蓄壓變頻率裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種降低火箭助推器推進輸送系統振動頻率，能夠把助推器里液體的共振給‘吸’掉的蓄壓變頻裝置。
【背景技術】
[0002]隨著運載火箭技術的不斷發展，火箭的發射動力也越來越大，導致火箭的結構縱向、局部振動頻率和橫向頻率也越來越低。由于飛行器結構系統和推進系統的相互作用，使液體火箭產生不穩定的縱向振動其形態與“踩高曉”相類似，所以命名為POGO振動。推進系統的穩定性與臨界阻尼比有關，當臨界阻尼比大于結構阻尼比時，發生POGO振動。POGO振動是由大型液體火箭的結構縱向振動與動力系統相互作用而產生的一種不穩定的自激振動，典型的POCO振動是:當運載器結構縱向振動的固有頻率與動力系統振動固有頻率彼此接近或相等時，形成了一種閉合回路的自激振動。這種自激振動幅值隨藕合現象產生縱向振動偶合，當這樣的振動出現時，通常帶有突然性，所以成為影響運載火箭的穩定性的重大問題之一。用于縱向偶合振動POGO抑制設計的安全頻率窗口也變窄，產生接近人體心臟頻率的一次充氣式蓄壓器的抑制裝置已不能滿足設計要求。目前，國內外主要采用在推進系統上安裝改變系統固有頻率的蓄壓器是由兩個像在助推器的管腔里放了兩個氣囊，容積約1.2升的金屬蓄壓盒組成的，采用兩個“氣囊”連通共同工作來降低振動頻率。火箭在不同的飛行階段，助推器振動的頻率是不一樣的，蓄壓器“吸振”的能力必須隨助推器振動頻率的變化而變化。蓄壓器內部充滿低溫液體，低溫液體介質進入管路會立即全部汽化并形成較大壓力。由于蓄壓器殼體容積小，低溫蓄壓器振動試驗過程中殼體內低溫介質汽化量較大，造成殼體壓力不易控制。在使用中蓄壓器上端蓋的閥門軸易斷裂。
[0003]本發明是對現有技術蓄壓裝置的進一步發展和改進。
【發明內容】
[0004]本發明發明的目的是針對現有技術的不足之處，提供一種高強度、高靈敏度，能夠改變頻率防止縱向振動偶合的產生，避免耦合的蓄壓變頻率裝置;是改變輸液管路振動頻率，使產生的縱向振動頻率與結構頻率隔離，使推進系統頻率遠離結構固有頻率。
[0005]本發明發明解決上述技術問題采用的技術方案是:一種蓄壓變頻率裝置，包括:金屬蓄壓盒12內腔中，設置在感壓腔隔板6上的靜環座8和設置在靜環座8與環座10之間的膜片組(9，其特征在于:在環座10的上方設有通過底盤4密封的氣壓缸2和裝配在氣壓缸2的法蘭盤，氣壓缸2內置波紋管組合體3，波紋管組合體3通過其上連接的上端蓋I，將上端蓋I中心固聯的閥門軸15從氣壓缸2的法蘭盤中心孔伸出；波紋管組合體3將外部壓力變化轉換成上端蓋I的伸縮運動，上端蓋I在外部變化壓力的作用下壓縮波紋管組合體3，增大氣壓缸2內腔壓力減小外部變化壓力;波紋管組合體3拉伸，推動上端蓋I開啟閥門，通過外部壓力改變氣壓缸2內腔體積產生的固定頻率和推進系統輸液管路振動頻率，將產生的縱向振動頻率與結構頻率隔離，防止推進系統縱向振動耦合的產生。
[0006]本發明相比于現有技術具有如下有益效果。
[0007]強度高。本發明采用金屬蓄壓盒和通過底盤4密封內置于氣壓缸2的金屬波紋管組合體，整體強度高。提高了波紋管組合體的強度、靈敏度及使用溫度范圍。
[0008]靈敏度高。本發明采用氣壓缸2內置波紋管組合體3、波紋管組合體3通過其上連接的上端蓋1，將上端蓋I盤面中心固聯的閥門軸15從氣壓缸2的法蘭盤中心孔伸出，波紋管組合體3將外部壓力變化轉換成上端蓋I的伸縮運動的蓄壓變頻率裝置不僅強度、靈敏度提高，而且產生的頻率遠離人的心臟頻率。由于上端蓋I在外部變化壓力的作用下，壓縮波紋管組合體3，增大氣壓缸2內腔壓力，外部變化壓力減小，波紋管組合體3拉伸，推動上端蓋I開啟閥門，波紋管組合體3通過外部壓力改變氣壓缸2內腔體積產生的固定頻率與結構頻率隔離，可靠性大大提高。改變了推進系統輸液管路振動頻率，使產生的縱向振動頻率與結構頻率隔離，防止了推進系統縱向振動偶合的產生。
[0009]本發明通過波紋管組合體增大蓄壓器的氣蝕柔度降低了推進系統的頻率和臨界阻尼比，從而抑制POGO振動，使系統穩定。當蓄壓器遠離栗入口時，蓄壓器氣蝕柔度對推進系統頻率的影響不敏感；當推進系統頻率和結構固有頻率耦合時，結構加速度振動幅值有極大值，推力脈動與結構振動加速度間的相位差為一 V2。
[0010]本發明利用波紋管組合體3的拉伸、壓縮特性，將外部壓力變化轉換成上端蓋I的伸縮，波紋管組合體3壓縮，其內腔壓力增大，波紋管組合體3拉伸，上端蓋I推動閥門開啟，波紋管組合體3的剛度、內腔體積及外部壓力決定該裝置的頻率，并可以在-70—300° C的溫度范圍內使用。
