模拟内压载荷的电缆罩与电缆支座联合加载试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟内压载荷的电缆罩与电缆支座联合加载试验装置及方法,属于固体火箭发动机结构静力试验技术领域，包括：加载用的工装板和两个加载连接杆；两个以上板簧按宽度递减的顺序从上往下层叠安装在电缆罩的加载区域的下表面上；两个加载连接杆设置在加载用的工装板的对称线上，且每个加载连接杆依次穿过电缆罩和两个以上板簧后，加载连接杆的底端与位于最下方的板簧固连，加载连接杆顶端与集中静力加载设备连接，集中静力加载设备提供给加载连接杆向上的拉力，进而将其余板簧压紧在电缆罩的下表面上；本发明专利技术利用集中静力加载设备，能够准确地模拟电缆罩‑电缆支座均布内压载荷工况；试验方法科学可靠，试验成本低廉。

Test device and method for joint loading of cable cover and cable support simulating internal pressure load

【技术实现步骤摘要】
模拟内压载荷的电缆罩与电缆支座联合加载试验装置及方法
本专利技术属于固体火箭发动机结构静力试验
，具体涉及一种模拟内压载荷的电缆罩与电缆支座联合加载试验装置及方法。
技术介绍
潜基发射导弹在我国战略武器布局中占有重要地位，不同于陆基发射导弹，它是在水下进行发射，发射前发射筒内要进行均压，即发射筒内充一定压力的气体，在发射过程中，当导弹离开出筒时，由于空泡效应，弹体表面的电缆罩与电缆支座结构承受较大载荷，如果承载能力不能满足要求，则会对电缆罩内部电缆造成损伤，进而导致整个弹体出现控制问题。为确保在出水过程中电缆罩及电缆支座结构完整，同时电缆支座与发动机表面连接可靠，电缆罩和电缆支座结构需具备一定的承载能力，而对电缆支座及电缆罩结构承载能力的试验验证具有重要意义。电缆罩安装示意图见图1。对于固体火箭发动机而言，电缆支座(电缆罩为弹总体部件)是固体火箭发动机的重要组件，需满足弹总体要求的几何尺寸、承载能力等各方面的要求，即使得电缆支座几何尺寸满足与电缆罩的连接要求的同时，电缆支座需与发动机表面连接可靠。一般而言，发动机筒体3(即圆柱体部分)表面四个象限沿轴向分别分布若干对电缆支座2，且电缆支座2关于轴截面对称，每个象限安装一个电缆罩1，其分布及位置参见附图1，电缆罩1与电缆支座2之间为螺栓连接，用于保护内部电缆，参见附图2。在发动机出水过程中，电缆罩1承受均布形式的内压载荷，并将载荷传递到电缆支座2上，参见附图3。为了对电缆支座进行设计和优化，需要确定电缆支座在载荷条件下的破坏方式和承载能力，主要途径是进行电缆支座的载荷试验。现有的验证途径有两个：一个是对电缆罩-电缆支座结构进行建模并计算分析，将电缆罩及电缆支座表面的均布载荷转换为电缆支座的集中、单向载荷，试验时仅对单个电缆支座分别进行各向分载荷试验验证。其优点是集中力的静力载荷试验易于实施，可以满足常规电缆支座的试验需要，试验方法成熟，试验工艺稳定可靠，试验成本低，可以借助于一般的静力试验设备；缺点是进行载荷的理论转换时需要考虑安全系数，所转换的静力载荷较高，导致电缆支座设计方案较为笨重，另外，理论分析与实际情况有一定的差异，导致所转换的集中载荷不能等效实际情况，有时会出现与实际情况相反的结果；另一种方法是使用气囊对电缆罩-电缆支座连接结构进行加载，这种方法的优点是可以准确模拟均布载荷，但是其缺点是需要针对具体的尺寸进行气囊的定制，试验成本高达二十万左右，试验成本较高，因此这一方法较少使用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种模拟内压载荷的电缆罩与电缆支座联合加载试验装置及方法，利用集中静力加载设备，能够准确地模拟电缆罩-电缆支座均布内压载荷工况；试验方法科学可靠，试验成本低廉。