大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)技術(shù)，具體涉及一種大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置。
技術(shù)背景
[0002]隨著航天科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，各科技大國研制大型乃至重型運(yùn)載火箭是世界火箭發(fā)展的一個必然趨勢，低溫燃料為當(dāng)代先進(jìn)宇宙飛行器的推進(jìn)能源，這些燃料容納在增壓的貯箱中，而貯箱在生產(chǎn)、貯存、吊裝、停放、運(yùn)輸及飛行過程要承受軸壓、彎矩、剪力、內(nèi)壓及溫度等載荷，所以貯箱在使用過程中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及低溫綜合性能對設(shè)計和生產(chǎn)制造非常重要，需要通過低溫靜力試驗(yàn)的驗(yàn)證。
[0003]目前，新一代運(yùn)載火箭大型貯箱低溫靜力試驗(yàn)方法，對常規(guī)的貯箱低溫靜力試驗(yàn)方法是適用的。通常在對火箭貯箱進(jìn)行低溫靜力試驗(yàn)考核中，貯箱所承受的軸壓、彎矩、剪力等載荷的傳力結(jié)構(gòu)是邊界模擬件，而非真實(shí)傳力邊界結(jié)構(gòu)件；試驗(yàn)邊界要求下端固支、上端通過通用靜力加載設(shè)備實(shí)現(xiàn)軸壓、彎矩、剪力等載荷的施加；內(nèi)壓是通過貯箱前底氣枕增壓實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓載荷的施加，搭建龍門架式的承載框架即可滿足試驗(yàn)加載需求。
[0004]針對芯級前捆綁低溫聯(lián)合靜力試驗(yàn)項(xiàng)目來說，除了內(nèi)壓載荷的施加與常規(guī)做法是基本相同的，但就以往低溫靜力試驗(yàn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)不能完全照搬，更沒有可以參考的國外類似試驗(yàn)技術(shù)和方法，因此必須根據(jù)長征五號火箭自身的結(jié)構(gòu)、載荷、環(huán)境和邊界等特點(diǎn)，以及天津大運(yùn)載試驗(yàn)場地的試驗(yàn)實(shí)施現(xiàn)場條件及配套設(shè)施等實(shí)際情況，嚴(yán)格進(jìn)行多方面綜合考慮，并圍繞試驗(yàn)載荷施加的準(zhǔn)確性、試驗(yàn)規(guī)模、試驗(yàn)實(shí)施難度、試驗(yàn)周期、試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)等，設(shè)計研究出一套滿足該型號研制階段，低溫靜力試驗(yàn)項(xiàng)目中難度最大的大型貯箱懸掛式低溫靜力試驗(yàn)方法。
[0005]芯級前捆綁低溫聯(lián)合靜力試驗(yàn)任務(wù)所要求的試驗(yàn)件安裝情況見圖1，低溫聯(lián)合試驗(yàn)中的多部段聯(lián)合裝配體，包括一級氫箱前短殼7、一級箱間段6、4個前捆綁支座5、一級氧箱后短殼4、一級氧箱3、一級氧箱前短殼2。施加聯(lián)合載荷包括4個捆綁支座5上的集中載荷、一級氫箱前短殼7的后端面截面軸壓載荷以及一級氧箱3的內(nèi)壓載荷。試驗(yàn)邊界要求前過渡環(huán)邊界I的上端面與試驗(yàn)固支邊界8連接。該項(xiàng)目所要求的參試結(jié)構(gòu)為多部段聯(lián)合裝配體，試驗(yàn)安裝高度也自然會隨之增加很多；為了使一級氧箱3靠近前捆綁4的局部區(qū)域處于低溫環(huán)境，則試驗(yàn)件必須正置安裝，同時試驗(yàn)邊界要求上端固支；捆綁支座5集中力載荷施加點(diǎn)距離試驗(yàn)件較近、而且單點(diǎn)載荷達(dá)300噸；再加上一級氫箱前短殼7的截面軸壓載荷，試驗(yàn)安裝框架需平衡的軸向載荷超過1240噸；同時考慮到試驗(yàn)場地的試驗(yàn)平臺尺寸限制、地基承力點(diǎn)噸位小等現(xiàn)場條件的困難程度，均給試驗(yàn)方案設(shè)計和試驗(yàn)實(shí)施過程帶來巨大挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置，用于大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)。
[0008]技術(shù)方案
[0009]一種大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置，其中，包括:加力帽，直立柱，鋼框，拉桿，試驗(yàn)平臺，地面承力點(diǎn)，力加載設(shè)備，承力地軌，地基；
