CN114576037A - 固体火箭发动机三维质心调节结构 - Google Patents

固体火箭发动机三维质心调节结构 Download PDF

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CN114576037A CN202210173373.3A CN202210173373A CN114576037A CN 114576037 A CN114576037 A CN 114576037A CN 202210173373 A CN202210173373 A CN 202210173373A CN 114576037 A CN114576037 A CN 114576037A
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蒋雨晴
景莹琳
陈伟
舒畅
马超
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Chongqing One Space Aerospace Technology Co Ltd
Beijing Zero One Space Electronics Co Ltd
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Xian Zero One Space Technology Co Ltd
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Chongqing Zero One Space Technology Group Co Ltd
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Abstract

本发明提出的一种固体火箭发动机三维质心调节结构，包括支撑件，设置于火箭发动机外壳的一端；支撑件与火箭发动机外壳之间设置有限位件，限位件与支撑件之间形成高低台阶，配重块，所述配重块具有与支撑件和限位件相配合的安装部位；配重块套装在支撑件与限位件上，配重块与限位件连接在一起。解决了现有技术中存在的配重块数量多，每个配重块均需要设置安装位置，而带来的设计与加工的繁杂问题。本发明的结构简单，设计简单，对产品外形的影响小，省去了多于的安装位置要求；连接少，可靠性高；适用于小范围的质心、质量调节，能够做到对空间影响小，具有更换的有点。