【附圖說明】
[0011]為了進一步說明而不是限制本發明的上述實現方式，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但并不因此將本發明限制在所述的實施范圍之中。所有這些構思應視為本技術所公開的內容和本發明的保護范圍。
[0012]圖1是本發明蓄壓變頻率裝置的構造示意圖。
[0013]圖2是本發明蓄壓變頻率裝置工作狀態示意圖。
[0014]圖3是波紋管組合體圖。
[0015]圖1中:I上端蓋，2氣壓缸，3波紋管組合體，4底盤，5感壓腔，6感壓腔隔板，7密封膠圈，8靜環座，9膜片組，10環座，11過壓保護爆破膜片，12金屬蓄壓盒，13上波片，14下波片，15閥門軸，16蓄壓變頻率裝置，17限壓閥。
【具體實施方式】
[0016]參閱圖1、圖2。在以下描述的蓄壓變頻率裝置的一個優選實施例中，一種蓄壓變頻率裝置，包括:金屬蓄壓盒12)內腔中設置在感壓腔隔板6上的靜環座8和設置在靜環座8與環座10之間的膜片組9。波紋管組合體3、上端蓋1、氣壓缸2、底盤4、爆破膜片11、環座10、膜片組9、靜環座8、密封膠圈7組成的金屬蓄壓盒12。環座10的上方設有通過底盤4密封的氣壓缸2和裝配在氣壓缸2法蘭盤上，氣壓缸2內置波紋管組合體3 ο所述的氣壓缸2內腔深度決定波紋管組合體3的拉伸量，上端有位于中心線的孔，給上端蓋I導向。底盤4內腔體積決定蓄壓能力。底盤4與下波片14和爆破膜片11連接，當蓄壓過載時，爆破膜片11破裂，保護系統安全。靜環座8的外圓環槽內設有防止靜環座8移動，隔離金屬蓄壓盒與感壓腔的密封膠圈7。位于感壓腔隔板6下方設有存儲介質并調節壓力的感壓腔5，當存儲介質量變化時，感壓腔5體積越大，壓力變化量越小。為了保證波紋管組合體3的性能，防止波紋管組合體3塑變，底盤4上制有限制波紋管組合體壓縮量的限位柱臺筒體。波紋管組合體3內腔壓力一個大氣壓。波紋管組合體3通過其上連接的上端蓋I，將上端蓋I盤面中心固聯的閥門軸15從氣壓缸2的法蘭盤中心孔伸出。波紋管組合體3將外部壓力變化轉換成上端蓋I的伸縮運動，上端蓋I在外部變化壓力的作用下，壓縮波紋管組合體3，增大氣壓缸2內腔壓力。外部變化壓力減小，波紋管組合體3拉伸，推動上端蓋I開啟閥門，波紋管組合體3通過外部壓力改變氣壓缸2內腔體積產生的固定頻率，改變推進系統輸液管路振動頻率，使產生的縱向振動頻率與結構頻率隔離，防止推進系統縱向振動偶合的產生。為了避免推進系統壓力Pl壓力過大，在底盤4和環座10筒體的開口端之間設有過壓保護爆破膜片11，過壓保護爆破膜片11在推進系統壓力Pl壓力過大，超過設定值時破裂，卸壓保護推進系統安全。
[0017]當波紋管組合體3外腔壓力低于一個大氣壓時，波紋管組合體3拉伸，帶動上端蓋I移動，閥門軸15推開閥門，推進系統氣壓Pl進入金屬蓄壓盒。當Pl小于波紋管組合體3內腔壓力時，波紋管組合體3拉伸，推動上端蓋I開啟閥門，由此產生的氣壓P2進入推進系統管路，改變推進系統輸液管路振動頻率。當推進系統氣壓Pl大于波紋管組合體3內腔壓力時，壓縮波紋管組合體3，波紋管組合體3壓縮一定高度后，上端蓋I的閥門軸15離開限壓閥門17，限壓閥門關閉，減少進入的Pl氣壓，同時金屬蓄壓盒的壓力減小，波紋管組合體3又拉伸，推進系統達到壓力平衡，保證P2穩定。
[0018]參閱圖3。該裝置要求波紋管組合體的剛度小，耐壓高，為此波紋管組合體3分為上波片13和下波片14，為提高波片的強度，上波片13和下波片14型面按徑向延伸的波形排列，選擇高強度的材料AM350。上端蓋I與閥門軸15位于中心軸線上與上波片13連接，閥門軸15通過氣壓缸2的法蘭盤孔來回移動，推動閥門開關。
【主權項】
