一种火箭发动机手动翻转及支撑装置的制作方法

本发明属于火箭发动机试验技术领域。

背景技术：

在进行火箭发动机试验时，发动机采用倒置式运输的形式进入试验场，为了满足发动机的安装要求，需要通过翻转及支撑结构实现发动机的翻转及翻转后的竖直支撑。

受到试验台吊车承重能力的限制，所设计的翻转及支撑结构总重量必须小于1.8t，其结构稳定性强，在支撑运输及翻转过程中，不发生结构屈服；支撑结构与发动机连接后，其固有频率应避开发动机转运过程中的击振频率。

现有发动机翻转装置只能够进行发动机翻转，翻转过程由电机驱动，配合链条完成整个翻转过程，无对发动机进行竖直方向支撑的能力，同时，只是用尺寸相对较小的发动机，无法满足新型大尺寸火箭发动机翻转及支撑转运过程的要求。

技术实现要素：

为解决现有发动机翻转装置只能够进行发动机翻转，不能对发动机进行竖直方向支撑的技术问题，本发明提供一种火箭发动机手动翻转及支撑装置。

本发明的技术解决方案如下：

本发明所提供的火箭发动机手动翻转及支撑装置，其特殊之处在于：包括吊装横担、4个手动葫芦、翻转框架及两根承力吊带，

所述吊装横担用以承受发动机及翻转框架的重量；

所述翻转框架用以承受发动机翻转过程中的弯矩及发动机竖直放置时的竖直压力；

所述翻转框架扣在发动机上，所述翻转框架的下端面用于与发动机机架紧固连接；

所述吊装横担上设置有6个吊孔，4个手动葫芦的承重挂钩穿过其中4个吊孔，4个手动葫芦的起重链对应连接翻转框架上端对称分布的四个吊耳；另外两个吊孔分别对应连接两个承力吊带的一端，两个承力吊带的另一端连接在翻转框架的下端，所述吊装横担通过四个手动葫芦及两根承力吊带与翻转框架连接以实现发动机的翻转。

以上为本发明的基本结构，基于该基本机构，本发明还做出以下优化限定。

在满足翻转及支撑装置能够对发动机进行翻转并支撑的基础上，在一定的翻转及支撑结构总重量及结构稳定性的要求下，本发明的翻转框架具有如下的结构：

上述翻转框架包括上端框和下端框，所述上端框和下端框的形状及大小与发动机相匹配，所述上端框和下端框均为封闭框，包括首尾相接的第一弧形段、第一直线段、第二弧形段和第二直线段，所述第一弧形段和第二弧形段关于框架自身轴线对称设置，所述第一直线段和第二直线段关于框架自身轴线对称设置；

所述翻转框架还包括第一支撑柱、第二支撑柱、第三支撑柱、第四支撑柱、第五支撑柱及第六支撑柱。

所述第一支撑柱、第二支撑柱的上端分别与上端框第一弧形段的两端垂直连接，所述第一支撑柱、第二支撑柱的下端分别与下端框第一弧形段的两端垂直连接形成左支撑框；左支撑框中相连接的两个部件之间的连接均采用焊接，焊接点处均设置有补强板；

所述第三支撑柱、第四支撑柱、第五支撑柱及第六支撑柱的上端分别对应与上端框第一直线段的两端、第二直线段的两端垂直连接，所述第三支撑柱、第四支撑柱、第五支撑柱及第六支撑柱的下端分别对应与下端框第一直线段的两端、第二直线段的两端垂直连接，分别形成前矩形支撑框和后矩形支撑框；上端框的第二弧形段的两端、下端框的第二弧形段的两端分别对应与前矩形支撑框和后矩形支撑框连接形成右支撑框，右支撑框中相连接的两个部件之间的连接均采用焊接，焊接点处也均设置有补强板；

所述翻转框架还包括分别设置在前矩形支撑框和后矩形支撑框中的米字型支撑架；

所述左支撑框还包括设置在上端框第一弧形段和下端框第一弧形段之间与第一弧形段和下端框第一弧形段平行的弧形加强梁，加强筋的两端分别与两侧的支撑柱连接；所述左支撑框还包括上端与上端框第一弧形段连接、下端和下端框第一弧形段连接的至少一根竖向加强梁，所述竖向加强梁与第一弧形段两侧的支撑柱平行；

