專利名稱：一種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力臺架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空航天發(fā)動機(jī)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，是一種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架。
背景技術(shù)：
在火箭發(fā)動機(jī)試車過程中，推力測量的基本方法就是將發(fā)動機(jī)固定在推力架的動架上，推力架的動架和定架用彈簧片連接起來，試車時，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力使動架和發(fā)動機(jī)一起向推力方向移動，并通過傳力機(jī)構(gòu)作用在測力傳感器上。推力架主要有三部分構(gòu)成，一是推力傳遞機(jī)構(gòu)，由定架、動架、彈簧片和預(yù)緊力部件等組成；二是測量裝置，包括工作力傳 感器、傳輸電纜和數(shù)據(jù)采集裝置等；三是現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、力源和相應(yīng)的指示儀表。根據(jù)火箭發(fā)動機(jī)試車時發(fā)動機(jī)安裝狀態(tài)的不同，試車臺和推力架可分為水平式、垂直式和傾斜式三種。通常，可貯存推進(jìn)劑的大推力發(fā)動機(jī)及推力室試驗(yàn)的推力架采用垂直式，中、小推力的發(fā)動機(jī)及推力室試驗(yàn)的推力架采用水平式，低溫推進(jìn)劑的發(fā)動機(jī)推力架從安全方面考慮采用水平式或垂直式均可，傾斜式的推力架操作不方便，很少采用。推力架設(shè)計的基本原則主要有一，保證發(fā)動機(jī)推力軸線、校準(zhǔn)力軸線和工作傳感器軸線重合；二，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生推力的99%以上能直接作用于工作傳感器上，即彈簧片、各種管道、管道內(nèi)流體壓力及動量所“損耗”的推力不得大于實(shí)際推力的1% 三’因工作傳感器在受拉和受壓兩個受力方向上的校準(zhǔn)曲線差別很大，試車前、后工作傳感器的受力方向應(yīng)與試車過程中的受力方向相一致，不應(yīng)使工作傳感器在試車前承受拉力，而在試車過程中承受壓力，反之亦然。精確測量發(fā)動機(jī)的推力十分困難，推力從發(fā)動機(jī)到傳感器的傳遞過程中容易受很多因素的影響1)推力架動架和定架之間的支撐件、約束件的影響；2)推進(jìn)劑輸送管、測壓管等的影響，以及推進(jìn)劑管路內(nèi)壓力和流體動量的影響；3)在垂直式或傾斜式試車臺上試車，發(fā)動機(jī)主閥門后的管路、推力室頭部、噴管冷卻夾套內(nèi)的推進(jìn)劑填充量和燒蝕式噴管的燒蝕量的變化，引起發(fā)動機(jī)重量變化，因此影響推力測量準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種整體結(jié)構(gòu)簡單、測量精度和準(zhǔn)確度高的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，包括定架組件、動架組件、原位推力標(biāo)定組件和工作推力測量組件。所述的定架組件包括底部平臺、定架前擋板、定架后擋板、定架支撐桿與定架桁架組件。其中，且豎直固定在底部平臺上；定架前擋板與定架后擋板中部對稱開有同軸的圓形通孔；定架前擋板與定架后擋板之間通過定架支撐桿相連；定架前擋板前端面上還安裝有由定架桁架、定架桁架焊板與定架連接座構(gòu)成的定架桁架組件；其中，定架桁架為環(huán)形框架結(jié)構(gòu)與定架前擋板前端面固連；定架祐1架焊板為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，周向上通過的連接桿與定架祐1架周向固連；定架桁架焊板的前、后兩側(cè)邊緣周向上各分別固定安裝有m個定架前連接座與η個定架后連接座，12≤m≤20，8≤η≤10。