一种支撑装置、垂直引射系统和垂直引射系统的安装方法与流程

本发明涉及火箭发动机高空模拟试验，具体涉及一种支撑装置、垂直引射系统和垂直引射系统的安装方法。

背景技术：

1、火箭发动机的高空模拟试验是火箭发动机必须进行的一项地面试验，高空模拟试验是在地面试验设备中创造一个近似高空条件的环境，使火箭发动机在这个环境里工作，进行其性能、可靠性及工作寿命等各种试验。火箭发动机的推力随着高度的升高不断增大，直到在真空环境中达到最大推力，真空环境下火箭发动机的环境压强非常低，在地面高空模拟试验时须建立相应高度下的低压真空环境才能真实模拟火箭发动机的高空特性。

2、在运载火箭发动机高空模拟试验时，为了模拟火箭发动机真实飞行的姿态，可以采用垂直结构的引射系统。但是垂直引射系统重量有时高达上百吨，导致其无法吊在顶部的真空舱法兰和真空舱支撑平台上需要采用底部支撑结构进行固定。但是运载火箭发动机点火后的尾焰温度高达3000摄氏度，引射系统内部燃气高温会引起引射系统热伸长，而且引射系统内部的通道要求非常光滑，所以不能在垂直引射系统上采用膨胀节等长度补偿结构，使得垂直引射系统在试验过程中极易发生损毁或倾倒事故，导致利用垂直设置的引射系统进行运载火箭发动机高空模拟试验的方案难以实现。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的利用垂直设置的引射系统进行运载火箭发动机高空模拟试验的方案难以实现的缺陷，从而提供一种支撑装置、垂直引射系统和垂直引射系统的安装方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种支撑装置，包括：

3、固定支撑层，适于与地面紧固连接；

4、补偿支撑层，固定安装在固定支撑层的顶部，补偿支撑层包括弹簧组件和缓冲组件，弹簧组件适于在受压时整体收缩，并在压力解除时恢复，缓冲组件适于在弹簧组件变形时减缓弹簧组件的变形速度；

5、安装支撑层，安装在补偿支撑层顶部，安装支撑层背离补偿支撑层的一侧设置有支撑工位。

6、可选地，安装支撑层包括平行设置的多个支撑立板，相邻的支撑立板之间安装有加强肋板。

7、可选地，多个支撑立板的高度沿弧形路径依次降低，支撑立板背离补偿支撑层的一边为内凹的弧形边。

8、可选地，缓冲组件包括安装壳体和黏性填充件，黏性填充件填充设置在安装壳体的内腔中，弹簧组件两端均安装在安装壳体内。

9、可选地，弹簧组件包括多个弧形弹簧，多个弧形弹簧之间呈阵列状间隔排列。

10、可选地，引射射装置工作过程中的热伸长量与所述弹簧组件的总弹性系数的乘积小于等于引射装置重量的预设倍数，并且所述弹簧组件最大弹性变形范围为引射装置重量的第二预设倍数与与所述弹簧组件的弹性系数的比值。

11、可选地，固定支撑层与补偿支撑层之间以及补偿支撑层与安装支撑层之间均安装有定位板，一对定位板之间安装有导向柱，导向柱一端固定安装在其中一个定位板上，另一端与另一定位板滑动配合，导向柱与定位板相对滑动的方向与补偿支撑层的变形方向相同。

12、可选地，至少一个定位板上设置有导向孔，导向柱与导向孔滑动配合。

13、可选地，所述导向柱穿过所述导向孔后，与定位螺栓螺纹配合拧紧，以对所述弹簧组件施加预压紧力。

14、可选地，固定支撑层包括多个竖直设置的支撑立柱，相邻的支撑立柱之间至少安装有一根支撑横梁，支撑横梁与支撑立柱垂直。

15、本发明还提供一种垂直引射系统，具有本发明所述的支撑装置，还包括：

16、引射装置，安装在安装支撑层的支撑工位上，引射装置周围沿周向间隔安装有多组固定支撑件，固定支撑件倾斜设置，固定支撑件一端与引射装置固定连接，另一端适于与地面固定配合；

