CN109596801A - 一种模拟固体发动机药柱应力作用的贮存实验装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟固体发动机药柱应力作用的贮存试验装置，由推进剂应变装置及视频监控系统组成，推进剂应变装置包括底座、支撑杆、定位杆、固定杆、下夹具、上夹具和定位螺栓，通过定位杆、定位环、定位螺栓、固定螺母、定位螺母实现上夹具、下夹具距离的调整，实现推进剂的拉伸位移的连续性调节。利用该装置和方法，能够模拟发动机药柱的应力条件，实现对受力作用下推进剂性能变化和损伤情况的监测，评估推进剂在综合应力条件下的性能劣化情况，为发动机装药的寿命评估提供试验方法，为提高发动机的寿命评估提供数据支撑。

Description

一种模拟固体发动机药柱应力作用的贮存实验装置和方法

技术领域

本发明涉及模拟固体发动机药柱应力作用下的贮存实验装置和方法,特别涉及发动机中推进剂应力作用下的贮存性能实验装置及方法，应用于战略、战术固体发动机的寿命评估技术领域。

背景技术

固体发动机制成后的绝大部分时间都处于贮存状态，固体发动机既受到温度、湿度、气压等战备环境因素的影响，又受到过载冲击、温度冲击、压力速变以及摇摆振动等平台运载环境因素的影响，这些综合因素最终以应力的形式作用于固体发动机。在实际贮存中，发动机金属壳体只要不锈蚀，其机械性能不会显著变化，复合材料的壳体只要不暴露在室外环境下，强度损失极小，密封的橡胶部件可以更换。显然，固体发动机的薄弱环节为发动机药柱。一般研究发动机的药柱性能，需利用随机方坯进行贮存试验表征发动机药柱性能劣化。但是随机方坯未受到发动机中的综合应力作用，因此为模拟发动机药柱的等效应力需建立一种能够模拟固体发动机药柱受力状态下的贮存试验装置，通过应力作用于推进剂来最终实现发动机药柱贮存性能的评估实验。目前国内开展该试验时利用拉伸机开展全部或部分实验，实验成本高，而这种模拟固体发动机药柱应力作用的贮存试验装置无需使用拉伸机，将发动机综合应力换算为等效应变，实际实验中将等效应变换算为拉伸位移。利用该装置开展实验，成本投入低，完成快捷、高效，为开展此类实验的科研部门解决实验装置及方法问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种模拟固体发动机药柱应力作用的贮存试验装置，以解决模拟固体发动机药柱受力状态下的贮存试验的问题；同时，本发明还提供该装置的使用方法，以解决装置的使用问题。

为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：一种模拟固体发动机药柱应力作用的贮存试验装置，由推进剂应变装置及视频监控系统组成，

所述的推进剂应变装置包括底座、支撑杆、定位杆、固定杆、下夹具、上夹具和定位螺栓，所述支撑杆和下夹具固定在底座上；上夹具固定在定位杆上；上夹具和下夹具对称，以保证安装在上夹具和下夹具中的标准试件能够被竖直拉伸；所述固定杆安装在支撑杆上端；所述定位杆通过定位环套在支撑杆上；定位螺栓下端固定在定位杆上，定位螺栓上端通过固定螺母与固定杆连接；定位螺母安装固定螺母与固定杆之间的定位螺栓上，通过调节定位螺母来改变上夹具和下夹具的距离，来实现标准试件的拉伸位移的连续调节。

本发明贮存试验装置的使用方法，其步骤为：

第一步骤，将实验应变换算为拉伸位移；

第二步骤，调节定位螺母，方向为定位杆向下移动，位移移动速度缓慢、均匀，粗测上夹具和下夹具的距离，当上夹具和下夹具距离接近标距时，将标准试件的一端安装到上夹具上，微调定位螺母，直至标准试件另一端能够以标距距离挂到下夹具上，调整标准试件状态，要求试件为“0”应变状态，标准试件保持舒展，上夹具和下夹具为标距距离，记录此时定位杆对应的刻度；

第三步骤，调节定位螺母，方向为定位杆向上移动，直至定位杆到达计算移动距离；

第四步骤，对实验进行标识，在实验标识牌上标明实验开始时间，实验样品名称，应变值等待记录项目。

本发明的试验装置具体实施时将发动机应力通过计算转换为等效应变值，试验过程中将等效应变值换算为拉伸位移。推进剂应变装置高度可依据具体实验需要应变进行设置，实验装置可依据环境要求放进满足尺寸要求的环境试验箱中开展相关实验。

有益效果

（1）本装置通过调节拉伸位移，施加给推进剂应变作用力，用于模拟发动机中推进剂在综合应力条件下的贮存状态；

（2）本装置适用于应变值≤30%的推进剂应变试验。

附图说明

图1为推进剂应变装置示意图，其中包括底座1、支撑杆2、定位杆3、定位环4、固定杆5、下夹具6、上夹具7、定位螺栓8、固定螺母9、定位螺母10、标准试件11。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