所述的動架組件位于定架組件內(nèi)部，包括動架前擋板、動架后擋板與動架支撐桿以及動架桁架組件；其中，動架前擋板與動架后擋板豎直設(shè)置，分別于定架前擋板、定架后擋板平行，動架前擋板與動架后擋板之間通過動架支撐桿相連。動架前擋板與動架后擋板分別通過板簧片與定架前擋板、定架后擋板相連，連接后使動架前擋板與動架后擋板平移于與定架前擋板、定架后擋板不接觸。動架前擋板前端面上還安裝有由動架桁架主體、動架桁架支撐桿、動架桁架法蘭、發(fā)動機(jī)連接件、動架連接座、推進(jìn)劑供給管路A與推進(jìn)劑供給管路B構(gòu)成的動架桁架組件；動架桁架組件整體位于定架桁架組件內(nèi)環(huán)中。其中，動架桁架主體為筒狀結(jié)構(gòu)，一端與動架前擋板前端面固定，另一端通過動架桁架法蘭連接發(fā)動機(jī)連接件；在動架桁架法蘭的前端面、后端面的邊緣周向上分別安裝有m個動架前連接座與η個動架后連接座，m個動架連接座、η個動架后連接座分別與定架中m個定架前連接座、η個定架后連接座相互對應(yīng)；每個動架連接座內(nèi)側(cè)與外側(cè)分別連通有一個推進(jìn)劑供給管A與推進(jìn)劑供給管B ;其中，每個推進(jìn)劑供給管A通過波紋管A與定架前連接座連通，每個推進(jìn)劑供給管B通過波紋管B與定架后連接座連通。所述的原位推力標(biāo)定組件包括標(biāo)定傳感器、前萬向撓性件、后萬向撓性件、傳感器拉桿、標(biāo)定傳感器支座、油缸連接桿件與油缸。其中，標(biāo)定傳感器作為推力標(biāo)定用傳感器，前后兩端分別安裝有前萬向撓性件和后萬向撓性件。前萬向撓性件與傳感器拉桿一端相連，傳感器拉桿另一端與動架前擋板中心處相連；后萬向撓性件通過油缸連接件與油缸連接接；油缸固定安裝在標(biāo)定傳感器支座上，標(biāo)定傳感器支座固定連接在底部平臺上。所述的工作推力測量組件包括工作傳感器、前傳力墩、后傳力墩、砧子螺栓、工作傳感器支座與預(yù)緊力裝置。其中，工作傳感器作為實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)推力測量用傳感器固定安裝在后傳力墩上，后傳里墩固定安裝在工作傳感器支座上，工作傳感器支座固定在底部平臺上。在動架后擋板上安裝有前傳力墩，前傳力墩上連接有砧子螺栓，砧子螺栓與工作傳感器間頂緊連接；所述預(yù)緊力裝置包括彈簧預(yù)緊底座、彈簧預(yù)緊掛件和吊環(huán)螺釘。其中，吊環(huán)螺釘與動架后擋板固定，彈簧預(yù)緊底座固定在工作傳感器支座上；在吊環(huán)螺釘與彈簧預(yù)緊掛件間連接彈簧，連接后彈簧需均有預(yù)緊力。通過上述推力測量臺架將推進(jìn)劑供給管路和測量線管路分為三段，即真空艙與定架組件連接段，定架組件和動架組件之間的波紋管連接段，動架組件中的推進(jìn)劑供給管路Α、推進(jìn)劑供給管路B與實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)管路連接段，由此大幅度減弱了管路系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)推力測量的干擾，提高了推力測量臺架的整體精度，經(jīng)過推力系統(tǒng)的調(diào)試與分析，推力測量臺架的整體測量精度可達(dá)到O. 5%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于I、本發(fā)明推力測量臺架的工作傳感器測量精度達(dá)0.2%，標(biāo)定傳感器測量精度達(dá)O. 02%，并將試驗(yàn)發(fā)動機(jī)的推進(jìn)劑供給管路和測量線管路布置為三段，即真空艙與定架連接段，定架和動架之間波紋管連接段，動架管路與發(fā)動機(jī)管路連接段，大幅度減弱了管路系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)推力測量的干擾，提高了推力測量臺架的整體精度，經(jīng)過推力系統(tǒng)的調(diào)試與分析，推力臺架的整體測量精度可達(dá)到O. 5% ；2、本發(fā)明推力測量臺架設(shè)計有原位推力標(biāo)定組件，可在試驗(yàn)發(fā)動機(jī)安裝完，熱試車前，對工作傳感器進(jìn)行標(biāo)定，使得測量的發(fā)動機(jī)推力精度進(jìn)一步提高，結(jié)果可靠。3、本發(fā)明推力測量臺架共布置有三處安全限位裝置在定架前、后擋板的后方分別安裝前限位板和后限位塊，以避免發(fā)動機(jī)過載造成動架的過度后移而損壞板簧片或推力臺架結(jié)構(gòu)；在標(biāo)定傳感器支座和動架后擋板之間安裝一個可以調(diào)節(jié)的限位筒，以控制動架的過度前移，避免板簧片被損壞。