17、真空舱体，安装在引射装置顶部，真空舱体内部适于安装火箭发动机。

18、可选地，引射装置包括转弯段和垂直延伸段，转弯段抵接安装在支撑工位上，支撑工位与转弯段的外形相适配，垂直延伸段安装在转弯段与真空舱体之间，垂直延伸段沿竖直方向设置。

19、本发明还提供一种垂直引射系统的安装方法，包括以下步骤：在真空舱体对应的地面预定位置处安装本发明所述的支撑装置，对补偿支撑层施加预压紧力以整体收缩，以使真空舱体与支撑装置之间预留充足的安装空间；

20、将引射装置吊起，使得引射装置与支撑工位对齐后，将引射装置与真空舱体对准并固定连接；

21、释放所述预压紧力，令补偿支撑层恢复至使所述支撑工位与引射装置支撑稳定。

22、可选地，对补偿支撑层施加预压紧力的步骤包括：拧紧定位螺栓使得一对所述定位板之间的间距减小。

23、本发明技术方案，具有如下优点：

24、1.本发明提供的支撑装置，包括：固定支撑层，适于与地面紧固连接；补偿支撑层，固定安装在固定支撑层的顶部，补偿支撑层包括弹簧组件和缓冲组件，弹簧组件适于在受压时整体收缩，并在压力解除时恢复，缓冲组件适于在弹簧组件变形时减缓弹簧组件的变形速度；安装支撑层，安装在补偿支撑层顶部，安装支撑层背离补偿支撑层的一侧设置有支撑工位。

25、支撑装置在应用时，固定支撑层固定安装在地面上，以使支撑装置整体在地面上固定稳定，引射装置垂直设置在安装支撑层的支撑工位上。运载火箭发动机点火后的尾焰会导致引射装置发生热伸长，引射装置在伸长过程中，挤压支撑装置，补偿支撑层整体受压，使得弹簧组件受压收缩，同时缓冲组件与弹簧组件配合，减缓弹簧组件的收缩变形速度。通过利用补偿支撑层上的弹簧组件收缩来补偿引射装置的热伸长，使得引射装置的热伸长转变为引射装置与支撑装置构成的整体系统的内部形变，同时在形变过程中令缓冲组件减缓变速度和局部形变幅度，保证引射装置与支撑装置构成的整体系统的高度保持稳定，能够大大提升运载火箭发动机高空模拟试验在垂直设置的引射系统内进行时的稳定性，避免由于试验过程中引射装置的热应力导致的引射装置损毁或倾倒事故的发生。

26、2.本发明提供的支撑装置，多个支撑立板的高度沿弧形路径依次降低，支撑立板背离补偿支撑层的一边为内凹的弧形边。弧形排列的支撑立板用于与引射装置底部的转弯段配合支撑，能够增加支撑工位与引射装置配合的支撑面积，提升支撑工位对引射装置支撑的稳定性。而且引射装置底部设置为转弯段，将运载火箭发动机试验时喷射的尾焰由竖直方向导向为水平方向，以降低运载火箭发动机尾焰对支撑装置在竖直方向上施加的压力，减小补偿支撑层的变形量，提升支撑装置的稳定性。

27、3.本发明提供的支撑装置，弹簧组件包括多个弧形弹簧，多个弧形弹簧之间呈阵列状间隔排列。通过多个弧形弹簧构成弹簧组件，使得补偿支撑层能够补偿垂直方向的形变的同时，能够克服水平方向的力导致的支撑装置产生的内应力或变形，提升支撑装置的稳定性。

28、4.本发明提供的支撑装置，固定支撑层与补偿支撑层之间以及补偿支撑层与安装支撑层之间均安装有定位板，一对定位板之间安装有导向柱，导向柱一端固定安装在其中一个定位板上，另一端与另一定位板滑动配合，导向柱与定位板相对滑动的方向与补偿支撑层的变形方向相同。通过设置导向柱对定位板的垂直方向上的位移进行限制，使得补偿支撑层在变形时保持在竖直方向内，避免引射装置安装在支撑工位上后由于外界扰动下导致补偿支撑层在水平方向发生变形，导致引射装置发生倾覆，提升支撑装置对引射装置安装的稳定性。