一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，属于液流试验技术领域。

背景技术：

2.喷管是液体火箭发动机的核心部件，其冷却通道的流动均匀性和流阻特性对火箭发动机的换热效率和燃烧稳定性有直接影响，通过液流试验过程对喷管冷却通道出流情况的可视化测量和对流量压力数据的采集可以校核设计参数和工艺质量，为各类发动机的研制提供设计依据。
3.新型的重型运载液体火箭发动机喷管在结构尺寸重量上达到了新的量级，最大尺寸长达3米，最大重量达到600kg以上，并且具有不同结构的三种工艺状态。传统的液流试验装置仅用于固定发动机推力室等产品，无法满足重型运载火箭喷管产品的结构尺寸和多状态的高压大流量给液的测试特点。因此需要设计一种重型喷管液流试验装置，可以满足喷管多状态、大结构尺寸的吊装，固定和测试要求。

技术实现要素：

4.本发明要技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，可用于不同结构状态喷管的吊装、固定、液体排放收集、可视化测量冷却通道出流的试验装置。
5.本发明的技术解决方案是：一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，包括吊装板、升降机构、试验台架、进液管路；待测试验件与所述吊装板连接后置于所述试验台架上，并在所述升降机构控制下进行升降，所述进液管路置于试验台架的一侧，进液管路与待测试验件连接，所述吊装板设有与待测试验件顶部相匹配的一组安装部，用于与不同内径的待测试验件相连接，试验台架设有与不同内径待测试验件底部相匹配的一组回流孔，所述进液管路里的液体流经待测试验件后通过回流孔向外流出。
6.在上述液流试验装置中，所述试验台架包括试验底座、支撑部、承载梁；所述支撑部包括若干支撑柱，所述支撑柱安装于试验底座的边缘上，承载梁置于支撑柱上方，所述回流孔设置在试验底座上。
7.在上述液流试验装置中，所述吊装板板面向外延伸形成端头，通过端头与承载梁连接。
8.在上述液流试验装置中，所述吊装板是由加强筋组、弧形板和长条板组成的圆形结构，两个弧形板开口方向侧边分别与长条板侧边在同水平面连接形成对称结构，长条板两端形成所述端头。
9.在上述液流试验装置中，所述吊装板的端头的长度m为所述长条板长度的1/4～1/3。
10.在上述液流试验装置中，所述一组安装部是沿所述吊装板的中心向外设有的多圈
螺栓孔组，螺栓孔组由若干螺纹孔组成，用于安装固定待测试验件的吊环螺栓。
11.在上述液流试验装置中，所述加强筋组包括若干根长加强筋和若干根短加强筋，长加强筋端砌在短加强筋上，加强筋构设有井字结构固定在所述吊装板的上表面。
12.在上述液流试验装置中，所述两根短加强筋侧面由螺栓连接方式固定在长条板上，所述两根长加强筋的侧面与两个弧形板和长条板连接。
13.在上述液流试验装置中，所述加强筋组中每根加强筋的厚度为14～16mm，高度140～150mm。
14.在上述液流试验装置中，所述升降机构包括电机、传动轴组、同步升降丝杠组；所述传动轴组包括若干根长传动轴和若干根短传动轴，所述同步升降丝杠组包括若干个同步升降丝杠，同步升降丝杠固定在支撑柱上，上表面与承载梁端头下表面相连接；长传动轴两端分别连接两个同步升降丝杠；短传动轴一端连接电机，另一端连接同步升降丝杠。
15.在上述液流试验装置中，所述电机通过传动轴控制同步升降丝杠同步升降，调节承载梁的高度，调节待测试验件底部与试验底座之间的距离，调节距离为0～60mm。
16.在上述液流试验装置中，所述试验底座为平板镂空结构，底部设置多个加强筋；所述承载梁为工字钢结构。
17.在上述液流试验装置中，所述进液管路还包括介质输送管道、管路接口、试验工装管路；管路接口的一端与试验工装管路相连接，另一端与介质输送管道相连接。
18.在上述液流试验装置中，所述一组回流孔由多个内径不同的环形孔组成，所述一组回流孔的内径范围为1700～3000mm，所述回流孔的孔径宽度为200～300mm，所述吊装板的螺栓孔组的直径为800～2508mm，所述试验工装管路为金属材质。
19.本发明与现有技术相比的优点在于：
20.1、本发明的喷管液流试验的装置设计了可装配多种待测试验件的吊装板和试验台架，可以实现多种状态产品的吊装和试验过程，具有较强的通用性；
