[发明专利]一种减小管道端部推力和振动的装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量控制技术领域，具体为一种减小管道端部推力和振动的装置。

背景技术

在发动机地面模拟试验中需要将试验对象与管道直接相连，由于模拟进气具有高压、高温、高速的特点，而且由于存在管路、流体及气固耦合的影响，实现试验对象的高精度推力测量较为困难，需要解决以下技术问题：1)推力架与进气管道接口实现无推力连接；2)实现系统进气参数变化对测力系统特别是对接口部分的动力学特征无影响；3)降低或消除管道对测量系统产生的振动；4)采取的措施要能够保证气流品质。其中消除进气对测量系统产生附加推力和强迫振动是提高发动机推力测量精度的技术关键，并要实现系统在进气状态下，进气道前端部具有物理连接与气动特征隔离的双重特性，以消除推力架的附加影响，提高推力测量的精度。

当管道受热和遇冷收缩时，将对与其相连的设备和结构产生作用力，并在管道中引起应力。当管道系统比较刚硬时，这种推力和应力都将扩大，因此，在设计试验对象与管道相连时必须考虑管道柔性设计和膨胀的问题。柔性设计的目的是保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀、冷缩、端点附加位移、管道支撑设置不当、气固耦合等原因造成系列问题，而减小管道端部推力可以使测量架不承受介质内压力和热位移产生的轴向推力。

用于热补偿和增加管道柔性的金属管道元件主要有波纹管膨胀节、填料函式膨胀节和金属软管，目前采取的技术手段主要有以下方式：

1.迷宫与密封垫圈或填料函组合方式；依靠部件的相对运动达到吸收热位移的目的。其不足之处容易产生泄漏，且由于管道结构受热变形，密封环易失效，对接的管道易卡死不能吸收变形应力，无法准确测量推力；

2.石墨套环密封方式；该方式利用石墨高温变形量较小且具有自润滑特性。使用条件为：相互对接的管道在轴向具有热不敏感特性，且在工作过程中轴向偏移量较小；这对设计和加工工艺要求较高，而且在实际中很难做到，因此该方法很难实施；

3.波纹管位移补偿方式；利用金属波纹管膨胀节的变形吸收位移，虽可满足位移补偿要求，但易产生振动，难于同时实现管端推力终止以及消除系统气固耦合振动。波纹管使气流品质降低，其对位移的补偿作用是以附加发动机轴向推力为代价，因此对发动机冲压燃烧以及推力测量有较大影响；在进气道前端连接金属波纹管，可以实现管路热膨胀位移补偿，但由于波纹面对气流的调制作用使气流品质劣化。

4.套筒补偿器方式；对管道热变形有较好作用，但需占用较大空间，对气流盲板力的影响补偿作用不足；

上述前两种方式对材料和安装工艺具有较高要求，在实际中难以实施和应用，后两种方式为国内外较常用的管道补偿手段，但对于推力测量这样一种特定的应用场合而言，现有的处理方法不能满足技术要求，因此必须专门设计零刚度补偿机构进行动态推力补偿，因此必须综合考虑各种载荷影响，提供一种减小管道端部推力与振动的机构。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种减小管道端部推力和振动的装置，以实现高精度测量发动机推力的目的。

技术方案

本发明基于输流管路动力学特征，提出利用气浮式的活动台面来消除：a.热载荷对管道的变形应力影响；b.高速能量流对管道产生的冲击载荷；c.流体与结构耦合作用对系统产生的强迫振动，其关键技术在于利用空气弹簧力学特性和正负刚度并联原理，综合考虑了各种载荷的复合作用。

本发明的技术方案为：

所述一种减小管道端部推力和振动的装置，其特征在于：包括活动浮台支撑组件和缓冲舱；