1.一種蓄壓變頻率裝置，包括:金屬蓄壓盒(12)內腔中設置在感壓腔隔板(6)上的靜環座(8)和設置在靜環座(8)與環座(10)之間的膜片組(9)，其特征在于:在環座(10)的上方設有通過底盤(4)密封的氣壓缸(2)和裝配在氣壓缸(2)的法蘭盤，氣壓缸(2)內置波紋管組合體(3)，波紋管組合體(3)通過其上連接的上端蓋(1)，將上端蓋(I)中心固聯的閥門軸(15)從氣壓缸(2)的法蘭盤中心孔伸出；波紋管組合體(3)將外部壓力變化轉換成上端蓋(I)的伸縮運動，上端蓋(I)在外部變化壓力的作用下壓縮波紋管組合體(3)，增大氣壓缸(2)內腔壓力減小外部變化壓力;波紋管組合體(3)拉伸，推動上端蓋(I)開啟閥門，通過外部壓力改變氣壓缸(2)內腔體積產生的固定頻率和推進系統輸液管路振動頻率，將產生的縱向振動頻率與結構頻率隔離，防止推進系統縱向振動耦合的產生。2.按權利要求1所述的高強度的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，底盤(4)上制有限制波紋管組合體壓縮量的限位柱臺筒體。3.按權利要求1所述的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，所述的氣壓缸(2)內腔深度決定波紋管組合體(3)的拉伸量，上端有位于中心線的孔，給上端蓋(I)導向。4.按權利要求1所述的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，波紋管組合體(3)內腔壓力一個大氣壓，將上端蓋(I)盤面中心固聯的閥門軸(15)，從氣壓缸(2)的法蘭盤中心孔伸出。5.按權利要求1所述的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，在底盤(4)和環座(10)筒體的開口端之間設有過壓保護爆破膜片(11)，過壓保護爆破膜片(11)在推進系統壓力Pl壓力過大，超過設定值時破裂。6.按權利要求1所述的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，靜環座(8)的外圓環槽內設有防止靜環座(8)移動，隔離金屬蓄壓盒與感壓腔的密封膠圈(7)。7.按權利要求1所述的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，位于感壓腔隔板(6)下方設有存儲介質并調節壓力的感壓腔(5)，當存儲介質量變化時，感壓腔(5)體積越大，壓力變化量越小。8.按權利要求1所述的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，當波紋管組合體(3)外腔壓力低于一個大氣壓時，波紋管組合體(3)拉伸，帶動上端蓋(I)移動，閥門軸(15)推開閥門，推進系統氣壓Pl進入金屬蓄壓盒。9.按權利要求1所述的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，當Pl小于波紋管組合體(3)內腔壓力時，波紋管組合體(3)拉伸，推動上端蓋(I)開啟閥門，由此產生的氣壓P2進入推進系統管路，改變推進系統輸液管路振動頻率。10.按權利要求1所述的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，上端蓋(I)與閥門軸(15)位于中心軸線上與上波片(13)連接，閥門軸(15)通過氣壓缸(2)的法蘭盤孔來回移動，推動閥門開關。11.按權利要求1所述的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，波紋管組合體(3)分為上波片(13)和下波片(14)，為提高波片的強度，上波片(13)和下波片(14)型面按徑向延伸的波形排列。12.按權利要求1所述的蓄壓變頻率裝置，其特征在于，當推進系統氣壓Pl大于波紋管組合體(3)內腔壓力時，壓縮波紋管組合體(3)，波紋管組合體(3)壓縮一定高度后，上端蓋(I)的閥門軸(15)離開限壓閥門(17)，限壓閥門關閉，減少進入的Pl氣壓和金屬蓄壓盒的壓力，波紋管組合體(3)拉伸，推進系統達到壓力平衡，保證P2穩定。
【專利摘要】本發明公開的一種蓄壓變頻率裝置。通過下述技術方案予以實現：在環座（10）的上方設有通過底盤（4）密封的氣壓缸（2），氣壓缸通過其上連接的上端蓋（1）將上端蓋中心固聯的閥門軸（15）從氣壓缸的法蘭盤中心孔伸出；波紋管組合體（3）將外部壓力變化轉換成上端蓋的伸縮運動，上端蓋在外部變化壓力的作用下壓縮波紋管組合體，波紋管組合體拉伸，推動上端蓋開啟閥門，通過外部壓力改變氣壓缸內腔體積產生的固定頻率和推進系統輸液管路振動頻率，將產生的縱向振動頻率與結構頻率隔離，防止推進系統縱向振動耦合的產生。本發明提高了波紋管組合體的強度、靈敏度及使用溫度范圍。
【IPC分類】B64G1/40
【公開號】CN105711858
【申請號】CN201610165330
【發明人】伍秀蘭, 張小京, 廖春慧, 伍碧霞, 王俊恒
【申請人】成都凱天電子股份有限公司