[0010]其中，在地面部分，圍繞試驗(yàn)平臺周邊均布多個承力點(diǎn)；
[0011 ] 在試驗(yàn)平臺的四個象限位置均布多組直立柱，直立柱與試驗(yàn)平臺周圍所分布的對應(yīng)位置的承力點(diǎn)重合，支撐包括加力帽的試驗(yàn)裝置頂端的懸掛部分；
[0012]試驗(yàn)裝置頂端的懸掛部分，加力帽的外圍放射均布多個懸臂，在每個懸臂上設(shè)置通孔，用多組拉桿將試驗(yàn)平臺周圍的個承力點(diǎn)和加力帽懸臂上的個通孔依次連接；
[0013]在直立柱所分布的位置，拉桿貫穿在直立柱內(nèi)部；
[0014]試驗(yàn)件通過靜力加載設(shè)備鋼框與加力帽進(jìn)行固定連接，試驗(yàn)件就被懸掛在以加力帽為天花板，以直立柱為支撐墻的圓柱形空間內(nèi)部。
[0015]如上所述的一種大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置，其中:選擇多個拉桿分別與力加載裝置連接，構(gòu)成載荷施加系統(tǒng)，載荷施加點(diǎn)通過拉桿作用到加力帽上，施加向下的力。
[0016]有益效果
[0017]采用該大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置順利的完成了某型號芯級前捆綁低溫聯(lián)合靜力試驗(yàn)，并為后續(xù)型號低溫靜力試驗(yàn)的實(shí)施和開展奠定了牢固的試驗(yàn)技術(shù)儲備。整個試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)各系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，滿足了試驗(yàn)要求，并達(dá)到了試驗(yàn)考核目的，圓滿完成了課題任務(wù)。此試驗(yàn)的成功對整個型號的順利研制具有重大意義，同時此項(xiàng)課題是我院火箭研制史上第一次進(jìn)行的大型貯箱多部段聯(lián)合裝配體、多個捆綁集中力同時加載的低溫聯(lián)合靜力試驗(yàn)。較真實(shí)的考核了結(jié)構(gòu)，以捆綁集中力為主的聯(lián)合載荷作用下及真實(shí)結(jié)構(gòu)為傳力邊界、低溫環(huán)境溫度下，氧箱靠近前捆綁的局部區(qū)域的軸壓失穩(wěn)強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)應(yīng)力滿足強(qiáng)度設(shè)計要求，并為其他型號研制過程中的類似試驗(yàn)項(xiàng)目提供依據(jù)和參考。
【附圖說明】
[0018]圖1芯級前捆綁低溫靜力聯(lián)合試驗(yàn)加載要求示意圖。
[0019]圖2是大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖1中，1-前過渡環(huán)邊界，2-—級氧箱前短殼，3-—級氧箱，4-一級氧箱后短殼，5-捆綁支座，6-—級箱間段，7-—級氫箱前短殼，8-試驗(yàn)固支邊界，9-加力帽，10-直立柱，11-鋼框，13-拉桿系統(tǒng)，16-連接螺套，25-試驗(yàn)平臺，26-地面承力點(diǎn)，27-力加載設(shè)備，28-承力地軌，29-地基。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下，結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對于本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0022]如圖2所示，本發(fā)明所述的大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置包括:加力帽9，直立柱10，鋼框11，拉桿13，連接螺套16，試驗(yàn)平臺25，地面承力點(diǎn)26，力加載設(shè)備27，承力地軌28，地基29 ;其中，試驗(yàn)平臺25外直徑為5600mm，且圍繞試驗(yàn)平臺25周邊6800mm的位置均布32個50噸的承力點(diǎn)26。首先在試驗(yàn)平臺25的四個象限位置均布設(shè)置8組16米高的直立柱10，這8組直立柱必須與試驗(yàn)平臺25周圍所分布的對應(yīng)位置的承力點(diǎn)26重合。加力帽9的外圍放射均布32個懸臂，在每個懸臂上又有直徑為Φ74的通孔，這32個Φ74的通孔其分布圓直徑也是6800mm，這樣就可以用32組100噸拉桿13將試驗(yàn)平臺25周圍的32個承力點(diǎn)26和加力帽9懸臂上的32個通孔依次連接，拉桿13之間可以用連接螺套16互相連接，構(gòu)成32組拉桿系統(tǒng)。需要注意的是，在8組直立柱10所分布的位置，拉桿13是貫穿在直立柱內(nèi)部的，當(dāng)加力帽9的重量完全落在8組直立柱10上后，將穿出的拉桿13用配套螺母在加力帽9的懸臂上擰緊。