所述右支撑框还包括设置在上端框第二弧形段和下端框第二弧形段之间与上端框第二弧形段和下端框第二弧形段平行的第二弧形加强梁，第二弧形加强梁的两端分别与两侧的支撑柱连接；所述右支撑框还包括上端与上端框第二弧形段连接和下端、下端框第二弧形段连接的至少一根第二竖向加强梁，所述第二竖向加强梁与第二弧形段两侧的支撑柱平行。

进一步的，在安装完成发动机后，为了快速的移除支撑框架，本发明的左支撑框与右支撑框之间通过螺栓可拆卸连接。

进一步的，本发明的吊装横担上的6个吊孔呈一字排列，中间4个吊孔与手动葫芦连接，两端的两个吊孔与承力吊带连接。

再进一步的，为了对呈吊力进行分散，所述翻转框架的上端面的四个吊耳成矩形分布，四个吊耳分别分布在上端框第一弧形段、第一直线段、第一支撑柱、第三支撑柱及米字型框架的相交处，上端框第一弧形段、第二直线段、第二支撑柱、第六支撑柱及米字型框架的相交处，第一直线段、第二弧形段、第四支撑柱及米字型框架的相交处，第二直线段、第二弧形段、第五支撑柱及米字型框架的相交处。

再进一步的，本发明的两根承力吊带的下端分别与翻转框架的下端铰接，铰接位置位于翻转框架上端框的中轴线上。

再进一步的，为了实现支撑结构与发动机机架的有效贴合，本发明翻转框架的的下端面为法兰支撑面。

本发明与现有技术相比，优点是：

1、本发明采用手动调节手动葫芦长度的方式，实现了发动机吊装过程中，发动机的空中调姿及翻转，有效的避免了发动机由于偏心而带来的空中倾斜问题。翻转过程中，不需要利用电机、变速箱等机电设备，大大减轻了翻转装置的重量。

2、本发明采用对称双米字型翻转框架结构，实现了翻转框架整体稳定性的提升，翻转框架的整体承力能力明显增强，承载能力与自重的比值大于10:1。

3、采用近似圆形的法兰支撑面实现支撑结构与发动机机架的有效贴合，依靠发动机机架自身的超强刚度，实现整体结构在运输过程中刚度明显提升。

4、本发明的支撑框架分为左支撑框及右支撑框两部分，两部分通过螺栓连接，安装完成发动机后，在试车台平板车的配合下，能够快速实现支撑框架的分解及移除。

附图说明

图1a为火箭发动机手动翻转及支撑装置图与发动机配合的主视图；

图1b为火箭发动机手动翻转及支撑装置图与发动机配合的侧视图；

图2a为框架的结构图；

图2b为图2a的仰视图；

图3中3a-3g为火箭发动机翻转及转运过程原理图。

其中附图标记为：1-吊装横担、2-手动葫芦、3-翻转框架、31-第一弧形段、32-第一直线段、33-第二弧形段、34-第二直线段，35-第一支撑柱、36-第二支撑柱、37-第三支撑柱、38-第四支撑柱、39-第五支撑柱、40-第六支撑柱，41-米字型支撑架、42-弧形加强梁、43-竖向加强梁、44-第二弧形加强梁、45-第二竖向加强梁、4-承力吊带。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选方式进行详细说明。

如图1所示，本发明火箭发动机手动翻转及支撑装置主要由吊装横担、手动葫芦、翻转框架、旋转支撑梁、承力吊带等部件组成。装置中吊装横担主要承受发动机及翻转框架的重量，承载能力为10t；翻转框架主要承受发动机翻转过程中的弯矩及发动机竖直放置时的竖直压力，翻转时弯矩承载能力为80kNm，竖直承载能力为100kN。支撑装置整体结构高度为3390mm，宽度3200mm，采用类圆形法兰面对接形式与发动机机架进行对接。整体重量1.8t，其中支撑框架重量为1400kg，横担重量为400kg。

