大型贮箱悬挂式静力试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及结构静力试验技术，具体涉及一种大型贮箱悬挂式静力试验装置。
技术背景
[0002]随着航天科学技术的不断进步和发展，各科技大国研制大型乃至重型运载火箭是世界火箭发展的一个必然趋势，低温燃料为当代先进宇宙飞行器的推进能源，这些燃料容纳在增压的贮箱中，而贮箱在生产、贮存、吊装、停放、运输及飞行过程要承受轴压、弯矩、剪力、内压及温度等载荷，所以贮箱在使用过程中的结构强度、刚度以及低温综合性能对设计和生产制造非常重要，需要通过低温静力试验的验证。
[0003]目前，新一代运载火箭大型贮箱低温静力试验方法，对常规的贮箱低温静力试验方法是适用的。通常在对火箭贮箱进行低温静力试验考核中，贮箱所承受的轴压、弯矩、剪力等载荷的传力结构是边界模拟件，而非真实传力边界结构件；试验边界要求下端固支、上端通过通用静力加载设备实现轴压、弯矩、剪力等载荷的施加；内压是通过贮箱前底气枕增压实现内压载荷的施加，搭建龙门架式的承载框架即可满足试验加载需求。
[0004]针对芯级前捆绑低温联合静力试验项目来说，除了内压载荷的施加与常规做法是基本相同的，但就以往低温静力试验的技术和经验不能完全照搬，更没有可以参考的国外类似试验技术和方法，因此必须根据长征五号火箭自身的结构、载荷、环境和边界等特点，以及天津大运载试验场地的试验实施现场条件及配套设施等实际情况，严格进行多方面综合考虑，并围绕试验载荷施加的准确性、试验规模、试验实施难度、试验周期、试验经费等，设计研究出一套满足该型号研制阶段，低温静力试验项目中难度最大的大型贮箱悬挂式低温静力试验方法。
[0005]芯级前捆绑低温联合静力试验任务所要求的试验件安装情况见图1，低温联合试验中的多部段联合装配体，包括一级氢箱前短壳7、一级箱间段6、4个前捆绑支座5、一级氧箱后短壳4、一级氧箱3、一级氧箱前短壳2。施加联合载荷包括4个捆绑支座5上的集中载荷、一级氢箱前短壳7的后端面截面轴压载荷以及一级氧箱3的内压载荷。试验边界要求前过渡环边界I的上端面与试验固支边界8连接。该项目所要求的参试结构为多部段联合装配体，试验安装高度也自然会随之增加很多；为了使一级氧箱3靠近前捆绑4的局部区域处于低温环境，则试验件必须正置安装，同时试验边界要求上端固支；捆绑支座5集中力载荷施加点距离试验件较近、而且单点载荷达300吨；再加上一级氢箱前短壳7的截面轴压载荷，试验安装框架需平衡的轴向载荷超过1240吨；同时考虑到试验场地的试验平台尺寸限制、地基承力点吨位小等现场条件的困难程度，均给试验方案设计和试验实施过程带来巨大挑战。
【发明内容】
[0006]发明目的
[0007]本发明的目的在于提供一种大型贮箱悬挂式静力试验装置，用于大型贮箱悬挂式静力试验。
[0008]技术方案
[0009]一种大型贮箱悬挂式静力试验装置，其中，包括:加力帽，直立柱，钢框，拉杆，试验平台，地面承力点，力加载设备，承力地轨，地基；
[0010]其中，在地面部分，围绕试验平台周边均布多个承力点；
[0011 ] 在试验平台的四个象限位置均布多组直立柱，直立柱与试验平台周围所分布的对应位置的承力点重合，支撑包括加力帽的试验装置顶端的悬挂部分；
[0012]试验装置顶端的悬挂部分，加力帽的外围放射均布多个悬臂，在每个悬臂上设置通孔，用多组拉杆将试验平台周围的个承力点和加力帽悬臂上的个通孔依次连接；
[0013]在直立柱所分布的位置，拉杆贯穿在直立柱内部；
[0014]试验件通过静力加载设备钢框与加力帽进行固定连接，试验件就被悬挂在以加力帽为天花板，以直立柱为支撑墙的圆柱形空间内部。
[0015]如上所述的一种大型贮箱悬挂式静力试验装置，其中:选择多个拉杆分别与力加载装置连接，构成载荷施加系统，载荷施加点通过拉杆作用到加力帽上，施加向下的力。
[0016]有益效果
[0017]采用该大型贮箱悬挂式静力试验装置顺利的完成了某型号芯级前捆绑低温联合静力试验，并为后续型号低温静力试验的实施和开展奠定了牢固的试验技术储备。整个试验过程中，试验各系统运行稳定，满足了试验要求，并达到了试验考核目的，圆满完成了课题任务。此试验的成功对整个型号的顺利研制具有重大意义，同时此项课题是我院火箭研制史上第一次进行的大型贮箱多部段联合装配体、多个捆绑集中力同时加载的低温联合静力试验。较真实的考核了结构，以捆绑集中力为主的联合载荷作用下及真实结构为传力边界、低温环境温度下，氧箱靠近前捆绑的局部区域的轴压失稳强度及结构应力满足强度设计要求，并为其他型号研制过程中的类似试验项目提供依据和参考。
【附图说明】
[0018]图1芯级前捆绑低温静力联合试验加载要求示意图。
[0019]图2是大型贮箱悬挂式静力试验装置结构示意图。