Description

固体火箭发动机三维质心调节结构
技术领域
本发明涉及火箭技术领域，尤其涉及固体火箭发动机三维质心调节结构。
背景技术
产品在使用时，根据使用特点，提出了对产品结构质心的要求，设计上为满足该要求需进行结构上的调整，采取质心调节措施。传统的方式有用特定形状的配重块，如六面体、球体、圆环等可调节特征极少的三维特征，且安装位置固定，难以更改，如图1所示，在一个产品生产出来后，需要适应性地进行计算，并重新分配多个配重块的尺寸、安装位置，一旦确定便不再可以调整，且只能适应相应的某台产品，安装位置与调节块若不合适需要反复修改，且计算复杂。受到产品外形或内部空间的限制，设计约束较多。
也有采用质心可调节方式，使用固定的配重块，如图2所示，将其安装在可移动位置的安装部位上，通过改变质量调节块的位置起到改变在一定范围内调节质心的作用。其弊病在于可调节的机构较为繁杂，质心调节的维度受限，想要调整三个维度的质心一般需要三个可调节机构。
如CN108759588B公开的一种导弹质量质心调节装置及调节方法，设有导弹质量质心调节装置，所述导弹质量质心调节装置包括至少一位于导弹舱内的配重管，放置于所述配重管内的若干块配重块，分别与所述配重管的二端可拆卸连接的端帽，所述配重管通过法兰盘与导弹舱连接；导弹质量质心调节装置装配时，先将一端的端帽与舱体或其中的一个法兰盘连接，再将配重管的一端与该端帽连接，然后再通过另外一个法兰盘固定配重管的另一端，装好配重管另一端的端帽，组装无配重舱体；等舱内设备完成安装和调试后，测量导弹质量质心的初值，通过与理论质量质心的对比，制定配重方案，包括各位置配重块的质量及重心偏移量，实现对质量质心的精确调节；取下配重管另一端的端帽后，按配重方案装好配重块，重新盖好配重管的端帽。
再如CN110823449A公开的一种可调节质心回转体及质心调节方法，质心回转体包括筒体，筒体外圆中部设有一对间隔一定距离X的支撑环；筒体两端设有端盖；筒体两端的端盖内侧均设有一组配重块。一组配重块包括直径不同，厚度不同的各种配重块；配重块经螺栓组件与端盖内侧螺纹连接。端盖经一组螺钉组件与筒体两端连接。
当前三维质心调节方法为使用多个固定配重块，通过调节多个质量块的质量分配，调节结构整体的质心位置；或通过改变结构不同部位的形状、材料等方式改变结构各个部位的质量分布；或通过改变配重块空间安装位置调节质量分布，该方法的缺点为：(1)配重块数量多，带来了设计与加工的繁杂；(2)对每个配重块均需要设置安装位置，降低产品可靠性，提升了复杂度；(3)产品形状与材料的变化往往带来性能的牺牲、空间形状的变化对产品的使用安装提出了更多的限制、材料的变化带来了材料成本和工艺及相容性等多方面的问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种固体火箭发动机三维质心调节结构，其解决了现有技术中存在的配重块数量多，每个配重块均需要设置安装位置，而带来的设计与加工的繁杂问题。
本发明提出的一种固体火箭发动机三维质心调节结构，包括
支撑件，设置于火箭发动机外壳的一端；支撑件与火箭发动机外壳之间设置有限位件，限位件与支撑件之间形成高低台阶，
配重块，所述配重块具有与支撑件和限位件相配合的安装部位；
配重块套装在支撑件与限位件上，配重块与限位件连接在一起。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)、结构简单，设计简单；
(2)、对产品外形的影响小，省去了多于的安装位置要求；
(3)、连接少，可靠性高；
(4)、适用于小范围的质心、质量调节，能够做到对空间影响小，具有更换的有点。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图。
图2为现有技术的另一种结构示意图。
图3为本发明的结构示意图。
图4为图3中的局部剖视图。
图5为图4中A的放大图。
图6为本发明中配重块的第一种实施例的结构示意图。
图7为本发明中配重块的第二种实施例的结构示意图。
图8为本发明中配重块的第三种实施例的结构示意图。
图9为图8的B向视图(局部剖)。
图10为本发明中配重块的第四种实施例的结构示意图。
附图中：1、支撑件；2、火箭发动机外壳；3、限位件；4、配重块；5、安装部位；6、增重部位；7、定位销孔；8、连接口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
如图1-5所示，本发明所提供的固体火箭发动机三维质心调节结构，包含支撑件1，设置于火箭发动机外壳2的一端；支撑件1与火箭发动机外壳2之间设置有限位件3，限位件3与支撑件1之间形成高低台阶，配重块4，所述配重块4具有与支撑件和限位件相配合的安装部位5；配重块4套装在支撑件1与限位件2上，配重块4与限位件3连接在一起。
如图5所示，通过限位件3与支撑件1之间形成高低台阶，可以更好的将配重块与其贴合，防止配重块发生摆动，配重块固定方式可以采用法兰固定、焊接、铆接等其他可行方式。配重块只要与产品能够以一种相对位置确定的方式连接即可，也可使用法兰，也可使用螺纹连接(辅助以定位销钉进行定位)，其形式多样，支撑件与限位件均呈柱状，限位件的直径大于支撑件的直径。以提高配重块安装的可靠性。
如图5所示，所述安装部位5与支撑件和限位件相配合的台阶通孔。限位件与配重块之间设置有定位销孔7，以插入销钉，其定位销孔7还可以便于配重块与固体火箭发动机的限位件的加工定位。
如图6所示，所述配重块为环形，可以方便安装于固体火箭发动机的端部，并利于配重块的定位。如图7所示，所述配重块上延伸有增重部位6，增重部位6可以对固体火箭发动机的质心进行调节。如图8、9所示，所述配重块上设置有用于连接其他配重块的连接口8。通过连接口可以根据质心调节的位置，增加安装相应重量的配重块，其他配重块插入连接口后再可通过螺栓将两个配重块进行连接。
如图10所示，配重块上开有槽9，该槽9位减重之用，可在调节块外形不变的情况下，在调节块上面开槽、钻孔等，可以为任意不规则的改变，以适应所需的重量。
配重块可为任意形状、任意可行材料，能安装、不干涉即可，通过螺纹与产品连接，并通过定位销确定相对位置关系，产品已具有完整的空间外形、功能参数，通过安装配重块后，质量与质心达到最终要求，通过调整配重块环向的质量分布与整体的质量，可调节火箭发动机的三方向质心。配重块可为机加成型，主要为车削、铣削、钻孔等，只要是可以成形的材质，均可采用，如需要较大幅度改变质心，则使用钢材，如只需精确细微的调整质心，则可以使用铝材。只要调节块能够满足上面所述的特征，能够与产品链接，且位置关系确定即可。
配重块与固定方式可以为任意可行的加工方法成型。宗旨为使用一个配重块，通过改变配重块质量分布，起到改变整体产品质心的目的。
产品的质心调节时，采用的基本原理是：将待质心调节的产品在某一坐标系中的质量为m0，X、Y、Z方向质心为坐标点(x0，y0，z0)。配重块质量为m1，在相同坐标系中的坐标为(x1，y1，z1)，则配重块安装后的产品质量与质心为：
质量m＝m0+m1
X方向质心
Figure BDA0003518139930000051
Y方向质心
Figure BDA0003518139930000052
Z方向质心
Figure BDA0003518139930000053
若使用多个质量配重块，则质量与质心如下：
质量m＝m0+m1+…+mn
X方向质心
Figure BDA0003518139930000054
Y方向质心
Figure BDA0003518139930000055
Z方向质心
Figure BDA0003518139930000056
本发明中配重块(配重块使用字母T表示，质量为mT)安装在固体火箭发动机(产品使用字母C表示，质量为mC)一端之后，在三维坐标系中，配重块与固体火箭发动机的质心坐标为：
配重块质心(xT,yT,zT)
固体火箭发动机质心(xC,yC,zC)
则可得到整体质量与质心为：
m＝mT+mC
Figure BDA0003518139930000061
Figure BDA0003518139930000062
Figure BDA0003518139930000063
因此，在装配后整体的质心要求为(x，y，z)、质量m后，可以使用现有的测量设备获取了未安装配重块的固体火箭发动机质量为mC、质心(xC，yC，zC)后，设计配重块的质量质心公式如下：
mT＝m-mC
Figure BDA0003518139930000064
Figure BDA0003518139930000065
Figure BDA0003518139930000066
通过建模调整配重块形状，使得其质量与质心满足要求即可。
本发明通过在固体火箭发动机一端固定配重块，适用于小范围的质心、质量调节，能够做到对空间影响小的特点，对于固体火箭发动机的空间形状变化明显减少。

Claims (7)

1.一种固体火箭发动机三维质心调节结构，其特征在于，包括
支撑件，设置于火箭发动机外壳的一端；支撑件与火箭发动机外壳之间设置有限位件，限位件与支撑件之间形成高低台阶，
配重块，所述配重块具有与支撑件和限位件相配合的安装部位；
配重块套装在支撑件与限位件上，配重块与支撑件或限位件连接在一起。
2.如权利要求1所述的一种固体火箭发动机三维质心调节结构，其特征在于，支撑件与限位件均呈柱状，限位件的直径大于支撑件的直径。
3.如权利要求2所述的一种固体火箭发动机三维质心调节结构，其特征在于，所述安装部位与支撑件和限位件相配合的台阶通孔。
4.如权利要求3所述的一种固体火箭发动机三维质心调节结构，其特征在于，所述配重块为环形。
5.如权利要求4所述的一种固体火箭发动机三维质心调节结构，其特征在于，所述配重块上延伸有增重部位。
6.如权利要求4所述的一种固体火箭发动机三维质心调节结构，其特征在于，所述配重块上设置有连接口。
7.如权利要求4所述的一种固体火箭发动机三维质心调节结构，其特征在于，配重块上开有槽。
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