圖I為本發(fā)明發(fā)動機(jī)推力臺架整體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明發(fā)動機(jī)推力臺架整體結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；圖3為本發(fā)明發(fā)動機(jī)推力臺架中動架組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為動架組件中動架桁架結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明發(fā)動機(jī)推力臺架中定架組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為定架組件中定架桁架結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明發(fā)動機(jī)推力臺架中原位推力標(biāo)定組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明發(fā)動機(jī)推力臺架中工作推力測量組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I-定架組件2-動架組件 3-原位推力標(biāo)定組件 4-工作推力測量組件5-波紋管A6-波紋管B 7_板簧片8_前限位板9-后限位塊10-限位筒 11-限位螺栓 101-底部平臺102-定架前擋板103-定架后擋板 104-定架支撐桿 105-定架桁架組件106-圓形通孔105a-定架祐1架 105b_定架祐1架焊板 105c_連接桿105d-定架前連接座 105e_定架后連接座201-動架前擋板 202-動架后擋板203-動架支撐桿 204-動架桁架組件 205-連接孔 204a_動架桁架主體204b-動架桁架支撐桿 204c-第一動架桁架法蘭 204d_第二動架桁架法蘭204e-發(fā)動機(jī)連接件204f_動架前連接座204g_動架后連接座 204h_推進(jìn)劑供給管路A204 -推進(jìn)劑供給管路B301-標(biāo)定傳感器 302-前萬向撓性件 303-后萬向撓性件304-傳感器拉桿305-標(biāo)定傳感器支座 306-油缸連接桿件307-油缸 401-工作傳感器402-前傳力墩403-后傳力墩 404-砧子螺栓 405-工作傳感器支座
406-預(yù)緊力裝置底座 4061-彈簧預(yù)緊掛件4062-彈簧預(yù)緊4063-吊環(huán)螺釘
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，如圖I、圖2所示，所述的推力測量臺架主要包括定架組件I、動架組件2、原位推力標(biāo)定組件3和工作推力測量組件4。 所述的定架組件I包括底部平臺101、定架前擋板102、定架后擋板103、定架支撐桿104與定架桁架組件105，作為整個推力測量臺架的支撐，如圖3所示。其中，定架前擋板102與定架后擋板103相互平行，且豎直固定在底部平臺101上，底部平臺101可將本發(fā)明推力測量臺架與試驗(yàn)真空艙的鞍座可靠焊接，且安裝時需保持底部平臺101與試驗(yàn)真空艙的鞍座基本水平。定架前擋板102與定架后擋板103中部對稱開有同軸的圓形通孔106，作為動架組件2安裝及運(yùn)動通道。定架前擋板102與定架后擋板103之間通過周向均勻設(shè)置的至少3根定架支撐桿104相連；所述定架支撐桿104兩端通過定架支撐桿法蘭座分別均勻固定在定架前擋板102后端面與定架后擋板103前端面上,形成筒狀框架結(jié)構(gòu)定架。