[0020]图1中，1-前过渡环边界，2-—级氧箱前短壳，3-—级氧箱，4-一级氧箱后短壳，5-捆绑支座，6-—级箱间段，7-—级氢箱前短壳，8-试验固支边界，9-加力帽，10-直立柱，11-钢框，13-拉杆系统，16-连接螺套，25-试验平台，26-地面承力点，27-力加载设备，28-承力地轨，29-地基。
【具体实施方式】
[0021]以下，结合附图和具体实施例对于本发明进行进一步的说明。
[0022]如图2所示，本发明所述的大型贮箱悬挂式静力试验装置包括:加力帽9，直立柱10，钢框11，拉杆13，连接螺套16，试验平台25，地面承力点26，力加载设备27，承力地轨28，地基29 ;其中，试验平台25外直径为5600mm，且围绕试验平台25周边6800mm的位置均布32个50吨的承力点26。首先在试验平台25的四个象限位置均布设置8组16米高的直立柱10，这8组直立柱必须与试验平台25周围所分布的对应位置的承力点26重合。加力帽9的外围放射均布32个悬臂，在每个悬臂上又有直径为Φ74的通孔，这32个Φ74的通孔其分布圆直径也是6800mm，这样就可以用32组100吨拉杆13将试验平台25周围的32个承力点26和加力帽9悬臂上的32个通孔依次连接，拉杆13之间可以用连接螺套16互相连接，构成32组拉杆系统。需要注意的是，在8组直立柱10所分布的位置，拉杆13是贯穿在直立柱内部的，当加力帽9的重量完全落在8组直立柱10上后，将穿出的拉杆13用配套螺母在加力帽9的悬臂上拧紧。
[0023]另外，选择象限之间位于45°方向上的4对共计8组拉杆13分别与100吨加载作动筒27，即力加载装置连接，构成8通道的载荷施加系统，这8个载荷施加点通过拉杆13作用到加力帽9上，用于平衡部分轴向向上的试验载荷。在使用本发明所述的大型贮箱悬挂式静力试验装置时，载荷从下方向上加载。
[0024]这样就在加力帽9和地基承力点26之间搭建构成一套自平衡系统，试验件通过静力加载设备钢框11与加力帽9进行固定连接，整个联合装配试验件就被悬挂在以加力帽9为“天花板”，以直立柱10为“支撑墙”的圆柱形空间内部。
[0025]虽然通过上述实施例对本发明所述的大型贮箱悬挂式静力试验装置进行了详细的说明，但是上述说明并不是对本发明的限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种变形和变更，例如，最优化的方法可以在现有技术的各种方法中选择。
【主权项】
1.一种大型贮箱悬挂式静力试验装置，其特征在于，包括:加力帽(9)，直立柱(10)，钢框(11)，拉杆(13)，试验平台(25)，地面承力点(26)，力加载设备(27)，承力地轨(28)，地基(29)； 其中，在地面部分，围绕试验平台(25)周边均布多个承力点(26)； 在试验平台(25)的四个象限位置均布多组直立柱(10)，直立柱(10)与试验平台(25)周围所分布的对应位置的承力点(26)重合，支撑包括加力帽(9)的试验装置顶端的悬挂部分； 试验装置顶端的悬挂部分，加力帽(9)的外围放射均布多个悬臂，在每个悬臂上设置通孔，用多组拉杆(13)将试验平台(25)周围的(32)个承力点(26)和加力帽(9)悬臂上的(32)个通孔依次连接； 在直立柱(10)所分布的位置，拉杆(13)贯穿在直立柱内部； 试验件通过静力加载设备钢框(11)与加力帽(9)进行固定连接，试验件就被悬挂在以加力帽(9)为天花板，以直立柱(10)为支撑墙的圆柱形空间内部。2.如权利要求1所述的一种大型贮箱悬挂式静力试验装置，其特征在于:选择多个拉杆(13)分别与力加载装置(27)连接，构成载荷施加系统，载荷施加点通过拉杆(13)作用到加力帽(9)上，施加向下的力。
【专利摘要】本发明涉及一种大型贮箱悬挂式静力试验装置。包括：加力帽(9)，直立柱(10)，钢框(11)，拉杆(13)，试验平台(25)，地面承力点(26)，力加载设备(27)，承力地轨(28)，地基(29)；试验装置顶端的悬挂部分，加力帽(9)的外围放射均布多个悬臂，在每个悬臂上设置通孔，用多组拉杆(13)将试验平台(25)周围的(32)个承力点(26)和加力帽(9)悬臂上的(32)个通孔依次连接；试验件通过静力加载设备钢框(11)与加力帽(9)进行固定连接，试验件就被悬挂在以加力帽(9)为天花板，以直立柱(10)为支撑墙的圆柱形空间内部。采用该大型贮箱悬挂式静力试验装置顺利的完成了某型号芯级前捆绑低温联合静力试验，并为后续型号低温静力试验的实施和开展奠定了牢固的试验技术储备。
【IPC分类】G01M99/00
【公开号】CN105203341
【申请号】CN201410265862
【发明人】杨蓉, 吴兵, 白鹭, 杜珺, 倪径达, 王鸿博, 刘砚涛, 陈昊, 毛丽娜, 刘彦毛, 郭冰, 顾海贝, 尹伟, 王斐然, 郑斌, 张凯, 徐国梁, 张辉, 朱玉强, 龚淑英, 江雅婷, 丁文淇, 王莉敏
【申请人】北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年6月13日