一种固体火箭发动机倾覆试验装置的制作方法

本发明涉及固体火箭发动机安全性试验，具体涉及一种固体火箭发动机倾覆试验装置。

背景技术：

1、固体火箭发动机在进行试验、训练等过程中，通常将发动机由水平状态起竖翻转至垂直或指定角度。在上述操作过程中，如出现误操作、吊具失效等问题，固体火箭发动机将从试验平台、发射平台起竖状态倾覆跌落至地面，对人员、平台造成难以估计的损失。为了保证上述工况下的安全，固体火箭发动机需开展模拟倾覆跌落试验，考核固体火箭发动机安全性，指导固体火箭发动机起竖操作。而目前国内针对上述试验条件下的安全性考核较少，缺乏有效的试验方法指导。

2、《gjb 5420-2005 固体火箭发动机跌落试验方法》、《gjb 5144-2002 战术导弹战斗部通用规范》等标准中均规定了相应试验对象跌落高度、跌落姿态、跌落方向和跌落地面要求，落高指标一般有0.5m、1.2m、3m、12m四种工况，以考核安全性为目的的落高指标有12m、3m两种工况，以考核结构完整性为目的的落高指标有1.5m、0.5m两种工况。试验地面有钢板加混凝土基座、混凝土基座两种条件。跌落方向有水平、垂直或倾斜三种姿态。有些导弹的规范中，也给出了有关导弹安全性及试验的相关要求，但是未给出具体的试验方案，有些只提到了试验项目及相关的安全性要求。

3、国外自上世纪50年代开始，重视固体火箭发动机在内的常规弹药安全性技术研究。经过数十年的技术积累，目前已形成了系统的安全性试验技术、评估标准和管理规范。近年来，国外武器弹药安全性技术发展突飞猛进，安全性标准和试验方法持续升级。同时，在跌落安全性考核方面，现有技术主要针对固体火箭发动机等部件主要解决姿态稳定时的“正向碰撞载荷”机械冲击下的安全性评估问题，缺乏跌落姿态动态变化下的跌落安全性考核。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提出一种固体火箭发动机倾覆试验装置，以解决姿态稳定时的“正向碰撞载荷”机械冲击下的安全性评估问题，缺乏跌落姿态动态变化下的跌落安全性考核。进一步完善固体火箭发动机安全性评估体系，为固体火箭发动机安全性评估提供技术支持。

2、为了解决上述技术问题，本发明目的之一是提供一种固体火箭发动机倾覆试验装置，包括：

3、控制系统1，由于本实验涉及到危险作业，应将实验现场与操作人员进行有效隔离，采用远程操作方案进行设备的动作控制，结合实验场地实际情况匹配网络部署，进而提高信息传递的速率以及可靠性；

4、移动车架2，采用厚壁方钢焊接为框架结构，确保承载能力、变形符合要求，对试验产品进行吊装，将试验产品吊装在翻转支架上；

5、翻转支架3，通过控制系统指令对翻转支架控制，将参试品完成起竖倾覆指令。

6、进一步地，所述控制系统1包括：

7、中继网桥通信控制，通过中继网桥搭建本地局域网络实现远程车端设备的控制，依据实际通信距离增加中继网桥数量，选择直线距离无遮挡的高点位置架设网桥，并保证网桥的安装角度，各网桥需进行独立供电，远程遥控数据传输协议基于tcp封装指令；

8、倾倒机构控制，完成弹体的装载、弹体姿态转动、弹体的推出以及倾倒机构角度的传回，弹体位置由限位开关触发作为输入保证倾倒机构转动的准确性；

9、行走机构控制，行走机构动作由操作人员下发前进、转向指令至plc，plc触发响应动作电机驱动，驱动舵轮模组执行相应动作，车体行走动作的控制通过远程以及现场遥控两种方式实现；

10、数据回传，数据回传部分包括图像数据以及倾倒机构倾转角度的回传；

11、电气系统，为试验架倾倒和抱紧装置开合提供动力输出；

12、人机交互设计，倾倒测试装置的人机交互为远程计算机控制，显示区实时显示倾倒测试装置的倾倒角度、抱紧机构开合位置和报警信息，通过显示区实时监测倾倒测试装置的运行状态，通过显示区提供的倾角、限位和报警信息能够判断当前系统是否存在超限运行的状况，进而作出相应措施来保证系统运行的安全性。