实施例：某型号发动机药柱等效应变10%模拟实验

实施应变：10%

贮存时间：100天；

贮存温度：25±5℃；

贮存湿度：不超过70%。

本发明的模拟固体发动机药柱应力作用的贮存试验装置，由推进剂应变装置及视频监控系统组成，

如附图1所示，推进剂应变装置包括底座1、支撑杆2、定位杆3、定位环4、固定杆5、下夹具6、上夹具7、定位螺栓8、固定螺母9、定位螺母10、标准试件11，

支撑杆2和下夹具6固定在底座1上；上夹具7固定在定位杆3上；上夹具6和下夹具7对称，以保证安装在上夹具6和下夹具7中的标准试件11能够被竖直拉伸；上夹具6和下夹具7的数量为5对或可依据需要进行调整；上夹具6和下夹具7的宽度为26mm，长度为36mm，收敛口弧度为12.5°，以满足标准试件11的尺寸要求。所述的标准试件11为国家军用标准中的A型试件，标距为70cm。

固定杆5安装在支撑杆2上端；定位杆3通过定位环4套在支撑杆2上；定位螺栓8下端固定在定位杆3上，定位螺栓8上端通过固定螺母9与固定杆5连接；定位螺母10安装固定螺母9与固定杆5之间的定位螺栓8上，通过调节定位螺母10来改变上夹具6和下夹具7的距离，来实现推进剂的拉伸位移的连续调节。

本发明的定位杆3、定位环4、定位螺栓8、固定螺母9、定位螺母10组成联动装置，该联动装置最终实现上夹具6和下夹具7距离的调节，这一特点为该发明的核心。

支撑杆2上标识刻度，刻度分度值1mm，保证定位杆3的准确定位及装置受力均匀。

基于安全考虑，底座1的底部均匀涂抹橡胶层。

推进剂应变装置高度可依据具体实验需要应变进行设置，实验装置可依据环境要求放进满足尺寸要求的环境试验箱中开展相关实验。

将标准试件11安装到推进剂应变装置的上夹具7、下夹具6中，利用扳手调节定位杆3移动距离。

视频监控系统用于监控操作，所有操作均在视频监控系统下进行。

具体实验步骤：

第一步骤，标准试件11标距为70mm，实施10%应变值，依据公式70mm×10%=7mm计算出标准试件11的拉伸位移为7mm；

第二步骤，利用扳手调节定位螺母10，方向为定位杆3向下移动，拉伸速度缓慢、均匀，粗测上、下夹具的距离基本为70mm时，将标准试件11的一端安装到上夹具7上，微调定位螺母10，直至标准试件11另一端能够以自由拉伸状态挂到下夹具6上，调整标准试件11状态，要求标准试件为“0”应变状态，标准试件11保持舒展，记录此时定位杆3对应的支撑杆2上的刻度值为43mm处；

第三步骤，利用扳手反方向调节定位螺母9，使得定位杆3向上移动，直至定位杆3到达移动距离7mm，对应支撑杆2上的刻度值为36mm处；

第四步骤，对实验进行标识，在实验标识牌上标明实验开始时间，实验样品名称，应变值等待记录项目。

利用该实验装置和方法，进行了多个型号发动机药柱受力状态的模拟实验，评估了推进剂在不同环境下贮存耐长期受力的能力，为修正发动机装药的寿命提供了数据和方法。

Claims (3)

1.一种模拟固体发动机药柱应力作用的贮存试验装置，由推进剂应变装置及视频监控系统组成，其特征在于：

所述的推进剂应变装置包括底座（1）、支撑杆（2）、定位杆（3）、固定杆（5）、下夹具（6）、上夹具（7）和定位螺栓（8），所述支撑杆（2）和下夹具（6）固定在底座（1）上；上夹具（7）固定在定位杆（3）上；上夹具（6）和下夹具（7）对称，以保证安装在上夹具（6）和下夹具（7）中的标准试件（11）能够被竖直拉伸；所述固定杆（5）安装在支撑杆（2）上端；所述定位杆（3）通过定位环（4）套在支撑杆（2）上；定位螺栓（8）下端固定在定位杆（3）上，定位螺栓（8）上端通过固定螺母（9）与固定杆（5）连接；定位螺母（10）安装固定螺母（9）与固定杆（5）之间的定位螺栓（8）上，通过调节定位螺母（10）来改变上夹具（6）和下夹具（7）的距离，来实现标准试件（11）的拉伸位移的连续调节。

2.根据权利要求1所述的贮存试验装置，其特征在于：所述支撑杆（2）上标识有刻度。

3.根据权利要求1或2所述的贮存试验装置的使用方法，其步骤为：

第一步骤，将实验应变换算为拉伸位移；

第二步骤，调节定位螺母（10），方向为定位杆（3）向下移动，位移移动速度缓慢、均匀，粗测上夹具（6）和下夹具（7）的距离，当上夹具（6）和下夹具（7）距离接近标距时，将标准试件（11）的一端安装到上夹具（6）上，微调定位螺母（10），直至标准试件（11）另一端能够以标距距离挂到下夹具（7）上，调整标准试件（11）状态，要求试件为“0”应变状态，标准试件（11）保持舒展，上夹具（6）和下夹具（7）为标距距离，记录此时定位杆（3）对应的刻度；

第三步骤，调节定位螺母（10），方向为定位杆（3）向上移动，直至定位杆（3）到达计算移动距离；

第四步骤，对实验进行标识，在实验标识牌上标明实验开始时间，实验样品名称，应变值等待记录项目。