蓄压变频率装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种降低火箭助推器推进输送系统振动频率，能够把助推器里液体的共振给‘吸’掉的蓄压变频装置。
【背景技术】
[0002]随着运载火箭技术的不断发展，火箭的发射动力也越来越大，导致火箭的结构纵向、局部振动频率和横向频率也越来越低。由于飞行器结构系统和推进系统的相互作用，使液体火箭产生不稳定的纵向振动其形态与“踩高晓”相类似，所以命名为POGO振动。推进系统的稳定性与临界阻尼比有关，当临界阻尼比大于结构阻尼比时，发生POGO振动。POGO振动是由大型液体火箭的结构纵向振动与动力系统相互作用而产生的一种不稳定的自激振动，典型的POCO振动是:当运载器结构纵向振动的固有频率与动力系统振动固有频率彼此接近或相等时，形成了一种闭合回路的自激振动。这种自激振动幅值随藕合现象产生纵向振动偶合，当这样的振动出现时，通常带有突然性，所以成为影响运载火箭的稳定性的重大问题之一。用于纵向偶合振动POGO抑制设计的安全频率窗口也变窄，产生接近人体心脏频率的一次充气式蓄压器的抑制装置已不能满足设计要求。目前，国内外主要采用在推进系统上安装改变系统固有频率的蓄压器是由两个像在助推器的管腔里放了两个气囊，容积约1.2升的金属蓄压盒组成的，采用两个“气囊”连通共同工作来降低振动频率。火箭在不同的飞行阶段，助推器振动的频率是不一样的，蓄压器“吸振”的能力必须随助推器振动频率的变化而变化。蓄压器内部充满低温液体，低温液体介质进入管路会立即全部汽化并形成较大压力。由于蓄压器壳体容积小，低温蓄压器振动试验过程中壳体内低温介质汽化量较大，造成壳体压力不易控制。在使用中蓄压器上端盖的阀门轴易断裂。
[0003]本发明是对现有技术蓄压装置的进一步发展和改进。
【发明内容】
[0004]本发明发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种高强度、高灵敏度，能够改变频率防止纵向振动偶合的产生，避免耦合的蓄压变频率装置;是改变输液管路振动频率，使产生的纵向振动频率与结构频率隔离，使推进系统频率远离结构固有频率。
[0005]本发明发明解决上述技术问题采用的技术方案是:一种蓄压变频率装置，包括:金属蓄压盒12内腔中，设置在感压腔隔板6上的静环座8和设置在静环座8与环座10之间的膜片组(9，其特征在于:在环座10的上方设有通过底盘4密封的气压缸2和装配在气压缸2的法兰盘，气压缸2内置波纹管组合体3，波纹管组合体3通过其上连接的上端盖I，将上端盖I中心固联的阀门轴15从气压缸2的法兰盘中心孔伸出；波纹管组合体3将外部压力变化转换成上端盖I的伸缩运动，上端盖I在外部变化压力的作用下压缩波纹管组合体3，增大气压缸2内腔压力减小外部变化压力;波纹管组合体3拉伸，推动上端盖I开启阀门，通过外部压力改变气压缸2内腔体积产生的固定频率和推进系统输液管路振动频率，将产生的纵向振动频率与结构频率隔离，防止推进系统纵向振动耦合的产生。
[0006]本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
[0007]强度高。本发明采用金属蓄压盒和通过底盘4密封内置于气压缸2的金属波纹管组合体，整体强度高。提高了波纹管组合体的强度、灵敏度及使用温度范围。
[0008]灵敏度高。本发明采用气压缸2内置波纹管组合体3、波纹管组合体3通过其上连接的上端盖1，将上端盖I盘面中心固联的阀门轴15从气压缸2的法兰盘中心孔伸出，波纹管组合体3将外部压力变化转换成上端盖I的伸缩运动的蓄压变频率装置不仅强度、灵敏度提高，而且产生的频率远离人的心脏频率。由于上端盖I在外部变化压力的作用下，压缩波纹管组合体3，增大气压缸2内腔压力，外部变化压力减小，波纹管组合体3拉伸，推动上端盖I开启阀门，波纹管组合体3通过外部压力改变气压缸2内腔体积产生的固定频率与结构频率隔离，可靠性大大提高。改变了推进系统输液管路振动频率，使产生的纵向振动频率与结构频率隔离，防止了推进系统纵向振动偶合的产生。