本發(fā)明中定架前擋板102與定架后擋板103均為等大小正方形結(jié)構(gòu),且通過4根定架支撐桿104兩端分別與定架前擋板102、定架后擋板103側(cè)面四個頂角處固定，由此可得使定架組件I結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。定架前擋板102前端面上還安裝有由定架祐1架105a、定架祐1架焊板105b、連接桿105c與定架連接座105d構(gòu)成的定架桁架組件105，如圖4所示；其中，定架桁架105a為環(huán)形框架結(jié)構(gòu)通過周向均勻固定的定架焊腳法蘭與定架前擋板102前端面固連，為了保證定架祐1架組件105的連接穩(wěn)固可靠，因此定架祐1架105a通過4個定架焊腳法蘭與定架前擋板102前端面四個頂角處固連。定架桁架焊板105b為圓環(huán)板狀結(jié)構(gòu)，周向上通過均勻連接的連接桿105c與定架祐1架105a周向固連。在所述的定架祐1架焊板105b的前、后兩側(cè)邊緣周向上分別固定安裝有m個定架前連接座105d與η個定架后連接座105e，12^m^ 20，
10，分別用來連接推進(jìn)劑輸送與測量線連接用的波紋管A5與波紋管B6，本發(fā)明中m=16, n=m/2，如圖4所示。所述定架桁架組件I與定架前擋板102、定架后擋板103同軸。所述的動架組件2包括動架前擋板201、動架后擋板202與動架支撐桿203以及動架桁架組件204，如圖5所示；其中，動架前擋板201與動架后擋板202平行豎直設(shè)置，之間通過周向均勻設(shè)置的至少3根動架支撐桿203相連；所述動架支撐桿203兩端通過法蘭盤分別均勻固定在動架前擋板201后端面、動架后擋板202前端面上，形成筒狀框架結(jié)構(gòu)的動架組件2，位于整個筒狀框架結(jié)構(gòu)的定架組件I內(nèi)部。本發(fā)明中動架前擋板201與動架后擋板202均為等大小正方形結(jié)構(gòu)，且通過4跟動架支撐桿203兩端分別與動架前擋板201、動架后擋板202側(cè)面四個頂角處固定，由此可得使動架組件2結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。如圖3、圖6所示，動架前擋板201位于定架前擋板102前方，且通過板簧片6與定架前擋板102前端面連接定位；動架后擋板202位于定架后擋板后103方，同樣通過板簧片6與定架后擋板203后端面連接定位；連接后，動架前擋板201、動架后擋板202與定架前擋板102、定架后檔板103同軸，且保證動架前擋板201與動架后擋板202平移可分別穿過定架前擋板102與定架后擋板103上的圓形通孔106，并與定架前擋板102、定架后擋板103不接觸。上述板簧片7通過板簧夾緊板7夾緊后，利用螺栓及原位加工的圓柱銷與各擋板固定。本發(fā)明中所述動架前擋板201、動架后擋板202與定架前擋板102、定架后擋板103間分別通過為4個，4個板簧片7兩兩呈直線布置，形成十字行結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中4個板簧片7中兩個沿垂直方向設(shè)置、兩個沿水平方向方向設(shè)置。動架前擋板201的中心處開有連接孔205，連接孔205前端(即動架前擋板前側(cè)面上)加工為球面槽用來安裝原位推力標(biāo)定組件3，以實(shí)現(xiàn)動架組件2和原位推力標(biāo)定組件3之間可靠的連接和放松。上述的板簧片7為單工作段板簧，采用薄而寬的矩形截面，結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，在厚度方向有較大的撓性，在寬度方向有較大的剛度，但側(cè)向的剛度較差，板簧片7既可受拉，又可受壓，彈阻力值在實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)試車過程中的變化較小，有利于推力的測量。