[发明专利]一种喉栓式变推力固体火箭发动机地面测试装置

摘要

本发明公开的一种喉栓式变推力固体火箭发动机地面测试装置，属于喉栓发动机地面测试领域。本发明包括驱动机构和仿真机构；驱动机构包括电机固定盖、步进电动机、滑动标杆、电机固定筒、运动限制螺母、第一运动传递板、紧固螺母、第二运动传递板、第一喉栓连杆、拉压力传感器、第二喉栓连杆密封圈、位移传感器、运动连杆；仿真机构包括前封头、弹簧固定件、左固定筒、后封头、压缩弹簧、螺杆、压力传感器座、喉栓。本发明能够实现喉栓式变推力固体火箭发动机地面测试，优点如下：(1)实现不同推力、不同压强下试验的验证；(2)实现对发动机喉栓的闭环控制；(3)测试成本低，获取数据多，(4)结构简单、耐用性好；(5)驱动机构质量轻。

主权项

1.一种喉栓式变推力固体火箭发动机地面测试装置，其特征在于：包括驱动机构(1)和仿真机构(2)；所述的驱动机构(1)包括电机固定盖(1.1)、步进电动机(1.2)、滑动标杆(1.3)、电机固定筒(1.4)、运动限制螺母(1.5)、第一运动传递板(1.6)、紧固螺母(1.7)、第二运动传递板(1.8)、第一喉栓连杆(1.9)、拉压力传感器(1.10)、第二喉栓连杆(1.11)密封圈(1.12)、位移传感器(1.13)、运动连杆(1.14)；所述仿真机构(2)包括前封头(2.1)、弹簧固定件(2.2)、左固定筒(2.3)、后封头(2.4)、压缩弹簧(2.5)、螺杆(2.6)、压力传感器座(2.7)、喉栓(2.8)；驱动机构(1)连接关系为，步进电动机(1.2)通过螺栓连接固定在电机固定盖(1.1)上；步进电动机(1.2)转子为螺纹杆，由运动限制螺母(1.5)与步进电动机(1.2)相配合组成丝杠螺母结构，通过运动限制螺母(1.5)随电机转子的转动，实现运动限制螺母(1.5)沿螺纹杆的平动，从而通过第二喉栓连杆(1.11)带动仿真机构(2)或喉栓(2.8)做往复直线运动；位移传感器(1.13)通过螺栓连接安装在滑动标杆(1.3)上，并通过测量第一运动传递板(1.6)的位移实现对仿真机构(2)位移的测量；拉压力传感器(1.10)把第一喉栓连杆(1.9)和第二喉栓连杆(1.11)连接起来；当有力作用在拉压力传感器(1.10)膜片上时，贴在拉压力传感器(1.10)两边的电阻应变片的阻值发生变化，再经过相应的电路转换为电信号，输入到采集系统中，从而实现对仿真机构(2)轴向受力的测量；仿真机构(2)的连接关系为，前封头(2.1)为阶梯结构，一侧外圆柱面开有用于与电机固定筒(1.4)螺栓连接螺纹孔，一侧与左固定筒(2.3)螺纹连接，同时前封头(2.1)台阶处与左固定筒(2.3)内圆柱面接触,在前封头(2.1)上开有用于动密封的深槽；左固定筒(2.3)为中空圆柱体结构，两侧分别与前封头(2.1)、后封头(2.4)螺纹连接，并且根据试验需要设置至少两个压力传感器座(2.7)，其中至少包括一个压力输入端作为压力传感器座(2.7)，用于控制输入高压冷气用来模拟发动机燃烧室的燃气压强，还至少包括用于安装压力传感器的压力传感器座(2.7)，压力传感器用于测量仿真机构中的压强；第二喉栓连杆(1.11)根据试验目的连接压缩弹簧(2.5)或者实验尺寸的喉栓(2.8)；当进行冷气试验研究实验尺寸的喉栓(2.8)的负载特性时，喉栓连杆连接实验尺寸的喉栓(3)；仿真机构(2)当用于分析驱动机构(1)带负载下的响应时间和控制精度时，第二喉栓连杆(1.11)连接压缩弹簧(2.5)；压缩弹簧(2.5)提供的弹力用于模拟喉栓(2.8)运动过程中的轴向受力，仿真机构(2)轴向受力由安装在第一喉栓连杆(1.9)、第二喉栓连杆(1.11)中间的拉压力传感器(1.10)测得，以用于分析驱动机构(1)带负载下的响应时间和控制精度；弹簧固定件(2.2)中心开有螺纹孔，用于第二喉栓连杆(1.11)的螺栓连接，并且开有深槽，为压缩弹簧(2.5)运动提供空间；仿真机构(2)所选用的弹簧为压缩弹簧(2.5)，为有效的避免第二喉栓连杆(1.11)的运动过程中压缩弹簧(2.5)因受力过大或受力不均而造成的自身的弯曲变形或折断失效，压缩弹簧(2.5)套在后封头(2.4)与弹簧固定件(2.2)的环状凹槽中；另外，前封头(2.1)、后封头(2.4)分别与左固定筒(2.3)固定在一起，弹簧固定件(2.2)通过螺杆(2.6)与第二喉栓连杆(1.11)固定在一起。