金属膜片实现承压与破裂所需压强的测量装置的制作方法

本发明属于固体火箭发动机燃烧室压力测试技术，具体为一种金属膜片实现承压与破裂所需压强的测量装置。

背景技术：

双脉冲固体火箭发动机金属膜片是脉冲发动机的重要结构之一。通过理论计算、数值模拟的方法能够设计出符合设计要求的金属膜片的结构。为了保证设计的金属膜片能够承受在第一脉冲工况下的较大的工作压强且结构完整，在第二脉冲的点火压强下金属膜片能够顺利的破裂，必须对金属膜片进行承压、破裂试验。常用的试验装置有两种：(1)因为固体火箭发动机比较小，直接做出发动机的实物作为金属膜片的试验装置，但是这种方式花费较大，重复利用性差。(2)利用氮气冲气增压的方式来试验金属膜片的承压、破裂，但这种方式不能实现压力瞬间增高到所设定的压强，且没有模拟出发动机工作时的高温环境。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出了一种金属膜片实现承压与破裂所需压强的测量装置。

实现本发明的技术解决方案为：一种金属膜片实现承压与破裂所需压强的测量装置，包括前堵盖、支撑架、测压室、金属膜片、挡药板以及后堵盖，所述前堵盖设置在支撑架的一端，所述前堵盖与支撑架形成空腔，所述前堵盖一端设有与该空腔连通的小孔；所述测压室的一端设置在支撑架的另一端，所述测压室上设置压力传感器安装接口，所述后堵盖设置在测压室的另一端，所述后堵盖与测压室形成空腔，所述后堵盖上设有与测压室连通的小孔；所述金属膜片设置在支撑架内部，所述挡药板设置在支撑架内部靠近测压室的一端且在轴向给金属膜片施加固定力。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明通过测压室和压力传感器能够完成对金属膜片在第一脉冲的承压、第二脉冲工况下的破裂试验；2)本发明减少了测压结构的零件组数，安装方便、操作更加便捷；3)本发明能够多次重复利用，节约经费；4)本发明能较好地模拟出发动机燃烧室的高温高压的工作环境，提高了可靠性。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2为支撑架的左视图。

图3为挡药板的左视图。

具体实施方式

如图1所示，一种金属膜片实现承压与破裂所需压强的测量装置，包括前堵盖1、支撑架2、测压室3、金属膜片4、挡药板5以及后堵盖6。

所述前堵盖1设置在支撑架2的一端，采用螺纹连接方式与支撑架2密闭连接，前堵盖1与支撑架2形成空腔，所述前堵盖1一端设有与该空腔连通的小孔，其小孔作用是空腔的压强与外界大气压强相互平衡；在某些实施例中，前堵盖1左端面开有4个孔，用于固定。

所述测压室3的一端设置在支撑架2的另一端，采用螺纹连接以保证测压室3的密封性。所述测压室3设有压力传感器安装接口，采用螺纹的连接方式保证密封性。

所述后堵盖6设置在测压室3的另外一端，通过螺纹连接，与所述测压室3)形成空腔，所述后堵盖6上设有与测压室3连通的小孔，小孔的直径设置为1.5-2毫米能够穿过导线并且保证后堵盖6与测压室3形成的空腔的密封性。

所述金属膜片设置在支撑架2内部，进一步，所述支撑架2内部设有凹槽，所述金属膜片4设有与该凹槽嵌套连接的台阶。所述支撑架2内部结构为十字轮辐结构，金属膜片4在安装时需要将带有十字预制刻痕面反向对齐十字轮辐，以达到在第一脉冲工作下提高金属膜片4十字预制刻痕处结构强度目的。在第二脉冲工作下轮辐结构的镂空部分能保证在测压室3产生的高温燃气能够作用在金属膜片4的壁面上，使金属膜片4能够正常破裂。

所述挡药板5设置在支撑架2内部靠近测压室3的一端且在轴向通过拧紧螺纹方式给金属膜片4施加固定力。

进一步，所述挡药板5为圆筒状，所述挡药板5为圆筒状，所述挡药板5靠近测压室3的一端设有端面，且端面为镂空网状结构，所述挡药板5的另一端设有外螺纹，设置镂空网状结构端面的目的是拦截金属膜片4的碎片。

进一步，前堵盖1、支撑架2、测压室3、挡药板5、后堵盖6采用的材料是30crmnsia合金结构钢，能够承受住高温高压的，抵抗烧蚀能力大大增强。保证重复使用。金属膜片4采用的材料是铝合金，力学性能较好，易于机加，精度有保证。

利用本发明进行金属膜片4承压试验的过程为：将支撑架2按照图1通过螺纹连接到前堵盖1上。接着将金属膜片4按照图1安装金属膜片4的位置，安装确保金属膜片4台阶恰好嵌入支撑架4留有的凹槽内。拧紧挡药板5给金属膜片4一个轴向上固定力。然后将测压室3通过螺纹连接到支撑架2的另一端，此时需要将压力传感器连接在测压室3留有的传感器安装接口上，然后将黑火药装进测压室3内，点火头的导线穿过后堵盖6的小孔与外接导线相连在测控仪的接线柱上。连接压力传感器的导线也接在测控仪的端口上，计算机通过数据线连接到测控仪，并且控制测控仪的动作。最后将前堵盖1通过螺栓固定，保证试验过程的安全性。一切都准备好了之后，通过计算机点燃黑火药，压力传感器采集到的数据经过测控仪传到计算机上，通过计算机的图像处理清楚得到金属膜片4在承压过程时所能承受的压强大小。

利用本发明进行金属膜片4破裂试验的过程为：破裂试验是在金属膜片4承压试验之后进行的，只需要将支撑架2从测量装置上拆下来，然后反方向与支撑座1通过螺纹连接，此时，将适量的黑火药装进测压室3内，点火头的导线穿过后堵盖6的小孔并与外接导线连接，然后将支撑架2与测压室3通过螺纹连接。通过计算机点燃黑火药，压力传感器采集到的数据经过测控仪传到计算机上，通过计算机的图像处理清楚得到金属膜片4在破裂时的压强大小。

本发明能够减少安装、操作更加便捷；本发明能够多次重复利用，节约经费；本发明能较好地模拟出发动机燃烧室的高温高压的工作环境，提高了试验的可靠性。

技术特征：

技术总结
本发明提出了一种金属膜片实现承压与破裂所需压强的测量装置，包括前堵盖、支撑架、测压室、金属膜片、挡药板以及后堵盖，前堵盖设置在支撑架的一端，前堵盖与支撑架形成空腔，前堵盖一端设有与该空腔连通的小孔；测压室的一端设置在支撑架的另一端，测压室上设置压力传感器安装接口，后堵盖设置在测压室的另一端，后堵盖与测压室形成空腔，后堵盖上设有与测压室连通的小孔；金属膜片设置在支撑架内部，挡药板设置在支撑架内部靠近测压室的一端且在轴向给金属膜片施加固定力。本发明能较好地模拟出发动机燃烧室的高温高压的工作环境，提高了所测数据可靠性。

技术研发人员：徐明;封锋;曹钦柳
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2019.05.06
技术公布日：2019.08.16