動架前擋板201前端面上還安裝有由動架桁架主體204a、動架桁架支撐桿204b、第一動架桁架法蘭204c、第二動架桁架法蘭204d、發(fā)動機(jī)連接件204e、動架連接座204f、推進(jìn)劑供給管路A204g與推進(jìn)劑供給管路B204h焊接而成的動架桁架組件204，如圖6所示，且動架桁架組件204整體位于定架桁架組件105內(nèi)環(huán)中，如圖5、圖6所示；其中，動架桁架主體204a為圓筒狀結(jié)構(gòu)，一端通過第一動架桁架法蘭204c與動架前擋板201前端面固定，另一端通過第二動架桁架法蘭204d連接發(fā)動機(jī)連接件204e，通過發(fā)動機(jī)連接件204e安裝試驗(yàn)發(fā)動機(jī)；第一動架桁架法蘭204c與第二動架桁架法蘭204d間通過動架桁架支撐桿204b相連，加固動架桁架組件204整體結(jié)構(gòu)。所述動架桁架組件204與動架前擋板201、動架后擋板202同軸，且第二動架桁架法蘭204d的直徑大于第一動架桁架 法蘭204c。在第二動架桁架法蘭204d的前端面、后端面的邊緣周向上分別安裝有m個動架前連接座204f與η個動架后連接座204g，m個動架連接座204f、n個動架后連接座204g分別與定架中m個定架前連接座105d、n個定架后連接座105e相互對應(yīng)；每個動架連接座204f內(nèi)側(cè)與外側(cè)分別連通有一個推進(jìn)劑供給管A204h與推進(jìn)劑供給管B204i ;本發(fā)明中推進(jìn)劑供給管A204h采用90度彎管，推進(jìn)劑供給管B204i采用270度彎管；其中，每個推進(jìn)劑供給管A204h通過波紋管A5與定架祐1架焊板105b前側(cè)的定架前連接座105d連通,每個推進(jìn)劑供給管B204i通過波紋管B6與定架桁架焊板105b后側(cè)的定架后連接座105e連通，如圖2、圖4所示。由此推進(jìn)劑可通過各個波紋管A5或波紋管B6后由推進(jìn)劑供給管A204h或推進(jìn)劑供給管B204i向試驗(yàn)發(fā)動機(jī)進(jìn)行輸送；同時測量線也可通過各個波紋管A5或波紋管B6內(nèi)部后由推進(jìn)劑供給管A204h或推進(jìn)劑供給管B204i內(nèi)部伸出與試驗(yàn)發(fā)動機(jī)相連，完成實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。所述的原位推力標(biāo)定組件3包括標(biāo)定傳感器301、前萬向撓性件302、后萬向撓性件303、傳感器拉桿304、標(biāo)定傳感器支座305、油缸連接桿件306與油缸307，如圖7所示。其中，標(biāo)定傳感器301作為實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)推力標(biāo)定用傳感器，采用圓盤式拉壓傳感器，量程為3. 0t，測量精度為O. 02% ;標(biāo)定傳感器301前后兩端分別安裝有前萬向撓性件302和后萬向撓性件303 ;所述前萬向撓性件302和后萬向撓性件303結(jié)構(gòu)相同，均由一個基體和四個副片組成，由此使得標(biāo)定傳感器301在工作時僅受正拉力的作用。前萬向撓性件301與傳感器拉桿304 —端相連，傳感器拉桿304另一端為球面桿，與動架前擋板201中心處的連接孔205表面球面槽配合連接；后萬向撓性件303通過柱銷與油缸連接桿件306相連，且通過油缸連接件306與油缸307連接；油缸307固定安裝在標(biāo)定傳感器支座305上，標(biāo)定傳感器支座305通過螺栓固定連接在底部平臺101上。通過上述結(jié)構(gòu)，依靠油缸307活塞的前后移動提供實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)推力標(biāo)定過程所需的作用力。所述的工作推力測量組件4包括工作傳感器401、前傳力墩402、后傳力墩403、砧子螺栓404、工作傳感器支座405與預(yù)緊力裝置406，如圖8所示。其中，工作傳感器401為S型傳感器，量程為I. Ot或3. 0t，傳感器出廠精度為O. 2%，可根據(jù)需要對不同量程傳感器進(jìn)行選擇，作為實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)推力測量用傳感器。