21.2、本发明的喷管液流试验的装置的试验台架的通过电机与传动轴实现立柱同步升降，可调节待测试验件下端距离试验台架一定高度，使测量冷却通道出流情况可视化和多种状态产品的回流收集，提高了试验的便捷性和准确性；
22.3、本发明的喷管液流试验的装置的结构设计保证试验装置具有对重型装备的试验能力；
23.4、本发明的喷管液流试验的装置的试验台架在回流孔外部设置镂空结构，保证试验台架表面不存积水，同时满足操作人员现场作业的承重要求。
附图说明
24.图1为本发明的喷管液流试验装置结构示意图；
25.图2为本发明的吊装板结构示意图；
26.图3为本发明的试验底座结构示意图；
27.图4为本发明的喷管上段上半部安装方式示意图；
28.图5为本发明的喷管上段下半部安装方式示意图；
29.图6为本发明的喷管下段安装方式示意图。
具体实施方式
30.如图1所示为本发明的喷管液流试验装置结构示意图，一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置包括吊装板1、升降机构、试验台架、进液管路；待测试验件与吊装板1连接后置于试验台架上，并在升降机构控制下进行升降，进液管路置于试验台架的一侧，进液管路与待测试验件连接，吊装板设有与待测试验件顶部相匹配的一组安装部用于与不同内径的待测试验件相连接，试验台架设有与不同内径待测试验件底部相匹配的一组回流孔，进液管路里的液体流经待测试验件后通过回流孔向外流出，进入置于试验台架下方的外部集液箱。
31.如图1所示，在本发明实施例中，试验台架包括试验底座7、支撑部、承载梁2；支撑部包括四根支撑柱6，四根支撑柱矩形排列垂直立于试验底座的边缘上，承载梁2相互平行置于支撑柱6上方，回流孔设置在试验底座上；升降机构包括电机5、传动轴组3、同步升降丝杠组31；传动轴组包括2干根长传动轴和2根短传动轴，同步升降丝杠组包括4个同步升降丝杠，同步升降丝杠固定在支撑柱上，上表面与承载梁端头下表面相连；长传动轴两端分别连接两个同步升降丝杠；短传动轴一端连接电机，另一端连接同步升降丝杠；电机5通过传动轴3控制同步升降丝杠31同步升降，从而调节承载梁2的高度，可调节待测试验件底部与试验底座之间的距离，可调节距离为0～60mm；承载梁为工字钢结构；吊装板与承载梁通过螺栓固定。
32.如图2所示为本发明的吊装板结构示意图，吊装板1板面向外延伸形成端头，通过端头与承载梁2连接，吊装板1是由加强筋组13、弧形板12和长条板11组成的圆形结构，两个弧形板开口方向侧边分别与长条板侧边在同水平面连接形成对称结构，长条板两端形成端头，端头上设置有多个螺栓孔，用于将吊装板1固定于试验台架上；端头的长度m为长条板长度的1/4～1/3；沿吊装板1的中心向外设有多圈螺栓孔组，螺栓孔组由若干螺纹孔组成，用于安装固定待测试验件的吊环螺栓。
33.如图2所示，在本发明实施例中，加强筋组13包括两根长加强筋和两根短加强筋，长加强筋端砌在短加强筋上，加强筋构设有井字结构固定在吊装板1的上表面；两根短加强筋侧面由螺栓连接方式固定在长条板上，两根长加强筋的侧面与两个弧形板和长条板连接；加强筋组中每根加强筋的厚度为14～16mm，高度140～150mm，能够满足1吨的吊装能力；井字结构内部长条板上设置有小圈螺栓孔141，沿圆环的圆周设置有大圈螺栓孔142，螺栓孔组包含的螺栓孔的位置和数量与待测试验件上部螺栓孔圈相配合；吊装板的螺栓孔组的直径为800～2508mm。
34.如图3所示为本发明的试验底座结构示意图，试验底座7为平板镂空结构72，沿中心向外分布有一组回流孔71，一组回流孔由多个内径不同的环形孔组成，一组回流孔71的内径范围为1700～3000mm，回流孔71的孔径宽度为200～300mm，孔径宽度是指回流孔的内圆环和外圆环半径之差；试验底座底部7设置多个加强筋；在试验底座7设置有若干个镂空的小孔，部分试验液体可通过小孔进入位于下方的收集箱，使试验底座上无积水产生。
35.如图1所示，进液管路包括介质输送管道、管路接口、试验工装管路；如图5所示，管路接口的一端与试验工装管路相连接，另一端与介质输送管道相连；试验工装管路为金属材质。
36.实施例1
37.如图4所示为本发明的喷管上段上半部安装方式示意图，本实施例中待测试验件为喷管上段上半部20，本实施例的工作过程如下：
38.(1)吊装板1安装吊环螺栓，通过吊车将吊装板与承载梁2分离，移动至待测试验件运输车上方；
