[发明专利]一种可时序施加冲击载荷和稳态载荷的加载装置

说明书

本发明公开了一种可时序施加冲击载荷和稳态载荷的加载装置，其特征在于，包括加载活塞1、气缸2、气动阀3、蓄能气罐4、充气电磁阀5；加载活塞1安装于气缸2内，加载活塞1的加载端与加载对象6可根据试验要求确定连接方式；气缸2与蓄能气罐4通过气动阀3连接，可以控制4中压缩气体向外缸体2中的流速和流量；蓄能气罐4通过充气电磁阀5与外部气源连接，其中，蓄能气罐4的容积V2大于气缸2的有效容积V1。本发明技术可模拟带速度的冲击。某些工况下，需要模拟带速度的碰撞冲击，在活塞与被试结构之间留有一定的加速距离，利用高压气体推动活塞运动，即可实现带速度的碰撞冲击。

技术领域

本发明属于特种试验加载装置研制领域，用于一种特殊载荷加载形式的模拟，可按时序在冲击载荷作用后紧接着再作用准稳态载荷。

背景技术

对于一些在冲击载荷作用下展开然后承受静载实现功能的结构或系统结构，如固体火箭发动机的可调喷嘴及其安装结构等，其载荷形式如附图1所示，载荷可分为瞬态冲击过程和准稳态过程，瞬态冲击过程一般在毫秒量级，准稳态过程持续时间多在数秒。在进行台架点火试验或飞行试验前，需要对结构的承载能力进行分析或测试，以确保试验过程中的结构安全。

工程实践中，最简单的做法是将最大推力载荷作为考核结构的载荷，在考虑一定的安全系数，以确保结构安全，在一般的稳态过程和低动态过程中，这种做法有广泛的适用性，也是行之有效的工程简化方法，可有效的降低试验系统的复杂度。但固体火箭发动机点火过程为明显的冲击过程，冲击响应特征和燃烧的过程与药柱的结构形式相关，包括时域特征和频域特征。时域特征相关指标有载荷持续时间、载荷随着时间变化的规律等。频域特征主要指响应包含的频率范围、主要的频率贡献等。冲击过程一般是宽频，有效激励带宽可达数千赫兹，而导弹或发动机的结构频率一般以低频为主一般可能引起结构较大响应的频率多在1000赫兹以下，冲击过程与结构动态特性可能耦合，如果仅考虑稳态载荷或将动态载荷简单等效为稳态载荷如考虑一定的安全系数，该系数一般取得较大，偏于保守，可能考核不够或考核过严，均不利于提高结构效率和确保飞行安全。

目前在需要模拟较大载荷输入的强度试验中，一般采用电液伺服装置加载，以高压液压油作为做功介质，通过高精度的电磁阀控制液压油的流量和压力，结合作动装置的设计，达到控制载荷输出的目的。由于流体的不可压缩性，这类装置频率响应一般较低，一般在数十赫兹，如果需要达到较高的响应频率，需要增大流量，成本高昂。

本发明提出一种可按时序模拟点火过程冲击载荷和稳态过程准稳态载荷的气动加载装置设计方案，气体介质响应速度快，结合控制方案，可达到一定的载荷模拟精度，从而为此类问题的提供低成本解决方案。

发明内容

为满足诸如固体火箭发动机点火过程中可调喷嘴及其安装结构承载特性考核试验的加载要求，提出了一种可时序施加冲击载荷和稳态载荷的加载装置。

技术方案

一种可时序施加冲击载荷和稳态载荷的加载装置，其特征在于，包括加载活塞1、气缸2、气动阀3、蓄能气罐4、充气电磁阀5；加载活塞1安装于气缸2内，加载活塞1的加载端与加载对象6可根据试验要求确定连接方式；气缸2与蓄能气罐4通过气动阀3连接，可以控制4中压缩气体向外缸体2中的流速和流量；蓄能气罐4通过充气电磁阀5与外部气源连接，其中，蓄能气罐4的容积V2大于气缸2的有效容积V1。

所述的加载活塞1上设置有气密装置，

所述的加载活塞1的加载端与加载对象6通过机械形式固定连接。

所述的蓄能气罐4的容积V2不小于气缸2的有效容积V1的5倍。

附图说明

图1为固体火箭发动机的可调喷嘴载荷形式图；

图2为本发明结构示意图。

其中，加载活塞1、气缸2、气动阀3、蓄能气罐4、充气电磁阀5、加载对象6。