工作傳感器401通過傳感器連接螺栓安裝在錐形圓臺結(jié)構(gòu)的后傳力墩402頂部，后傳里墩402通過法蘭安裝在工作傳感器支座405上，工作傳感器支座405通過螺栓連接固定在底部平臺101上。在動架后擋板202的中心位置安裝有同為錐形圓臺結(jié)構(gòu)的前傳力墩402，前傳力墩402頂部螺紋連接有砧子螺栓404。所述預(yù)緊力裝置406包括彈簧預(yù)緊底座4061、彈簧預(yù)緊掛件4062和吊環(huán)螺釘4063 ;預(yù)緊力裝置406共q套，q>2，其中，吊環(huán)螺釘4063與動架后擋板202固定，并在動架后擋板202后側(cè)面周向上均勻固定，彈簧預(yù)緊底座4061固定在工作傳感器405支座上，且吊環(huán)螺釘4063與彈簧預(yù)緊底座4061對稱設(shè)置。通過上述結(jié)構(gòu)，使砧子螺栓404與工作傳感器401間實(shí)現(xiàn)頂緊連接，由此實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)的推力通過砧子螺栓404將推力施加到工作傳感器401，由工作傳感器401測出發(fā)動機(jī)推力；且通過在吊環(huán)螺釘4063與彈簧預(yù)緊掛件4062間連接彈簧，使彈簧預(yù)緊掛件4062在彈簧預(yù)緊底座4061上滑動，使彈簧產(chǎn)生預(yù)緊力，并調(diào)節(jié)預(yù)緊力大小，由此通過彈簧的預(yù)緊力使工作傳感器401保持在受壓狀態(tài)，從而防止實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)工作的瞬間動架組件2加速運(yùn)動猛烈撞擊工作傳感器401，導(dǎo)致工作傳感器401數(shù)據(jù)測量異常甚至損 壞。通過調(diào)節(jié)彈簧4064的預(yù)緊力大小，以適應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)要求。當(dāng)標(biāo)定推力時,啟動油缸307產(chǎn)生拉力，拉力作用于標(biāo)定傳感器301,使傳感器拉桿304球面端向靠近動架前擋板201的方向運(yùn)動，直至球面端與動架前擋板201中心處的連接孔205表面球面槽配合面緊密連接后，帶動動架組件2向右運(yùn)動，由此通過傳感器拉桿304和動架組件2將拉力作用于工作傳感器401，通過與標(biāo)定傳感器301測量結(jié)果進(jìn)行對t匕，對工作傳感器401進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)發(fā)動機(jī)標(biāo)定完畢，推力測量臺架正常工作時，拔出柱銷，斷開油缸連接桿件306與后萬向撓性件303的連接，使傳感器拉桿304球面端和動架前擋板201的連接孔205球面槽處于放松配合狀態(tài)，原位推力標(biāo)定組件3不參與推力測量臺架的正常工作。由于在推力測量臺架安裝、整體位置移動、運(yùn)輸、發(fā)動機(jī)及測量管路安裝等過程中，動架組件2相對于定架組件I向前或向后移動是不可預(yù)知和極有可能發(fā)生的，這就有必要對動架組件2的前后位移都做出適當(dāng)?shù)南薅?，因此本發(fā)明中在推力臺架中在定架前擋板102后端面上安裝有前限位板8 ;動架后擋板202的后方底部平臺上安裝后限位塊9，標(biāo)定傳感器支座305后端與動架后擋板202之間安裝有限位筒10 ；由此通過前限位板8與后限位塊9實(shí)現(xiàn)對動架組件2向后移動的限位，避免實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)過載造成動架組件2的過度后移而損壞板簧片7或推力測量臺架結(jié)構(gòu)；通過限位筒10防止動架的過度前移。本發(fā)明還在后限位塊9前端與限位筒10后端上均安裝有限位螺栓11，通過分別調(diào)整后限位塊9與限位筒10上的限位螺栓11與動架后擋板202間的軸向距離，實(shí)現(xiàn)動架組件2在軸向上的限位位置的調(diào)整。通過上述推力測量臺架將推進(jìn)劑供給管路和測量線管路分為三段，即真空艙與定架組件2連接段，定架組件I和動架組件2之間的波紋管連接段，動架組件2中的推進(jìn)劑供給管路A、推進(jìn)劑供給管路B與實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)管路連接段，由此大幅度減弱了管路系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)推力測量的干擾，提高了推力測量臺架的整體精度，經(jīng)過推力系統(tǒng)的調(diào)試與分析，推力測量臺架的整體測量精度可達(dá)到O. 5%。