[0009]本发明通过波纹管组合体增大蓄压器的气蚀柔度降低了推进系统的频率和临界阻尼比，从而抑制POGO振动，使系统稳定。当蓄压器远离栗入口时，蓄压器气蚀柔度对推进系统频率的影响不敏感；当推进系统频率和结构固有频率耦合时，结构加速度振动幅值有极大值，推力脉动与结构振动加速度间的相位差为一 V2。
[0010]本发明利用波纹管组合体3的拉伸、压缩特性，将外部压力变化转换成上端盖I的伸缩，波纹管组合体3压缩，其内腔压力增大，波纹管组合体3拉伸，上端盖I推动阀门开启，波纹管组合体3的刚度、内腔体积及外部压力决定该装置的频率，并可以在-70—300° C的温度范围内使用。
【附图说明】
[0011]为了进一步说明而不是限制本发明的上述实现方式，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本发明的保护范围。
[0012]图1是本发明蓄压变频率装置的构造示意图。
[0013]图2是本发明蓄压变频率装置工作状态示意图。
[0014]图3是波纹管组合体图。
[0015]图1中:I上端盖，2气压缸，3波纹管组合体，4底盘，5感压腔，6感压腔隔板，7密封胶圈，8静环座，9膜片组，10环座，11过压保护爆破膜片，12金属蓄压盒，13上波片，14下波片，15阀门轴，16蓄压变频率装置，17限压阀。
【具体实施方式】
[0016]参阅图1、图2。在以下描述的蓄压变频率装置的一个优选实施例中，一种蓄压变频率装置，包括:金属蓄压盒12)内腔中设置在感压腔隔板6上的静环座8和设置在静环座8与环座10之间的膜片组9。波纹管组合体3、上端盖1、气压缸2、底盘4、爆破膜片11、环座10、膜片组9、静环座8、密封胶圈7组成的金属蓄压盒12。环座10的上方设有通过底盘4密封的气压缸2和装配在气压缸2法兰盘上，气压缸2内置波纹管组合体3 ο所述的气压缸2内腔深度决定波纹管组合体3的拉伸量，上端有位于中心线的孔，给上端盖I导向。底盘4内腔体积决定蓄压能力。底盘4与下波片14和爆破膜片11连接，当蓄压过载时，爆破膜片11破裂，保护系统安全。静环座8的外圆环槽内设有防止静环座8移动，隔离金属蓄压盒与感压腔的密封胶圈7。位于感压腔隔板6下方设有存储介质并调节压力的感压腔5，当存储介质量变化时，感压腔5体积越大，压力变化量越小。为了保证波纹管组合体3的性能，防止波纹管组合体3塑变，底盘4上制有限制波纹管组合体压缩量的限位柱台筒体。波纹管组合体3内腔压力一个大气压。波纹管组合体3通过其上连接的上端盖I，将上端盖I盘面中心固联的阀门轴15从气压缸2的法兰盘中心孔伸出。波纹管组合体3将外部压力变化转换成上端盖I的伸缩运动，上端盖I在外部变化压力的作用下，压缩波纹管组合体3，增大气压缸2内腔压力。外部变化压力减小，波纹管组合体3拉伸，推动上端盖I开启阀门，波纹管组合体3通过外部压力改变气压缸2内腔体积产生的固定频率，改变推进系统输液管路振动频率，使产生的纵向振动频率与结构频率隔离，防止推进系统纵向振动偶合的产生。为了避免推进系统压力Pl压力过大，在底盘4和环座10筒体的开口端之间设有过压保护爆破膜片11，过压保护爆破膜片11在推进系统压力Pl压力过大，超过设定值时破裂，卸压保护推进系统安全。
[0017]当波纹管组合体3外腔压力低于一个大气压时，波纹管组合体3拉伸，带动上端盖I移动，阀门轴15推开阀门，推进系统气压Pl进入金属蓄压盒。当Pl小于波纹管组合体3内腔压力时，波纹管组合体3拉伸，推动上端盖I开启阀门，由此产生的气压P2进入推进系统管路，改变推进系统输液管路振动频率。当推进系统气压Pl大于波纹管组合体3内腔压力时，压缩波纹管组合体3，波纹管组合体3压缩一定高度后，上端盖I的阀门轴15离开限压阀门17，限压阀门关闭，减少进入的Pl气压，同时金属蓄压盒的压力减小，波纹管组合体3又拉伸，推进系统达到压力平衡，保证P2稳定。
[0018]参阅图3。该装置要求波纹管组合体的刚度小，耐压高，为此波纹管组合体3分为上波片13和下波片14，为提高波片的强度，上波片13和下波片14型面按径向延伸的波形排列，选择高强度的材料AM350。上端盖I与阀门轴15位于中心轴线上与上波片13连接，阀门轴15通过气压缸2的法兰盘孔来回移动，推动阀门开关。
