CN114135421B - 一种固体火箭发动机头体分离试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种固体火箭发动机头体分离试验装置，包括弧板、面板、出线孔、筋板、连杆和横梁；弧板直径与发动机上允许承力位置的壳体直径一致，且在弧板侧壁上开有若干连接孔，用于与发动机允许承力位置固定连接；在弧板中间位置固定有沿弧板径向的面板，两个面板之间形成出线孔，测试所用线缆从出线孔穿出；两个面板外侧通过筋板加强；在面板底部，沿弧板轴向固定有横梁，横梁布置的方位处于试验装置的整体质心上方；在横梁上开有若干起吊孔；在顶部外侧与面板顶部，通过连杆固定连接，形成三角固定结构。本发明使用悬臂吊具单点起吊思路，可以在偏离质心处将整个系统吊起悬挂，更贴近实际的使用情况。

Description

一种固体火箭发动机头体分离试验装置
技术领域
本发明涉及一种固体火箭发动机头体分离试验装置，属于固体火箭发动机头体分离试验技术领域。
背景技术
头体分离试验作为一种重要的试验类型，对弹头与发动机的分离过程与试后的轨迹研究具有重要意义。该试验可以验证头体分离系统方案设计正确性，验证分离系统按预定时序工作的协调性、匹配性，获取分离过程力学环境参数，获取分离运动参数，验证分离间隙是否满足要求，验证导向装置导向功能正确性，并为进一步修正完善计算模型提供试验依据。
以往的头体分离试验中，都是采用在质心处单点起吊，将整个系统悬挂，而后根据时序进行分离试验的方法，但在某型装备中，如图1所示，由于试验件特殊性，导致无法在整体质心处起吊，整个试验件的承力位置(A处)与整体质心相距1700mm以上，属于大距离偏离，且要求单点起吊，分离试验装置(吊具)质量不得大于150kg。现有头体分离试验中的起吊分离试验装置均不能满足要求。
发明内容
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种固体火箭发动机头体分离试验装置，使用悬臂吊具单点起吊思路，进一步降低分离试验的对接难度，提高试验效率，通用于大中型发动机。
本发明的技术方案为：
一种固体火箭发动机头体分离试验装置，其特征在于：包括弧板、面板、出线孔、筋板、连杆和横梁；
所述弧板直径与头体分离试验中，发动机上允许承力位置的壳体直径一致，且在弧板侧壁上开有若干连接孔，用于与发动机允许承力位置固定连接；
在弧板中间位置固定有沿弧板径向的面板，两个面板之间形成出线孔，测试所用线缆从出线孔穿出；两个面板外侧通过筋板加强；
在面板底部，沿弧板轴向固定有横梁，横梁布置的方位处于试验装置的整体质心上方；在横梁上开有若干起吊孔；在顶部外侧与面板顶部，通过连杆固定连接，形成三角固定结构。
进一步的，出于减重目的，面板为沿弧板径向由内向外逐渐变窄的梯形结构，而单侧面板外侧的筋板也采用多层筋板布局，分为小筋板、大筋板和中筋板。
进一步的，在横梁上，以试验装置整体质心正上方位置为中心，两侧开有若干起吊孔，用于起吊时两端起吊进行质心的调节。
进一步的，在横梁两端以及试验装置自身质心处共打3个孔，用于试验装置安装时的起吊用途。
有益效果
本发明使用悬臂吊具单点起吊思路，可以在偏离质心处将整个系统吊起悬挂，更贴近实际的使用情况；根据试验要求与重点承力部位开凿穿线孔，利用有限元计算，保证吊具的整体刚度，且满足了吊具轻质化、配重可调等要求，为未来的头体分离试验积累了重要经验。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：试验状态图；
图2：头体分离试验装置结构示意图；
图中：1、弧板；2、面板；3、出线孔；4、小筋板；5、大筋板；6、中筋板；7、连杆；8、横梁；
图3：约束条件示意图；
图4：载荷加载示意图；