權(quán)利要求
1.一種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，其特征在于包括定架組件、動架組件、原位推力標(biāo)定組件和工作推力測量組件； 所述的定架組件包括底部平臺、定架前擋板、定架后擋板、定架支撐桿與定架桁架組件；其中，且豎直固定在底部平臺上；定架前擋板與定架后擋板中部對稱開有同軸的圓形通孔；定架前擋板與定架后擋板之間通過定架支撐桿相連；定架前擋板前端面上還安裝有由定架桁架、定架桁架焊板與定架連接座構(gòu)成的定架桁架組件；其中，定架桁架為環(huán)形框架結(jié)構(gòu)與定架前擋板前端面固連；定架祐1架焊板為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，周向上通過的連接桿與定架祐1架周向固連；定架桁架焊板的前、后兩側(cè)邊緣周向上各分別固定安裝有m個定架前連接座與η個定架后連接座，12彡m彡20，8彡η彡10 ; 所述的動架組件位于定架組件內(nèi)部，包括動架前擋板、動架后擋板與動架支撐桿以及動架桁架組件；其中，動架前擋板與動架后擋板豎直設(shè)置，分別于定架前擋板、定架后擋板平行，動架前擋板與動架后擋板之間通過動架支撐桿相連； 動架前擋板與動架后擋板分別通過板簧片與定架前擋板、定架后擋板相連，連接后使動架前擋板與動架后擋板平移于與定架前擋板、定架后擋板不接觸； 動架前擋板前端面上還安裝有由動架桁架主體、動架桁架支撐桿、動架桁架法蘭、發(fā)動機(jī)連接件、動架連接座、推進(jìn)劑供給管路A與推進(jìn)劑供給管路B構(gòu)成的動架桁架組件；動架桁架組件整體位于定架桁架組件內(nèi)環(huán)中；其中，動架桁架主體為筒狀結(jié)構(gòu)，一端與動架前擋板前端面固定，另一端通過動架桁架法蘭連接發(fā)動機(jī)連接件；在動架桁架法蘭的前端面、后端面的邊緣周向上分別安裝有m個動架前連接座與η個動架后連接座，m個動架連接座、η個動架后連接座分別與定架中m個定架前連接座、η個定架后連接座相互對應(yīng)；每個動架連接座內(nèi)側(cè)與外側(cè)分別連通有一個推進(jìn)劑供給管A與推進(jìn)劑供給管B ;其中，每個推進(jìn)劑供給管A通過波紋管A與定架前連接座連通，每個推進(jìn)劑供給管B通過波紋管B與定架后連接座連通； 所述的原位推力標(biāo)定組件包括標(biāo)定傳感器、前萬向撓性件、后萬向撓性件、傳感器拉桿、標(biāo)定傳感器支座、油缸連接桿件與油缸；其中，標(biāo)定傳感器作為推力標(biāo)定用傳感器，如后兩端分別安裝有前萬向撓性件和后萬向撓性件；前萬向撓性件與傳感器拉桿一端相連，傳感器拉桿另一端與動架前擋板中心處相連；后萬向撓性件通過油缸連接件與油缸連接接；油缸固定安裝在標(biāo)定傳感器支座上，標(biāo)定傳感器支座固定連接在底部平臺上； 所述的工作推力測量組件包括工作傳感器、前傳力墩、后傳力墩、砧子螺栓、工作傳感器支座與預(yù)緊力裝置；其中，工作傳感器作為實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)推力測量用傳感器固定安裝在后傳力墩上，后傳里墩固定安裝在工作傳感器支座上，工作傳感器支座固定在底部平臺上；在動架后擋板上安裝有前傳力墩，前傳力墩上連接有砧子螺栓，砧子螺栓與工作傳感器間頂緊連接；所述預(yù)緊力裝置包括彈簧預(yù)緊底座、彈簧預(yù)緊掛件和吊環(huán)螺釘；其中，吊環(huán)螺釘與動架后擋板固定，彈簧預(yù)緊底座固定在工作傳感器支座上；在吊環(huán)螺釘與彈簧預(yù)緊掛件間連接彈簧，連接后彈簧需均有預(yù)緊力。