吊装横担上的6个吊孔呈一字排列，中间4个吊孔与手动葫芦连接，两端的两个吊孔与承力吊带连接。4个手动葫芦的承重挂钩穿过其中4个吊孔，4个手动葫芦的起重链对应连接翻转框架上端对称分布的四个吊耳；另外两个吊孔分别对应连接两个承力吊带的一端，两个承力吊带的另一端连接在翻转框架的下端，吊装横担通过四个手动葫芦及两根承力吊带与翻转框架连接以实现发动机的翻转。

如图2a-2b所示，翻转框架包括上端框和下端框，上端框和下端框的形状及大小与发动机相匹配，上端框和下端框均为封闭框，包括首尾相接的第一弧形段31、第一直线段32、第二弧形段33和第二直线段34，第一弧形段和31第二弧形段33关于框架自身轴线对称设置，第一直线段32和第二直线34段关于框架自身轴线对称设置；翻转框架还包括第一支撑柱35、第二支撑柱36、第三支撑柱37、第四支撑柱38、第五支撑柱39及第六支撑柱40，第一支撑柱35、第二支撑柱36的上端分别与上端框第一弧形段31的两端垂直连接，所述第一支撑柱35、第二支撑柱36的下端分别与下端框第一弧形段31的两端垂直连接形成左支撑框；左支撑框中相连接的两个部件之间的连接均采用焊接，焊接点处均设置有补强板；第三支撑柱37、第四支撑柱38、第五支撑柱39及第六支撑柱40的上端分别对应与上端框第一直线段32的两端、第二直线段34的两端垂直连接，第三支撑柱37、第四支撑柱38、第五支撑柱39及第六支撑柱40的下端分别对应与下端框第一直线段32的两端、第二直线段34的两端垂直连接，分别形成前矩形支撑框和后矩形支撑框；上端框的第二弧形段33的两端、下端框的第二弧形段的两端分别对应与前矩形支撑框和后矩形支撑框连接形成右支撑框，右支撑框中相连接的两个部件之间的连接均采用焊接，焊接点处也均设置有补强板；翻转框架还包括分别设置在前矩形支撑框和后矩形支撑框中的米字型支撑架41；左支撑框还包括设置在上端框第一弧形段和下端框第一弧形段之间与第一弧形段和下端框第一弧形段平行的弧形加强梁42，加强筋的两端分别与两侧的支撑柱连接；所述支撑框还包括上端与上端框第一弧形段连接、下端和下端框第一弧形段连接的至少一根竖向加强梁43，竖向加强梁与第一弧形段两侧的支撑柱平行；右支撑框还包括设置在上端框第二弧形段和下端框第二弧形段之间与上端框第二弧形段和下端框第二弧形段平行的第二弧形加强梁44，第二弧形加强梁的两端分别与两侧的支撑柱连接；所述右支撑框还包括上端与上端框第二弧形段连接和下端、下端框第二弧形段连接的至少一根第二竖向加强梁45，第二竖向加强梁45与第二弧形段两侧的支撑柱平行。左支撑框与右支撑框之间通过螺栓可拆卸连接。吊装横担上的6个吊孔呈一字排列，中间4个吊孔与手动葫芦连接，两端的两个吊孔与承力吊带连接。翻转框架的上端面的四个吊耳成矩形分布，四个吊耳分别分布在上端框第一弧形段、第一直线段、第一支撑柱、第三支撑柱及米字型框架的相交处，上端框第一弧形段、第二直线段、第二支撑柱、第六支撑柱及米字型框架的相交处，第一直线段、第二弧形段、第四支撑柱及米字型框架的相交处，第二直线段、第二弧形段、第五支撑柱及米字型框架的相交处。两根承力吊带的下端分别与翻转框架的下端铰接，铰接位置位于翻转框架上端框的中轴线上。翻转框架的的下端面为法兰支撑面。

本发明装置工作原理：由于大型火箭发动机重量约为8t，因此，翻转过程须平稳可靠。通过吊车吊钩将发动机与翻转框架对接并提起后，通过调节4个手动葫芦拉紧长度的方式，可实现发动机在空中的调姿及180°的翻转。当发动机安装于发动机试车架上后，通过分解框架的形式可实现框架的转运及移除。翻转装置的工作流程如图3所示。