本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种模拟内压载荷的电缆罩与电缆支座联合加载试验装置,包括：加载用的工装板和两个加载连接杆；所述加载用的工装板包括两个以上板簧，两个以上板簧为长度相同的矩形平板，宽度依次递减；两个以上板簧按宽度递减的顺序从上往下层叠安装在电缆罩的加载区域的下表面上；且两个以上板簧宽度方向的对称线重合；两个加载连接杆设置在加载用的工装板的对称线上，且每个加载连接杆依次穿过电缆罩和两个以上板簧后，加载连接杆的底端与位于最下方的板簧固连，加载连接杆顶端与集中静力加载设备连接，集中静力加载设备提供给加载连接杆向上的拉力，进而将其余板簧压紧在电缆罩的下表面上。进一步的，安装试验装置时，先将电缆支座安装在发动机筒体外部，然后将试验装置安装在电缆罩上，最后将带有试验装置的电缆罩与电缆支座及发动机筒体固连。进一步的，位于最下方的板簧的厚度大于其他板簧的厚度。一种模拟内压载荷的联合加载试验方法，基于上述试验装置，其具体步骤如下：第一步，通过理论计算确定承受载荷最大的两对电缆支座，并将该两对电缆支座之间的区域设为加载区域，位于最上层的板簧的面积与所述加载区域的面积相同；第二步，根据真实情况下电缆罩所承受的均匀分布的内压载荷和加载区域面积确定所需要施加的静力总载荷大小；第三步，调整所述试验装置的参数，通过仿真建模的方式对电缆罩所承受的内压载荷的均匀性进行分析，分析方法为：在仿真模型中对每个加载连接杆模拟加载竖直向上的载荷，然后在电缆罩的加载区域选取两个以上应变测点，若所有应变测点所检测的应变值的最大值与最小值差在5％～10％范围内即为达到了均匀性的要求，选择一个电缆罩所承受的内压载荷的均匀性达到要求的方案；所述试验装置的参数包括：板簧的个数、每个板簧的厚度和弹性模量、加载连接杆的直径及两个加载连接杆的距离；第四步，根据第三步的方案对应的试验装置的参数调整试验装置，对每个加载连接杆加载竖直向上的静力载荷，两个所述竖直向上的静力载荷之和与第二步中的静力总载荷大小相同；在加载连接杆的作用下，加载用的工装板向电缆罩的方向弯曲，直到电缆罩接触的板簧的上表面与电缆罩下表面贴合；在静力总载荷的作用下，模拟真实状态下的电缆支座和电缆罩的变形状态及承载能力；第五步，加大静力总载荷直至电缆罩或电缆支座被破坏，得到电缆支座和电缆罩连接结构的破坏方式。进一步的，在第三步中，选择两个以上电缆罩所承受的内压载荷的均匀性达到要求的方案；然后，再从所选择的选择两个以上方案中选取一个最终的试验方案；最终试验方案的选取方法如下：首先，根据第三步中的每个方案的参数调整试验装置，并对每个加载连接杆加载竖直向上的载荷；然后，在电缆罩的加载区域选取两个以上应变测点，记录每个方案的应变测点所检测的应变值的最大值与最小值之差；最后，选取应变测点的最大值与最小值差最小的方案作为第四步中进行试验的方案。有益效果：(1)本专利技术按照产品实际状态将电缆罩与电缆支座连接安装，在电缆罩内腔设有板簧组成的加载装置来模拟均布的内压载荷，该试验装置及方法简单可靠、成本低廉、易于实现，能模拟均布内压载荷工况下的电缆支座承载能力和破坏形式，为电缆支座的设计优化、电缆支座的承载能力的试验验证提供有力的支撑，具有极强的工程应用价值。