2.如權(quán)利要求I所述一種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，其特征在于所述定架前擋板后方與動架后擋板后方分別安裝有前限位板、后限位塊；標(biāo)定傳感器支座后方安裝有限位筒；前限位板于定架前擋板固連；后限位塊固定安裝在底面平臺上；限位筒固定安裝在標(biāo)定傳感器支座后部，位于標(biāo)定傳感器支座305后端與動架后擋板之間。
3.如權(quán)利要求2所述ー種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，其特征在干所述后限位塊的前端與限位筒的后端上均安裝有限位螺栓。
4.如權(quán)利要求I所述ー種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，其特征在于所述傳感器拉桿與動架前擋板間采用球面配合連接。
5.如權(quán)利要求I所述ー種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，其特征在干所述定架桁架組件、動架桁架組件、定架前擋板、定架后擋板、動架前擋板、動架后擋板均同軸。
6.如權(quán)利要求I所述ー種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，其特征在于所述板簧片為矩形單工作段板簧。
7.如權(quán)利要求I所述ー種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，其特征在于所述動架前擋板、動架后擋板與定架前擋板、定架后擋板間分別通過4個板簧片固定，4個板簧片兩兩呈直線布置，形成十字行結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求I所述ー種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，其特征在于所述標(biāo)定傳感器為圓盤式拉壓傳感器，量程為3. Ot，測量精度為0. 02% ;工作傳感器為S型傳感器，量程為I. Ot或3. 0t，傳感器精度為0. 2%。
9.如權(quán)利要求I所述ー種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，其特征在于所述彈簧預(yù)緊掛件可在彈簧預(yù)緊底座上橫向移動，實(shí)現(xiàn)彈簧預(yù)緊カ的調(diào)節(jié)。
10.如權(quán)利要求I所述ー種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架，其特征在于所述預(yù)緊力裝置共q套，q > 2，且其中的吊環(huán)螺在動架后擋板后側(cè)面周向上均勻固定，并與彈簧預(yù)緊底座對稱設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種高精度的液體或氣體火箭發(fā)動機(jī)推力測量臺架。該推力測量臺架的最大特點(diǎn)在于將發(fā)動機(jī)的推進(jìn)劑供給管路和測量線管路布置為三段，即真空艙與定架連接段，定架和動架之間波紋管連接段，動架管路與發(fā)動機(jī)管路連接段；采用單工作段板簧連接定架和動架，并設(shè)置有三處安全限位裝置。帶有原位推力標(biāo)定裝置和安全限位裝置；可在試驗(yàn)發(fā)動機(jī)安裝完，熱試車前，對工作傳感器進(jìn)行標(biāo)定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為大幅度減弱了管路系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)推力測量的干擾，提高了推力測量臺架的整體精度；并可防止發(fā)動機(jī)工作失常對推力測量臺架造成破壞。
文檔編號G01M15/00GK102818671SQ20121029123
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者王一白, 陶志堅(jiān), 程誠, 覃粒子, 劉宇 申請人:北京航空航天大學(xué)