3.1.1 炮管的设计
本文设计炮管直径为63mm,由于所设定的最大加速度为50g,加速段测量时间为100ms,由式3.1粗步计算炮管测量段长度应该为2.5m,减速段长度应与测量段相差无几,可以设计炮管总长度为6m.
式3.1
式中: 、 分别表示加速度与测量时间
本试验所要求发动机质量最大为5kg,发动机试验时能达到的加速度为50g,由式3.2可求得 最大值为2500N。同时由式3.3及式3.4可求得所需最大压强值为0.8MPa.同样可由式3.2、式3.3、式3.4计算出具体实验时加速度为20g,发动机质量为5kg时,储气罐内的所需的压强值0.32MPa.那么实验时只要加速度不超过50g,发动机质量不大于5kg的情况均可顺利实现。
式3.2
式中: 表示力, 表示发动机质量, 表示发动机加速度
式3.3
式中: 表示力, 表示为压强, 表示为发动机面积 式3.4
式中: 为发动机半径
本测试台架炮管的制作可以考虑45钢这种钢材,炮管筒体结构可设计为圆管形,因为作为圆管形,制造容易,安装内件方便,而且承压能力较好,应用最广。炮管最大工作压力为0.8 MPa,45钢许用压力为355 MPa,炮管直径为63mm,由于壁筒的壁厚与半径相比是一个很小的数值,可根据简化壁厚公式式3.5计算出壁厚为2.3mm,为了安全起见,可取为6mm.
式3.5
式中: 为45钢的许用压力, 表示为压强, 为炮管直径
因此本文设计炮管直径为63mm,长度设计为6m,厚度为6mm,选材为较为常用的45钢。其中高压区外径应大于63mm,可取为100mm,壁厚为10mm,长度为300mm。
3.1.2 炮管支架的设计
本测试台架炮管下方应有起到支撑作用的炮管支架,由底座和支撑架组成,起支撑固定炮管的作用。支撑架上部应根据炮管大小设计成圆弧型,方便安装固定,下部与底座用螺栓连接,其安装位置应在加工时确定精度,不需调整。试验平台表面刷漆作防锈处理。为了防止钢管由于重力产生弯曲状态,支撑架的数量可略多,本文设计为4个,即每隔1.5米即设一个支撑架。
3.1.3 发动机的设计
本试验模拟发动机壳体直径为63mm,长度设计为500mm,其中发动机内示意图如图3.2所示:
图3.2 发动机内部示意图
1-IEPE加速度传感器,2-压阻式压力传感器,3-航空插头
首先发动机两端均有端盖,螺纹连接,可旋开或拧紧。发动机的后端盖上安装有插座,且后端盖上应有孔来使推进剂上应变片的传输导线传出,另外有进气孔来进气。加速度传感器及压力传感器均以螺纹连接方式安装于挡板上。出于安全考虑,本文发动机设计了泄压装置,即前端盖上开一通孔,外面压上0.2mm厚的铝箔,铝箔用铁板固定住。如果发生意外药柱燃烧,铝箔就会击穿向后产生喷气,前端盖喷气面积与后端盖孔的喷气面积相近,推力抵消,使发动机不会产生快速推动。传感器的安装形式如图3.3所示: 发动机过载试验测试系统设计方法研究(5):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_8884.html