39.(2)吊装板1的小圈螺栓孔141与喷管上段上半部20顶端的一圈螺柱连接固定；
40.(3)吊装板1与喷管上段上半部固定后，通过吊车将吊装板1和喷管上段上半部20整体吊起，移动至试验工位，通过吊装板1两端螺栓孔与承载梁2进行固定；
41.(4)将两个管路接口9与待测试验件顶端两个入口法兰通过试验工装管路10连接，试验台水供应系统启泵后，通过介质输送管道8和管路接口9完成对产品的水供应；
42.(5)通过遥控器对电机5进行控制，电机5驱动四根传动轴3，四根传动轴3驱动四根丝杠31上下动作，实现承载梁2顶面离地1100mm，此时喷管上段上半部底端距离试验台架表面30mm，使底端一周排放口排放的液体能够完全通过小的回流孔710。并且在此高度下，试验人员能够观察产品底端一周排放口的出流均匀性；
43.(6)试验台启泵后，水通过介质输送管道8和管路接口9以及试验工装管路进入产品，通过调节阀调节流量至90kg/s，水流经产品后进底端一周排放口排放，排放的水通过小回流孔710进入台架下方集液箱，试验人员可观察排放均匀性，同时用压力传感器测量产品入口压力，实现对冷却通道压降与流量关系的测量。
44.实施例2
45.如图5所示为本发明的喷管上段下半部安装方式示意图，本实施例中待测试验件为喷管上段下半部21，本实施例的工作过程如下：
46.(1)吊装板1安装吊环螺栓，通过吊车将吊装板与承载梁2分离，移动至待测试验件运输车上方；
47.(2)吊装板1的大圈螺栓孔142与喷管上段下半部21顶端的一圈螺柱连接固定；
48.(3)吊装板1与喷管上段下半部固定后，通过吊车将吊装板1和喷管产品整体吊起，移动至试验工位，通过吊装板1两端螺栓孔与承载梁2进行固定；
49.(4)将两个管路接口9与待测试验件顶端两个入口法兰通过试验工装管路10连接，试验台水供应系统启泵后，通过介质输送管道8和管路接口9完成对产品的水供应；
50.(5)通过遥控器对电机5进行控制，电机5驱动四根传动轴3，四根传动轴3驱动四根丝杠31上下动作，实现承载梁2顶面离地1150mm，此时喷管上段上半部底端距离试验台架表面60mm，使底端一周排放口排放的液体能够完全通过小的回流孔710。并且在此高度下，试验人员能够观察产品底端一周排放口的出流均匀性；
51.(6)试验台启泵后，水通过介质输送管道8和管路接口9以及试验工装管路进入产品，通过调节阀调节流量至90kg/s，水流经产品后进底端一周排放口排放，排放的水通过小的回流孔710进入台架下方集液箱，试验人员可观察排放均匀性，同时用压力传感器测量产品入口压力，实现对冷却通道压降与流量关系的测量。
52.实施例3
53.如图6所示为本发明的喷管上段上半部安装方式示意图，本实施例中待测试验件为喷管上段下半部21，本实施例的工作过程如下：
54.(1)吊装板1安装吊环螺栓，通过吊车将吊装板与承载梁2分离，移动至待测试验件
运输车上方；
55.(2)吊装板1的大圈螺栓孔142与喷管下段22顶端的一圈螺柱连接固定；
56.(3)吊装板1与喷管上段下半部固定后，通过吊车将吊装板1和喷管产品整体吊起，移动至试验工位，通过吊装板1两端螺栓孔与承载梁2进行固定；
57.(4)将两个管路接口9与待测试验件顶端两个入口法兰通过试验工装管路10连接，试验台水供应系统启泵后，通过介质输送管道8和管路接口9完成对产品的水供应；
58.(5)通过遥控器对电机5进行控制，电机5驱动四根传动轴3，四根传动轴3驱动四根丝杠31上下动作，实现承载梁2顶面离地1330mm，此时喷管上段上半部底端距离试验台架表面50mm，使底端一周排放口排放的液体能够完全通过大的回流孔71。并且在此高度下，试验人员能够观察产品底端一周排放口的出流均匀性；
59.(6)试验台启泵后，水通过介质输送管道8和管路接口9以及试验工装管路进入产品，通过调节阀调节流量至90kg/s，水流经产品后进底端一周排放口排放，排放的水通过大的回流孔71进入台架下方集液箱，试验人员可观察排放均匀性，同时用压力传感器测量产品入口压力，实现对冷却通道压降与流量关系的测量。
60.以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
61.本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