图5：有限元分析结果。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明针对承力位置与整体质心大距离偏移的头体分离试验需求，提出了一种固体火箭发动机头体分离试验装置，如图2所示，该装置由弧板、面板、出线孔、筋板、连杆、横梁各部分组成。
所述弧板直径与头体分离试验中，发动机上允许承力位置的壳体直径一致，且在弧板侧壁上开有若干连接孔，用于与发动机允许承力位置固定连接。在弧板中间位置固定有沿弧板径向的面板，两个面板之间形成出线孔，测试所用线缆从出线孔穿出，这里就成为整个试验装置的薄弱环节，为此，两个面板外侧通过筋板加强。出于减重目的，面板为沿弧板径向由内向外逐渐变窄的梯形结构，而单侧面板外侧的筋板也分为小筋板、大筋板和中筋板。
在面板底部，沿弧板轴向固定有横梁，横梁布置的方位处于整体质心上方，为了可以更稳定的起吊，在横梁上以试验装置整体质心正上方位置为中心，两侧开有若干起吊孔，本实施例中，在整体质心两侧以120mm为间距各打6个对称的起吊孔，用于起吊时两端起吊进行质心的调节。同时在横梁两端以及试验装置自身质心处共打3个孔，用于试验装置(吊具)安装时的起吊用途。而在横梁顶部外侧与面板顶部，通过连杆固定连接，形成三角固定结构。
下面借助有限元分析方法，对吊具的受力情况进行分析，保证试验的安全性。如图3(a)所示，在弧板的下半部分施加全自由度约束，模拟吊具与发动机的固连。考虑到在起吊过程中，弧板的上半部分因未与发动机直接相连，而以安装孔中心为界，后半弧与横梁及分离系统质量所产生的弯矩全部由前半弧部分支撑，故前半弧会与发动机紧密贴合，而其余部分会出现向上的位移，所以，在前半弧处添加纵向的位移约束，如图3(b)所示。在横梁上整体质心两端对称孔位添加与整体重量相等的纵向载荷，模拟起吊过程中吊具所承受拉力，如图4所示，以此有限元模型进行力学分析，得出结果如图5所示。可以看出，除应力集中部分外，最大应力为100MPa左右，最大变形量为1.1mm，远远小于钢的破坏极限，满足试验要求。
试验时，当前部试验体与发动机安装完成后，将吊具平稳吊起，使连接孔与发动机孔位对接，完成后选择吊具横梁上整体质心两侧对称起吊点起吊，若无法平衡起吊，则视具体情况更换一侧起吊点，调整后再次起吊，直至其可平衡起吊到达试验指定位置。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种固体火箭发动机头体分离试验装置，其特征在于：包括弧板、面板、出线孔、筋板、连杆和横梁；
所述弧板直径与头体分离试验中发动机上允许承力位置的壳体直径一致，且在弧板侧壁上开有若干连接孔，用于与发动机允许承力位置固定连接；
在弧板中间位置固定有沿弧板径向的两个面板，两个面板之间形成出线孔，测试所用线缆从出线孔穿出；两个面板外侧通过筋板加强；
在面板底部，沿弧板轴向固定有横梁，横梁布置的方位处于试验装置的整体质心上方；在横梁上开有若干起吊孔；在横梁顶部外侧与面板顶部通过连杆固定连接，形成三角固定结构；
在横梁上，以试验装置整体质心正上方位置为中心，两侧开有若干起吊孔，用于起吊时两端起吊进行质心的调节；
在横梁两端以及试验装置自身质心处共打3个孔，用于试验装置安装时的起吊用途；
试验时，当前部试验体与发动机安装完成后，将吊具平稳吊起，使连接孔与发动机孔位对接，完成后选择吊具横梁上整体质心两侧对称起吊点起吊，若无法平衡起吊，则视具体情况更换一侧起吊点，调整后再次起吊，直至其可平衡起吊到达试验指定位置。
2.根据权利要求1所述一种固体火箭发动机头体分离试验装置，其特征在于：出于减重目的，面板为沿弧板径向由内向外逐渐变窄的梯形结构，而单侧面板外侧的筋板也采用多层筋板布局，分为小筋板、大筋板和中筋板。
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