一种适用于不同口径的推力器中心轴线模拟装置的制作方法

本发明涉及一种适用于各类地面试验中的推力器对中和空间位置模拟，具体来说，是一种适用于不同口径的推力器中心轴线模拟装置。

背景技术：

推力器是航天器的核心，关系到航天任务的成败，是衡量航天技术水平的关键技术之一。无论是在推力器研制期间，还是需要模拟真实空间飞行环境，带有推力器的地面试验总是必不可少。在很多地面试验中，比如推力器的推力测量，推力器羽流流场测量等，对于推力器的空间位置都是有很高要求的，尤其是在一些小推力的推力器地面试验中，由于待测量很小，很小的位置偏差就能引起最后测量数据的较大误差。在地面试验的空间位置校准过程中，推力器的轴线位置确定是前提。在目前的地面试验中，推力器的轴线方向主要依靠推力器的安装位置来进行确定，由于加工和安装误差，这种方式的位置精度并不是很高，尤其是轴线角度偏差引起的位移误差可能会非常大。而在某些精度要求特别高的地面试验中，会采用精度极高的机械臂来辅助中心校准，但是成本太高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种适用于不同口径的推力器中心轴线模拟装置，可以快速实现推力器中心轴线的高精度模拟。

本发明适用于不同口径的推力器中心轴线模拟装置，包括安装底盘、三角卡自动对心夹紧机构、转接盘与光学模拟组件。

所述三套三角卡自动对心夹紧机构周向等角度间隔安装于安装底盘上，结构及安装方式相同。三角卡自动对心夹紧机构由三角卡支杆、三角卡夹杆、螺纹盘与扳手杆构成；其中，螺纹盘与安装底盘同轴安装，通过扳手杆驱动螺纹盘转动；三角卡支杆水平设置，一端设计有滑块，滑块底部具有条形齿，与螺纹盘表面设计的螺旋线型齿啮合；三架卡支杆另一端安装有三角卡夹杆，三角卡夹杆上设计有固定凸起。

所述光学模拟组件包括安装套筒、激光发生器、准直套筒与顶盖。其中，安装套筒末端与转接盘同轴固定；顶端与准直套筒末端同轴固定；安装套筒内部安装有激光发生器。准直套筒顶端安装有顶盖；顶盖以及安装套筒顶端端面的中心位置开有激光射出孔；上述转接盘与安装底盘间同轴固定。

在进行推力器中心轴线模拟操作时，将安装底盘倒扣在推力器出口端部，通过转动扳手杆，使三套三角卡自动对心夹紧机构中三角卡夹杆上的固定凸起将将推力器夹紧，实现安装底盘在推力器出口上的固定。随后控制激光发生器发射激光束，通过调节螺栓调节激光发生器发射的激光束角度，并进行观察，直至激光束同时通过安装套筒顶端与顶盖上的激光射出孔。

本发明的优点在于：

1、本发明推力器中心轴线模拟装置，安装底盘内装有三角卡自动对心夹紧机构，可以快速将本发明模拟装置固定在不同口径的推力器出口，可以实现不同型号推力器轴线的模拟，适应性强；

2、本发明推力器中心轴线模拟装置，准直套筒上开有观察槽，在利用调节螺栓调整激光发生器时可以很容易看见发射出来的激光，从而方便调节激光通过顶盖上的激光射出孔，操作方便；

3、本发明推力器中心轴线模拟装置，顶盖为可拆卸结构，可选择顶盖上的激光射出孔的孔径，实现不同精度的调节。

附图说明

图1为本发明推力器中心轴线模拟装置整体结构示意图；

图2为本发明推力器中心轴线模拟装置中三角卡自动对心夹紧机构结构示意图；

图3为本发明推力器中心轴线模拟装置中光学模拟组件结构示意图；

图4为本发明推力器中心轴线模拟装置中模拟精度调节原理图。

图中：

1-安装底盘 2-三角卡自动对心夹紧机构 3-转接盘

4-光学模拟组件 201-三角卡支杆 202-三角卡夹杆

203-螺纹盘 204-扳手杆 205-滑块

206-条形齿 207-固定凸起 208-定位销

401-安装套筒 402-调节螺栓 403-激光发生器

404-准直套筒 405-顶盖 406-观察窗

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明推力器中心轴线模拟装置，包括安装底盘1、三角卡自动对心夹紧机构2、转接盘3与光学模拟组件4，如图1所示。其中，安装底盘1为具有顶面与周向侧面圆盘结构，安装底盘1上安装有三角卡自动对心夹紧机构2。