【主权项】
1.一种蓄压变频率装置，包括:金属蓄压盒(12)内腔中设置在感压腔隔板(6)上的静环座(8)和设置在静环座(8)与环座(10)之间的膜片组(9)，其特征在于:在环座(10)的上方设有通过底盘(4)密封的气压缸(2)和装配在气压缸(2)的法兰盘，气压缸(2)内置波纹管组合体(3)，波纹管组合体(3)通过其上连接的上端盖(1)，将上端盖(I)中心固联的阀门轴(15)从气压缸(2)的法兰盘中心孔伸出；波纹管组合体(3)将外部压力变化转换成上端盖(I)的伸缩运动，上端盖(I)在外部变化压力的作用下压缩波纹管组合体(3)，增大气压缸(2)内腔压力减小外部变化压力;波纹管组合体(3)拉伸，推动上端盖(I)开启阀门，通过外部压力改变气压缸(2)内腔体积产生的固定频率和推进系统输液管路振动频率，将产生的纵向振动频率与结构频率隔离，防止推进系统纵向振动耦合的产生。2.按权利要求1所述的高强度的蓄压变频率装置，其特征在于，底盘(4)上制有限制波纹管组合体压缩量的限位柱台筒体。3.按权利要求1所述的蓄压变频率装置，其特征在于，所述的气压缸(2)内腔深度决定波纹管组合体(3)的拉伸量，上端有位于中心线的孔，给上端盖(I)导向。4.按权利要求1所述的蓄压变频率装置，其特征在于，波纹管组合体(3)内腔压力一个大气压，将上端盖(I)盘面中心固联的阀门轴(15)，从气压缸(2)的法兰盘中心孔伸出。5.按权利要求1所述的蓄压变频率装置，其特征在于，在底盘(4)和环座(10)筒体的开口端之间设有过压保护爆破膜片(11)，过压保护爆破膜片(11)在推进系统压力Pl压力过大，超过设定值时破裂。6.按权利要求1所述的蓄压变频率装置，其特征在于，静环座(8)的外圆环槽内设有防止静环座(8)移动，隔离金属蓄压盒与感压腔的密封胶圈(7)。7.按权利要求1所述的蓄压变频率装置，其特征在于，位于感压腔隔板(6)下方设有存储介质并调节压力的感压腔(5)，当存储介质量变化时，感压腔(5)体积越大，压力变化量越小。8.按权利要求1所述的蓄压变频率装置，其特征在于，当波纹管组合体(3)外腔压力低于一个大气压时，波纹管组合体(3)拉伸，带动上端盖(I)移动，阀门轴(15)推开阀门，推进系统气压Pl进入金属蓄压盒。9.按权利要求1所述的蓄压变频率装置，其特征在于，当Pl小于波纹管组合体(3)内腔压力时，波纹管组合体(3)拉伸，推动上端盖(I)开启阀门，由此产生的气压P2进入推进系统管路，改变推进系统输液管路振动频率。10.按权利要求1所述的蓄压变频率装置，其特征在于，上端盖(I)与阀门轴(15)位于中心轴线上与上波片(13)连接，阀门轴(15)通过气压缸(2)的法兰盘孔来回移动，推动阀门开关。11.按权利要求1所述的蓄压变频率装置，其特征在于，波纹管组合体(3)分为上波片(13)和下波片(14)，为提高波片的强度，上波片(13)和下波片(14)型面按径向延伸的波形排列。12.按权利要求1所述的蓄压变频率装置，其特征在于，当推进系统气压Pl大于波纹管组合体(3)内腔压力时，压缩波纹管组合体(3)，波纹管组合体(3)压缩一定高度后，上端盖(I)的阀门轴(15)离开限压阀门(17)，限压阀门关闭，减少进入的Pl气压和金属蓄压盒的压力，波纹管组合体(3)拉伸，推进系统达到压力平衡，保证P2稳定。
【专利摘要】本发明公开的一种蓄压变频率装置。通过下述技术方案予以实现：在环座（10）的上方设有通过底盘（4）密封的气压缸（2），气压缸通过其上连接的上端盖（1）将上端盖中心固联的阀门轴（15）从气压缸的法兰盘中心孔伸出；波纹管组合体（3）将外部压力变化转换成上端盖的伸缩运动，上端盖在外部变化压力的作用下压缩波纹管组合体，波纹管组合体拉伸，推动上端盖开启阀门，通过外部压力改变气压缸内腔体积产生的固定频率和推进系统输液管路振动频率，将产生的纵向振动频率与结构频率隔离，防止推进系统纵向振动耦合的产生。本发明提高了波纹管组合体的强度、灵敏度及使用温度范围。
【IPC分类】B64G1/40
【公开号】CN105711858
【申请号】CN201610165330
【发明人】伍秀兰, 张小京, 廖春慧, 伍碧霞, 王俊恒
【申请人】成都凯天电子股份有限公司