13、进一步地，所述移动车架包括用于连接伺服电机21，支撑架22，丝杠23，驱动连杆24，登高作业平台25，导向座26，端座27，驱动连杆支座28及翻转支架支座29，所述伺服电机21为参试品翻转起竖提供动力，伺服电机21通过螺栓将端座27与支撑架22连接；所述丝杠23与端座27固定连接，所述丝杠23通过驱动连杆支座28带动驱动连杆24运动，所述驱动连杆24通过翻转支架支座29与翻转支架3固定连接，所述导向座26固定在支撑架上。

14、进一步地，所述翻转支架包括锁紧压紧轮31，锁紧支架32，锁紧架支撑销33，锁紧电动缸34，产品支撑轮35，支撑轮座36，支撑座固定销37及翻转支撑轴38，所述翻转支撑轴38一端与翻转支架3通过轴承进行支撑连接，另一端与导向座26通过轴承进行支撑连接；翻转支架在驱动连杆24的带动下，通过翻转支撑轴38进行旋转；锁紧压紧轮31与锁紧支架32通过销轴连接固定，同时利用销轴将锁紧支架32固定在翻转支架3上，在翻转支架上预留接口将锁紧电动缸34与翻转支架3连接；参试品放置在翻转支架3上需要对其进行支撑，所述支撑轮35通过销轴与支撑轮座36固定连接，通过支撑座固定销37将支撑轮座36与翻转支架3连接；

15、进一步地，所述倾倒机构控制具体操作为：载弹后操作人员下发抱紧弹体指令，plc置位中位继电器，电动缸驱动直至到达设定行程位置，抱紧弹体；操作员下发直立指令，plc触发倾倒电机工作，倾倒机构开始转动，当倾倒机构到达85°直立位姿时触发中位开关，plc接收中位开关信号，下发倾倒电机停机指令；待现场倾倒作业条件就绪后，操作人员下发倾倒动作信号，plc触发抱紧电动缸中间继电器动作信号，驱动电动缸放松至设定位置，plc触发倾倒电机工作，直至触发倾倒位限位开关，倾倒电机停止转动；待现场弹体倾倒作业满足回收倾倒机构条件，操作人员下发倾倒机构回位指令，plc触发倾倒电机反转回位，直至触发水平限位开关，倾倒电机停止，弹体倾倒动作完成。

16、进一步地，所述数据回传具体为：图像数据包括两路网络相机采集现场画面，数据基于流媒体协议封装，通过搭建的局域网络链路将数据流回传至本地pc，本地pc端搭建了流媒体数据接收服务，可显示读回的数据信息。倾转角度数据可由本地pc向远端plc发送数据查询请求，plc将数据经局域网络链路回传至本地pc，在本地pc展示转动数值。

17、进一步地，所述车架在出现驱动力不足可以在翻转支架的后方加装配重块平衡负载，在车架底部安装重载行车轮，便于试验架移动。

18、进一步地，所述倾覆试验装置所需丝杠驱动力矩为：

19、根据启动时所需丝杆驱动力：

20、

21、其中启动时丝杆驱动力为fs，参与翻转部分总质量m，等效质心距离翻转轴距离l；连杆有效作用力臂lt；初始状态时，连杆与丝杆间夹角θ，连杆作用于翻转底座驱动轴处有效拉力为ft，

22、选择公称直径为d，导程为n的梯形丝杠，通常在润滑良好的情况下梯形丝杆的传动效率约为η，则负载力矩折算到丝杆上的驱动力矩为：

23、 。

24、进一步地，所述移动车架2还设置有登高作业平台25，通过螺栓与支撑架连接。

25、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：本发明主要是针对固体火箭发动机试验、训练等时模拟起竖翻转跌落工况下的安全性评估问题提出一种固体火箭发动机倾覆跌落试验方法及试验装置，提高了固体火箭发动机倾覆试验自动化程度，有效实现了固体火箭发动机倾覆试验人机隔离，降低了手工操作时间进一步完善固体火箭发动机安全性评估体系，为固体火箭发动机安全性评估提供技术支持。