[发明专利]一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统及方法

说明书

本发明公开一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统及方法，包括光纤、刻在光纤上的多个光纤传感器、光纤滑环、滑环固定工装、数据采集调制解调器和数据处理终端；光纤滑环包括定子端和转子端；滑环固定工装包括固定管、法兰盘、固定环以及主轴；定子端通过固定环安装在固定管内端部，转子端伸出固定管端并与主轴同轴连接；主轴能随转子端旋转并带动套在主轴上的药柱旋转，光纤能沿轴向设在药柱表面并从主轴侧壁的贯通槽伸入主轴中心通道并依次沿转子端中心通道、定子端中心通道和固定管中心通道伸出后接入数据采集调制解调器后将数据传输给数据处理终端。本发明能获取推进剂药柱缠绕包覆过程和固化过程中推进剂药柱真实应变数据。

技术领域

本发明涉及一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统及方法，适用于星孔推进剂药柱及装药进行纤维或者布带缠绕工艺过程中推进剂旋转动态应变测试。

背景技术

星孔推进剂药柱在进行缠绕包覆过程中，必须对缠绕纤维施加一定的张力，以保证纤维缠绕层的成型质量，同时，缠绕纤维上的张力同样会施加给推进剂药柱，从而对推进剂药柱产生预应力，当预应力作用超过推进剂药柱本体的屈服强度时，推进剂药柱内部结构造成破坏，从而导致缠绕包覆产品结构失效，预应力的大小和张力相关，但由于纤维缠绕过程是一个旋转动态过程，而张力的测定并不位于纤维末端，纤维张力传导给药柱表面经历了多次摩擦，其真实值未知，再加上药柱旋转过程与纤维缠绕角等因素的综合作用，对准确掌握推进剂药柱受到的预应力造成了很大困难。

目前，对于星孔推进剂药柱在缠绕机上的动态缠绕包覆过程中的应变测试尚没有形成有效测试方法。面临的问题主要有以下两个方面：一个方面，常规应变传感器尺寸太大，对于圆柱形推进剂药面很难贴合，同时也会对纤维缠绕型面造成影响，偏离了产品的真实情况；另一方面，推进剂药柱缠绕包覆过程中转速超过100r/min，对于较高速旋转动态过程推进剂药柱应变采集信号的传递与储存没有相关测试方法。

此外，为防止缠绕层固化过程中出现固化胶受重力作用出现流挂等影响产品固化质量的问题，缠绕层固化过程通常保持低转速长时间旋转固化，缠绕层固化过程对推进剂药柱的固化收缩作用，目前未建立相关测试方法。

基于以上两个方面的应用需求，建立相关的应变测试方法，对于以纤维缠绕为主要制造方法的复合材料的工艺和材料制品性能研究具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统及方法，以获取推进剂药柱缠绕包覆过程和固化过程中推进剂药柱真实应变数据。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统，包括光纤、刻在光纤上的多个光纤传感器、光纤滑环和滑环固定工装；

所述光纤滑环包括同轴设置的定子端和转子端；

所述滑环固定工装包括固定管、套在固定管外的法兰盘、设在固定管端部内壁的固定环以及主轴；所述光纤滑环的定子端通过固定环安装在固定管内端部并与固定管同轴，光纤滑环的转子端伸出固定管端并与主轴同轴连接；

所述主轴能随转子端旋转并带动套在主轴上的药柱旋转，光纤能沿轴向设在药柱表面并从主轴侧壁的贯通槽伸入主轴中心通道并依次沿转子端中心通道、定子端中心通道和固定管中心通道伸出。

本发明还包括如下技术特征：

具体的，所述光纤滑环的定子端包括一体式且同轴并中心通孔的端盖和管子，端盖的一侧为所述管子，端盖另一侧为安装面；在端盖的安装面设有多个定位槽，多个定位槽沿端盖边缘周向均布；端盖的安装面中心连接所述转子端。

具体的，所述固定环外壁紧贴固定管内壁，固定环和固定管上设有相对应的径向的螺钉孔，用以通过螺钉将固定环固定并锁紧在固定管上；