连；其中两个传力拉杆9的一端与第二副接头2连接，另一端分别与第一等截面U型架6、第二等截面U型架7的中偏下部位连接；另外两个传力拉杆9的一端与第三副接头3连接，另一端分别与第一等截面U型架6、第二等截面U型架7的中偏下部位连接；主接头1、第一副接头4、第二副接头2、第三副接头3用于连接助推火箭箭体；四个固定支座11用于连接助推发动机；伺服机构支架包括伺服上支点16和三个伺服支杆17；三个伺服支杆17构成三棱锥结构，且三个伺服支杆17的一端均与伺服上支点16连接，其中一个伺服支杆17的另一端与第三副接头3连接，其余两个伺服支杆17的另一端分别与相应的传力拉杆9的另一端连接；伺服上支点16用于安装助推发动机的喷管摆动伺服机构。

工作过程：为充分利用助推发动机产生的推力，推力的方向尽可能与火箭的飞行方向一致，该助推发动机通过四个固定支座11将推力传递给第一等截面U型架6、第二等截面U型架7；传递到第一等截面U型架6大部分推力向主接头传递，小部分会通过传力拉杆9传递到第二副接头2和第三副接头3；传递到第二等截面U型架7的推力大部分通过传力拉杆9传递到第二副接头2和第三副接头3，一小部分传递到第一副接头4的力，通过两个汇聚拉杆8传递到第二副接头和2第三副接头3，然后第二副接头2和第三副接头3所受力通过两个变截面U型梁5传递到主接头1，最后通过球头座10将推力F传递到芯一级箭体上，实现助推发动机的推力传递。该助推火箭的传力装置实现助推发动机通过下支点传递给芯一级火箭，能够满足下支点传力方式的对大扭矩、大推力要求，并且减轻助推火箭整体质量。

本发明主要应用于液体助推发动机将产生的推力传递给芯一级箭体，也可扩展应用于固体火箭发动机、军工系统及民用有类似传力要求的领域。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种助推火箭的传力装置，其特征在于：包括上端面组件、下端面组件以及位于上端面组件和下端面组件之间的传力组件；

所述上端面组件包括周向布置在上端面的主接头(1)、第一副接头(4)、第二副接头(2)、第三副接头(3)，以及两个变截面U型梁(5)和两个汇聚拉杆(8)；两个变截面U型梁(5)分别连接主接头(1)和第二副接头(2)以及主接头(1)和第三副接头(3)；两个汇聚拉杆(8)分别连接第一副接头(4)和第二副接头(2)以及第一副接头(4)和第三副接头(3)；

所述下端面组件包括周向布置在下端面的四个固定支座(11)；

所述传力组件包括两个第一等截面U型架(6)、两个第二等截面U型架(7)和四个传力拉杆(9)；两个第一等截面U型架(6)分别连接主接头(1)与两个固定支座(11)；两个第二等截面U型架(7)分别连接第一副接头(4)与另外两个固定支座(11)；其中两个传力拉杆(9)的一端与第二副接头(2)连接，另一端分别与第一等截面U型架(6)、第二等截面U型架(7)的中偏下部位连接；另外两个传力拉杆(9)的一端与第三副接头(3)连接，另一端分别与第一等截面U型架(6)、第二等截面U型架(7)的中偏下部位连接；

所述主接头(1)、第一副接头(4)、第二副接头(2)、第三副接头(3)用于连接助推箭体；所述四个固定支座(11)用于连接助推发动机。

2.根据权利要求1所述一种助推火箭的传力装置，其特征在于：还包括伺服机构支架；所述伺服机构支架包括伺服上支点(16)和三个伺服支杆(17)；所述三个伺服支杆(17)构成三棱锥结构，且三个伺服支杆(17)的一端均与伺服上支点(16)连接，其中一个伺服支杆(17)的另一端与第三副接头(3)连接，其余两个伺服支杆(17)的另一端分别与相应的传力拉杆(9)的另一端连接；所述伺服上支点(16)用于安装助推发动机的喷管摆动伺服机构。

3.根据权利要求1或2所述一种助推火箭的传力装置，其特征在于：所述第一等截面U型架(6)和第二等截面U型架(7)的长度不等。

4.根据权利要求3所述一种助推火箭的传力装置，其特征在于：还包括设置在第一副接头(4)下方的角板(15)；所述角板(15)分别与相应的两个等截面U型架(7)固连。

5.根据权利要求4所述一种助推火箭的传力装置，其特征在于：所述主接头(1)与相应的两个变截面U型梁(5)之间采用错位焊接结构。

6.根据权利要求5所述一种助推火箭的传力装置，其特征在于：所述主接头(1)通过传力球头座(10)与芯一级火箭箭体连接。

7.根据权利要求6所述一种助推火箭的传力装置，其特征在于：采用高强合金钢30CrMnSiA材料焊接而成。

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