技术特征：

1.一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：包括吊装板、升降机构、试验台架、进液管路；待测试验件与所述吊装板连接后置于所述试验台架上，并在所述升降机构控制下进行升降，所述进液管路置于试验台架的一侧，进液管路与待测试验件连接，所述吊装板设有与待测试验件顶部相匹配的一组安装部，用于与不同内径的待测试验件相连接，试验台架设有与不同内径待测试验件底部相匹配的一组回流孔，所述进液管路里的液体流经待测试验件后通过回流孔向外流出。2.根据权利要求1所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述试验台架包括试验底座、支撑部、承载梁；所述支撑部包括若干支撑柱，所述支撑柱安装于试验底座的边缘上，承载梁置于支撑柱上方，所述回流孔设置在试验底座上。3.根据权利要求2所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述吊装板板面向外延伸形成端头，通过端头与承载梁连接。4.根据权利要求3所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述吊装板是由加强筋组、弧形板和长条板组成的圆形结构，两个弧形板开口方向侧边分别与长条板侧边在同水平面连接形成对称结构，长条板两端形成所述端头。5.根据权利要求3所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述吊装板的端头的长度m为所述长条板长度的1/4～1/3。6.根据权利要求1所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述一组安装部是沿所述吊装板的中心向外设有的多圈螺栓孔组，螺栓孔组由若干螺纹孔组成，用于安装固定待测试验件的吊环螺栓。7.根据权利要求4所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷的管液流试验装置，其特征在于：所述加强筋组包括若干根长加强筋和若干根短加强筋，长加强筋端砌在短加强筋上，加强筋构设有井字结构固定在所述吊装板的上表面。8.根据权利要求7所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述两根短加强筋侧面由螺栓连接方式固定在长条板上，所述两根长加强筋的侧面与两个弧形板和长条板连接。9.根据权利要求7所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述加强筋组中每根加强筋的厚度为14～16mm，高度140～150mm。10.根据权利要求1所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述升降机构包括电机、传动轴组、同步升降丝杠组；所述传动轴组包括若干根长传动轴和若干根短传动轴，所述同步升降丝杠组包括若干个同步升降丝杠，同步升降丝杠固定在支撑柱上，上表面与承载梁端头下表面相连接；长传动轴两端分别连接两个同步升降丝杠；短传动轴一端连接电机，另一端连接同步升降丝杠。11.根据权利要求10所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述电机通过传动轴控制同步升降丝杠同步升降，调节承载梁的高度，调节待测试验件底部与试验底座之间的距离，调节距离为0～60mm。12.根据权利要求2所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述试验底座为平板镂空结构，底部设置多个加强筋；所述承载梁为工字钢结构。13.根据权利要求1所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其
特征在于：所述进液管路还包括介质输送管道、管路接口、试验工装管路；管路接口的一端与试验工装管路相连接，另一端与介质输送管道相连接。14.根据权利要求6所述的一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，其特征在于：所述一组回流孔由多个内径不同的环形孔组成，所述一组回流孔的内径范围为1700～3000mm，所述回流孔的孔径宽度为200～300mm，所述吊装板的螺栓孔组的直径为800～2508mm，所述试验工装管路为金属材质。

技术总结

一种用于重型运载液体火箭发动机喷管的液流试验装置，包括吊装板、升降机构、试验台架、进液管路；待测试验件与吊装板连接后置于试验台架上，并在升降机构控制下进行升降，进液管路置于试验台架的一侧，进液管路与待测试验件连接，吊装板设有与待测试验件顶部相匹配的一组安装部用于与不同内径的待测试验件相连接，试验台架设有与不同内径待测试验件底部相匹配的一组回流孔，进液管路里的液体流经待测试验件后通过回流孔向外流出。本发明可用于不同结构状态喷管的吊装、固定、液体排放收集、可视化测量冷却通道出流的试验，具有较强的通用性和便捷性。用性和便捷性。用性和便捷性。