[0023]另外，選擇象限之間位于45°方向上的4對共計8組拉桿13分別與100噸加載作動筒27，即力加載裝置連接，構(gòu)成8通道的載荷施加系統(tǒng)，這8個載荷施加點(diǎn)通過拉桿13作用到加力帽9上，用于平衡部分軸向向上的試驗(yàn)載荷。在使用本發(fā)明所述的大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置時，載荷從下方向上加載。
[0024]這樣就在加力帽9和地基承力點(diǎn)26之間搭建構(gòu)成一套自平衡系統(tǒng)，試驗(yàn)件通過靜力加載設(shè)備鋼框11與加力帽9進(jìn)行固定連接，整個聯(lián)合裝配試驗(yàn)件就被懸掛在以加力帽9為“天花板”，以直立柱10為“支撐墻”的圓柱形空間內(nèi)部。
[0025]雖然通過上述實(shí)施例對本發(fā)明所述的大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是上述說明并不是對本發(fā)明的限定，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變形和變更，例如，最優(yōu)化的方法可以在現(xiàn)有技術(shù)的各種方法中選擇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括:加力帽(9)，直立柱(10)，鋼框(11)，拉桿(13)，試驗(yàn)平臺(25)，地面承力點(diǎn)(26)，力加載設(shè)備(27)，承力地軌(28)，地基(29)； 其中，在地面部分，圍繞試驗(yàn)平臺(25)周邊均布多個承力點(diǎn)(26)； 在試驗(yàn)平臺(25)的四個象限位置均布多組直立柱(10)，直立柱(10)與試驗(yàn)平臺(25)周圍所分布的對應(yīng)位置的承力點(diǎn)(26)重合，支撐包括加力帽(9)的試驗(yàn)裝置頂端的懸掛部分； 試驗(yàn)裝置頂端的懸掛部分，加力帽(9)的外圍放射均布多個懸臂，在每個懸臂上設(shè)置通孔，用多組拉桿(13)將試驗(yàn)平臺(25)周圍的(32)個承力點(diǎn)(26)和加力帽(9)懸臂上的(32)個通孔依次連接； 在直立柱(10)所分布的位置，拉桿(13)貫穿在直立柱內(nèi)部； 試驗(yàn)件通過靜力加載設(shè)備鋼框(11)與加力帽(9)進(jìn)行固定連接，試驗(yàn)件就被懸掛在以加力帽(9)為天花板，以直立柱(10)為支撐墻的圓柱形空間內(nèi)部。2.如權(quán)利要求1所述的一種大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置，其特征在于:選擇多個拉桿(13)分別與力加載裝置(27)連接，構(gòu)成載荷施加系統(tǒng)，載荷施加點(diǎn)通過拉桿(13)作用到加力帽(9)上，施加向下的力。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置。包括：加力帽(9)，直立柱(10)，鋼框(11)，拉桿(13)，試驗(yàn)平臺(25)，地面承力點(diǎn)(26)，力加載設(shè)備(27)，承力地軌(28)，地基(29)；試驗(yàn)裝置頂端的懸掛部分，加力帽(9)的外圍放射均布多個懸臂，在每個懸臂上設(shè)置通孔，用多組拉桿(13)將試驗(yàn)平臺(25)周圍的(32)個承力點(diǎn)(26)和加力帽(9)懸臂上的(32)個通孔依次連接；試驗(yàn)件通過靜力加載設(shè)備鋼框(11)與加力帽(9)進(jìn)行固定連接，試驗(yàn)件就被懸掛在以加力帽(9)為天花板，以直立柱(10)為支撐墻的圓柱形空間內(nèi)部。采用該大型貯箱懸掛式靜力試驗(yàn)裝置順利的完成了某型號芯級前捆綁低溫聯(lián)合靜力試驗(yàn)，并為后續(xù)型號低溫靜力試驗(yàn)的實(shí)施和開展奠定了牢固的試驗(yàn)技術(shù)儲備。
【IPC分類】G01M99/00
【公開號】CN105203341
【申請?zhí)枴緾N201410265862
【發(fā)明人】楊蓉, 吳兵, 白鷺, 杜珺, 倪徑達(dá), 王鴻博, 劉硯濤, 陳昊, 毛麗娜, 劉彥毛, 郭冰, 顧海貝, 尹偉, 王斐然, 鄭斌, 張凱, 徐國梁, 張輝, 朱玉強(qiáng), 龔淑英, 江雅婷, 丁文淇, 王莉敏
【申請人】北京強(qiáng)度環(huán)境研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2014年6月13日