一种管路内力平衡系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于运载火箭管路低温振动试验领域，解决管路在低温内压环境下位移的加载问题，同时平衡管路充压所产生的内力，保护波纹管处于正常工作状态的管路内力平衡系统。其承力基座包括“井”字型框架结构、4根地轨(1)、悬挂梁(12)和钢板(4)；最外侧地轨(1)与立柱(2)连接；内侧地轨(1)上设有钢板(4)，钢板(4)用于安装振动台(5)；悬挂梁(12)用于安装试验管路(7)；试验管路(7)通过上下两个转接法兰(6)连接在振动台(5)和悬挂梁(12)之间。有益效果：能够模拟试验管路的固定端边界和试验管路的振动端边界，同时可自由调节转接法兰(6)高度，使试验管路(7)产生轴向、横向位移载荷。
【专利说明】一种管路内力平衡系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于运载火箭管路低温振动试验领域，具体涉及一种管路内力平衡系统。
【背景技术】
[0002]随着我国航天事业的不断发展，新型运载火箭研制的不断创新，箭上产品的地面环境试验覆盖面越来越广，并且伴随着试验技术的不断提高，箭上产品的试验条件也越来越严苛、复杂。为了更加真实的模拟箭上产品飞行过程中的状态，低温、充压、位移、振动等等大量复合环境试验条件逐渐成为地面环境试验的主流。因此，亟需开展复合环境试验方法的研究，以提高国内的试验水平，为型号的研究发展提供更有利的依据。
[0003]国外某些型号均在发射失利后的总结中发现一个共同的问题，那就是管路系统存在设计薄弱环节的问题多次导致发射任务的失败，尤其是在复合环境条件下，因此，国内对于管路系统的地面环境试验也提高到了空前的重视程度，这也使得在新一代运载火箭的研制过程中，管路系统地面环境试验受到格外的重视。并且，由于管路系统中的波纹管在充压时会产生轴向变形，如果不加以约束，会使波纹管超出弹性形变，导致管路失稳、失效。为了完成新一代运载火箭管路低温振动试验任务，亟需提供一种能够解决管路在低温内压环境下位移的加载问题，同时平衡管路充压所产生的内力，保护波纹管处于正常工作状态的管路内力平衡系统。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种管路内力平衡系统。
[0005]实现本实用新型目的的技术方案如下:
[0006]本实用新型提供了一种管路内力平衡系统，包括承力基座、振动台、转接法兰、可调节拉力平衡装置；承力基座包括4根横梁形成的“井”字型框架结构、4根立柱、4根相平行的地轨、悬挂梁和钢板；4根立柱分别位于4根横梁的交叉处，且垂直于“井”字型框架结构平面；4根地轨互相平行，相间隔安装在地面的凹槽内；最外侧的两根地轨与位于同一侧的两根立柱的下端连接；内侧的两根地轨上设有一块钢板，能够沿两根地轨前后滑动；钢板上设有多个安装孔，用于安装振动台；在“井”字型框架结构之间设有悬挂梁，用于安装试验管路；振动台固定安装在钢板上；试验管路通过上下两个转接法兰连接在振动台和悬挂梁之间。
[0007]本实用新型的管路内力平衡系统还包括可调节拉力平衡装置，用于防止试验管路7的波纹管伸长失效，同时还可以使试验管路保持垂直。
[0008]所述可调节拉力平衡装置包括四根或多根弹力绳，每根弹力绳的两端分别连接有吊葫芦和吊环；四个吊葫芦分别固定在“井”字型框架结构的横梁交叉处，弹力绳通过吊环与下转接法兰连接。弹力绳上的拉力使试验管路处于收缩状态，避免试验管路中间的波纹管伸长失效。
[0009]所述弹力绳上连接有力传感器。
[0010]所述弹力绳与试验管路的夹角为30°?60°角，优选为45°。