所述三角卡自动对心夹紧机构2为三套，结构及安装方式相同。三套三角卡自动对心夹紧机构2均由三角卡支杆201、三角卡夹杆202、螺纹盘203与扳手杆204构成，如图2所示。其中，三角卡支杆201穿过安装底盘1侧壁上开设的定位孔后，与安装底盘1间定位。三角卡支杆201伸入安装底盘1的伸入端端部安装有滑块205，滑块205底面设计有四个条形齿206。三角卡支杆201伸出安装底盘1的伸出端端部固定安装有垂直于三角卡支杆201的三角卡夹杆202，且三角卡夹杆202上设计有垂直于三角卡夹杆202，且沿三角卡支杆1轴设计的固定凸起207。

所述螺纹盘203为表面具有螺旋线型齿的圆盘；螺纹盘203与安装底盘1同轴设置，中心处同轴设计有安装轴；安装轴穿过安装底盘1顶面中心开设的定位孔后，通过安装定位销207实现与安装底盘1间的轴向定位，且保证螺纹盘203的啮合平面与安装底盘1上表面平行。安装轴端部垂直固定安装有扳手杆204，通过转动扳手杆204实现螺纹盘203的转动。

上述三套三角卡自动对心夹紧机构2周向等角度间隔安装于安装底盘1上，且三角卡支杆201伸入端的滑块205底面四个条形齿206分别与螺纹盘203径向上相同的三条相邻齿啮合，实现滑块205与螺纹盘203间的传动。由此通过转动扳手杆204，可带动螺纹盘203转动，进而通过螺纹盘203与滑块205间螺纹传动，使整个三角卡自动对心夹紧机构2沿三角卡支杆201轴向同步移动，最终实现三角卡夹杆101上的凸起与安装底盘1侧壁间距的调节。

所述光学模拟组件4包括安装套筒401、调节螺栓402、激光发生器403、准直套筒404与顶盖405，如图3所示。其中，安装套筒401与转接盘3同轴设置，其末端嵌入固定于转接盘3端面上，且两者间采用紧配合方式固定，保证安装套筒401的垂直度；且安装套筒401末端与安装底座1内部连通；安装套筒401的顶端端面中心位置开设有激光射出孔A。激光发生器403设置于安装套筒401内，激光发生器403与安装套筒401间，通过8个调节螺栓402顶紧固定；8个调节螺栓402四个为一组，共两组，分别在安装套筒401前部与后部侧壁周向上均布，通过调整调节螺栓406伸入安装套筒401内的长度，可实现激光发生器403的角度的调节，进而实现激光发生器403所发射的激光束角度调节。激光发生器403的配套电源固定安装在转接盘3端面上，且由导线连出，导线穿过转接盘3端面上开设的走线孔，与激光发生器403相连。准直套筒404与安装套筒401同轴设置，固定端与安装套筒401的顶端周向螺纹固定。准直套筒404的发射端端部螺纹固定安装有顶盖405，顶盖405中心位置开有激光射出孔B。准直套筒404靠近发射端处的侧壁上开有观察窗406，用来观察激光发生器403所发射的激光束与激光射出孔B间的位置关系。

上述光学模拟组件4，与安装底盘1同轴设置；在安装底盘1顶面上设计有环形定位凸台，扳手杆204位于环形定位凸台内。转接盘3通过环形定位凸台定位后，通过螺栓将两者固定，实现光学模拟组件4与安装底盘1间的安装。

通过上述推力器中心轴线模拟装置，在进行模拟操作的时候，将安装底盘1倒扣在推力器出口端部，调整安装底盘1的姿态，使三套三角卡自动对心夹紧机构中三角卡夹杆202上的凸起端部207同时与推力器底面出口接触，进而保证了安装底盘1与推力器出口截面间保持平行。此时，通过转动扳手杆204带动三角卡夹杆202进一步朝向推力器出口外壁移动，将推力器夹紧，实现安装底盘1在推力器出口上的固定。随后打开激光发生器403的电源，由激光发生器403发射激光束，通过调节螺栓调节激光发生器403发射的激光束角度，同时通过观察窗406观察激光束，直至激光束同时通过安装套筒401发射端与顶盖405上的激光射出孔A与激光射出孔B，如图3所示；此时通过调节螺栓固定激光发生器403的位置，从顶盖405上的激光发射空B发射出来的激光束即为推力器中心轴线位置，完成推力器中心轴线的模拟。

由于激光发生器发出的激光束具有一定宽度，安装套筒401发射端的激光射出孔A和顶盖405发射端的激光射出孔B在加工过程中也是具有一定孔径的，所以在实际模拟过程中激光束模拟的轴线与真实推力器轴线位置之间必然会有一定误差，推力器中心轴线模拟精度如图4所示。令上述激光射出孔A的孔径为D，激光射出孔B的孔径为d，安装套筒401的发射端与顶盖405间距为L，在激光束与光学模拟组件4的轴线产生θ角度偏差时，仍能保证激光束通过激光射出孔B，产生的最大角度偏差θ＝arctan[(D+d)/2L]，在D和L不变的情况下，调节d即可调节激光束的对中精度。本发明中取D＝0.5mm，L＝300mm，d＝0.5mm，则最大角度偏差θ约为0.095度。