(2)本专利技术采用板簧组成的加载装置可以利用现有的集中静力加载设备来模拟电缆罩与电缆支座在均布内压工况，该试验方法与电缆支座实际工作状态相近，能够更好的模拟电缆支座的承载能力和真实的破坏方式。(3)本专利技术的电缆支座与电缆罩联合加载可以合理确定电缆罩与电缆支座的设计余量，避免一方过于保守而另一方裕度不足的状态，达到整体优化的最优结果。附图说明图1为电缆支座与电缆罩安装关系示意图一；图2为电缆支座与电缆罩安装关系示意图二；图3为电缆支座与电缆罩均布载荷示意图；图4本专利技术试验装置的结构组成图；图5为图4的俯视图；其中，1-电缆罩，2-电缆支座，3-发动机筒体，4-加载连接杆，5-第一板簧，6-第二板簧，7-第三板簧，8-第四板簧，9-第五板簧。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟内压载荷的电缆罩与电缆支座联合加载试验装置，其特征在于，包括：加载用的工装板和两个加载连接杆(4)；/n所述加载用的工装板包括两个以上板簧，两个以上板簧为长度相同的矩形平板，宽度依次递减；/n两个以上板簧按宽度递减的顺序从上往下层叠安装在电缆罩(1)的加载区域的下表面上；且两个以上板簧宽度方向的对称线重合；/n两个加载连接杆(4)设置在加载用的工装板的对称线上，且每个加载连接杆(4)依次穿过电缆罩(1)和两个以上板簧后，加载连接杆(4)的底端与位于最下方的板簧固连，加载连接杆(4)顶端与集中静力加载设备连接，集中静力加载设备提供给加载连接杆(4)向上的拉力，进而将其余板簧压紧在电缆罩(1)的下表面上。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟内压载荷的电缆罩与电缆支座联合加载试验装置，其特征在于，包括：加载用的工装板和两个加载连接杆(4)；
所述加载用的工装板包括两个以上板簧，两个以上板簧为长度相同的矩形平板，宽度依次递减；
两个以上板簧按宽度递减的顺序从上往下层叠安装在电缆罩(1)的加载区域的下表面上；且两个以上板簧宽度方向的对称线重合；
两个加载连接杆(4)设置在加载用的工装板的对称线上，且每个加载连接杆(4)依次穿过电缆罩(1)和两个以上板簧后，加载连接杆(4)的底端与位于最下方的板簧固连，加载连接杆(4)顶端与集中静力加载设备连接，集中静力加载设备提供给加载连接杆(4)向上的拉力，进而将其余板簧压紧在电缆罩(1)的下表面上。


2.如权利要求1所述的一种模拟内压载荷的联合加载试验装置，其特征在于，安装试验装置时，先将电缆支座(2)安装在发动机筒体(3)外部，然后将试验装置安装在电缆罩(1)上，最后将带有试验装置的电缆罩(1)与电缆支座(2)及发动机筒体(3)固连。


3.如权利要求1所述的一种模拟内压载荷的联合加载试验装置，其特征在于，位于最下方的板簧的厚度大于其他板簧的厚度。


4.一种模拟内压载荷的联合加载试验方法，基于权利要求1所述的试验装置，其特征在于，具体步骤如下：
第一步，通过理论计算确定承受载荷最大的两对电缆支座(2)，并将该两对电缆支座(2)之间的区域设为加载区域，位于最上层的板簧的面积与所述加载区域的面积相同；
第二步，根据真实情况下电缆罩(1)所承受的均匀分布的内压载荷和加载区域面积确定所需要施加的静力总载荷大小；
第三步，调整所述试验装置的参数，通过仿...

【专利技术属性】
技术研发人员：何高让，张雁，姜文英，张爱华，陈科，杨冀英，檀叶，
申请(专利权)人：西安航天动力技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61