[0011]所述每根立柱和横梁均是由依次连接的多块铸块形成；铸块通过刚性螺钉可拆卸连接。
[0012]所述悬挂梁包括水平部分和垂直部分，水平部分安装在“井”字型框架结构上，垂直部分位于承力基座中间。
[0013]本实用新型的有益效果在于:
[0014]本实用新型的内力平衡系统通过地轨、铸块及横梁模拟出试验管路的固定端边界，通过可调节拉力平衡装置及振动台模拟出试验管路的振动端边界，同时可调节拉力平衡装置可以保证振动台动圈始终处于正常的运动方向，避免管路内压产生的内力使动圈发生横向运动，别住动圈。可调节拉力平衡系统可以自由的调节转接法兰的高度，使管路产生轴向、横向位移载荷，同时配合专用夹具可以实现管路的角度载荷。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0016]图2为图1中“井”字型框架结构的结构示意图；
[0017]图3为图1中钢板的形状示意图；
[0018]图中:1_地轨,2-立柱(铸块)、3_横梁、4_钢板、5_振动台、6_转接法兰、7_试验管路(试件)、8_吊葫芦、9-弹力绳、10-力传感器、11-吊环、12-悬挂梁。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的描述。
[0020]本实施例提供了一种管路内力平衡系统，其结构如图1所示，包括承力基座、振动台5、转接法兰6、可调节拉力平衡装置。
[0021]承力基座包括两两垂直的4根横梁3形成的“井”字型框架结构、4根立柱2、4根相平行的地轨1、悬挂梁12和钢板4。
[0022]4根立柱2分别位于4根横梁3的交叉处，且垂直于“井”字型框架结构平面，如图2所示；每根立柱2和横梁3均是由依次连接的多块铸块形成；铸块通过刚性螺钉可拆卸连接。4根地轨I互相平行，相间隔安装在地面的凹槽内；最外侧的两根地轨I与位于同一侧的两根立柱I的下端通过刚性螺钉可拆卸连接；立柱2能够带动“井”字型框架结构沿最外侧的两根地轨I前后移动；内侧的两根地轨I上设有一块钢板4，能够沿两根地轨I前后滑动；钢板4上设有多个安装孔，如图3所示，用于安装振动台5。
[0023]在“井”字型框架结构之间设有悬挂梁12，用于安装试验管路7，悬挂梁12包括水平部分和垂直部分，水平部分安装在“井”字型框架结构上，垂直部分位于承力基座中间。
[0024]振动台5固定安装在钢板4上，能够随钢板4沿地轨I前后移动。试验管路7通过上下两个转接法兰6连接在振动台5和悬挂梁12之间。悬挂梁12与转接法兰6连接，再安装试验管路7。通过钢板4上的安装孔，调整振动台5在钢板4上的安装位置，使试验管路7保持垂直。同时，承力基座和试验管路7形成的一体结构能够沿地轨I前后移动，实现整个管路内力平衡系统的位置调整。
[0025]由于试验管路7中的波纹管弹性较弱，在实验过程中收到内压会伸长，如果不加以限制，试验时波纹管会在内压作用下不断伸长直至超出弹性形变范围从而失去作用。因此，本实施例的管路内力平衡系统还设置有可调节拉力平衡装置，用于防止试验管路7的波纹管伸长失效，同时还可以使试验管路7保持垂直。
[0026]可调节拉力平衡装置包括四根或多根弹力绳9，每根弹力绳9的两端分别连接有吊葫芦8和吊环11，每根弹力绳9上还连接有四个力传感器10。四个吊葫芦8分别固定在“井”字型框架结构的横梁3交叉处，弹力绳9连接力传感器10再通过吊环11与下转接法兰6连接。弹力绳9上的拉力使试验管路7处于收缩状态，避免试验管路7中间的波纹管伸长失效。弹力绳9上的拉力根据试验管路7的内压、管径以及弹力绳9与试验管路7的角度确定，力传感器10用于测量弹力绳9的拉力；弹力绳9与试验管路7通常呈约30°?60。角。
[0027]在安装过程中，首先安装承力框架，8块2米铸块分四个方向分别连接在地轨I上，8个2米铸块中间为2.4米X3.4米的矩形钢板4，10吨水平振动台5安装矩形钢板4上，在承力基座的8个2米铸块上平行横两根长为6.3米的横梁3，然后在两根横梁3上相隔
1.5米横3根长为4.3米的横梁3，中间的4.3米横梁3下端中部连接铸块及转接法兰6 ；其次安装试验管路7 ;最后安装可调节拉力平衡装置。
[0028]本实施例提供的内力平衡系统通过地轨1、立柱2及横梁3模拟出试验管路7的固定端边界，通过可调节拉力平衡装置及振动台5模拟出试验管路7的振动端边界，同时可调节拉力平衡装置可以保证振动台动圈始终处于正常的运动方向，避免管路内压产生的内力使动圈发生横向运动，别住动圈。可调节拉力平衡系统可以自由的调节专用夹具的高度，使管路产生轴向、横向位移载荷，同时配合专用夹具可以实现管路的角度载荷。
[0029]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种管路内力平衡系统，包括承力基座、振动台(5)、转接法兰￠)、可调节拉力平衡装置；承力基座包括4根横梁(3)形成的“井”字型框架结构、4根立柱(2)、4根相平行的地轨(I)、悬挂梁(12)和钢板(4) ;4根立柱⑵分别位于4根横梁(3)的交叉处，且垂直于“井”字型框架结构平面；4根地轨(I)互相平行，相间隔安装在地面的凹槽内；最外侧的两根地轨(I)与位于同一侧的两根立柱⑵的下端连接；内侧的两根地轨(I)上设有一块钢板(4)，能够沿两根地轨(I)前后滑动；钢板(4)上设有多个安装孔，用于安装振动台(5)；在“井”字型框架结构之间设有悬挂梁(12)，用于安装试验管路(7);振动台(5)固定安装在钢板(4)上；试验管路(7)通过上下两个转接法兰(6)连接在振动台(5)和悬挂梁(12)之间。
2.如权利要求1所述的一种管路内力平衡系统，其特征在于:还包括可调节拉力平衡装置，用于防止试验管路(7)的波纹管伸长失效，同时还可以使试验管路(7)保持垂直。
3.如权利要求2所述的一种管路内力平衡系统，其特征在于:所述可调节拉力平衡装置包括四根或多根弹力绳(9)，每根弹力绳(9)的两端分别连接有吊葫芦⑶和吊环(11)；四个吊葫芦(8)分别固定在“井”字型框架结构的横梁(3)交叉处，弹力绳(9)通过吊环11与下转接法兰(6)连接，弹力绳9上的拉力使试验管路(7)处于收缩状态，避免试验管路(7)中间的波纹管伸长失效。
4.如权利要求3所述的一种管路内力平衡系统，其特征在于:所述每根弹力绳9上连接有力传感器10。
5.如权利要求3所述的一种管路内力平衡系统，其特征在于:所述弹力绳9与试验管路⑵的夹角为30°?60°角。
6.如权利要求3所述的一种管路内力平衡系统，其特征在于:所述弹力绳9与试验管路(7)为45。角。
7.如权利要求1所述的一种管路内力平衡系统，其特征在于:所述每根立柱(2)和横梁(3)均是由依次连接的多块铸块形成；铸块通过刚性螺钉可拆卸连接。
8.如权利要求1所述的一种管路内力平衡系统，其特征在于:所述悬挂梁(12)包括水平部分和垂直部分，水平部分安装在“井”字型框架结构上，垂直部分位于承力基座中间。
【文档编号】G01M1/14GK204008006SQ201420401360
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】芦田, 卫国, 董理, 于韶明, 都京, 杨峰, 杨铁石, 傅晓磊, 马丽然, 韩文龙 申请人:北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院