本发明专利技术公开一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统及方法，包括光纤、刻在光纤上的多个光纤传感器、光纤滑环、滑环固定工装、数据采集调制解调器和数据处理终端；光纤滑环包括定子端和转子端；滑环固定工装包括固定管、法兰盘、固定环以及主轴；定子端通过固定环安装在固定管内端部，转子端伸出固定管端并与主轴同轴连接；主轴能随转子端旋转并带动套在主轴上的药柱旋转，光纤能沿轴向设在药柱表面并从主轴侧壁的贯通槽伸入主轴中心通道并依次沿转子端中心通道、定子端中心通道和固定管中心通道伸出后接入数据采集调制解调器后将数据传输给数据处理终端。本发明专利技术能获取推进剂药柱缠绕包覆过程和固化过程中推进剂药柱真实应变数据。真实应变数据。
【技术实现步骤摘要】
一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统及方法，适用于星孔推进剂药柱及装药进行纤维或者布带缠绕工艺过程中推进剂旋转动态应变测试。
技术介绍
[0002]星孔推进剂药柱在进行缠绕包覆过程中，必须对缠绕纤维施加一定的张力，以保证纤维缠绕层的成型质量，同时，缠绕纤维上的张力同样会施加给推进剂药柱，从而对推进剂药柱产生预应力，当预应力作用超过推进剂药柱本体的屈服强度时，推进剂药柱内部结构造成破坏，从而导致缠绕包覆产品结构失效，预应力的大小和张力相关，但由于纤维缠绕过程是一个旋转动态过程，而张力的测定并不位于纤维末端，纤维张力传导给药柱表面经历了多次摩擦，其真实值未知，再加上药柱旋转过程与纤维缠绕角等因素的综合作用，对准确掌握推进剂药柱受到的预应力造成了很大困难。
[0003]目前，对于星孔推进剂药柱在缠绕机上的动态缠绕包覆过程中的应变测试尚没有形成有效测试方法。面临的问题主要有以下两个方面：一个方面，常规应变传感器尺寸太大，对于圆柱形推进剂药面很难贴合，同时也会对纤维缠绕型面造成影响，偏离了产品的真实情况；另一方面，推进剂药柱缠绕包覆过程中转速超过100r/min，对于较高速旋转动态过程推进剂药柱应变采集信号的传递与储存没有相关测试方法。
[0004]此外，为防止缠绕层固化过程中出现固化胶受重力作用出现流挂等影响产品固化质量的问题，缠绕层固化过程通常保持低转速长时间旋转固化，缠绕层固化过程对推进剂药柱的固化收缩作用，目前未建立相关测试方法。
[0005]基于以上两个方面的应用需求，建立相关的应变测试方法，对于以纤维缠绕为主要制造方法的复合材料的工艺和材料制品性能研究具有重要意义。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统及方法，以获取推进剂药柱缠绕包覆过程和固化过程中推进剂药柱真实应变数据。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：
[0008]一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统，包括光纤、刻在光纤上的多个光纤传感器、光纤滑环和滑环固定工装；
[0009]所述光纤滑环包括同轴设置的定子端和转子端；
[0010]所述滑环固定工装包括固定管、套在固定管外的法兰盘、设在固定管端部内壁的固定环以及主轴；所述光纤滑环的定子端通过固定环安装在固定管内端部并与固定管同轴，光纤滑环的转子端伸出固定管端并与主轴同轴连接；
[0011]所述主轴能随转子端旋转并带动套在主轴上的药柱旋转，光纤能沿轴向设在药柱表面并从主轴侧壁的贯通槽伸入主轴中心通道并依次沿转子端中心通道、定子端中心通道
和固定管中心通道伸出。
[0012]本专利技术还包括如下技术特征：
[0013]具体的，所述光纤滑环的定子端包括一体式且同轴并中心通孔的端盖和管子，端盖的一侧为所述管子，端盖另一侧为安装面；在端盖的安装面设有多个定位槽，多个定位槽沿端盖边缘周向均布；端盖的安装面中心连接所述转子端。
[0014]具体的，所述固定环外壁紧贴固定管内壁，固定环和固定管上设有相对应的径向的螺钉孔，用以通过螺钉将固定环固定并锁紧在固定管上；
[0015]所述固定环套在所述端盖外且在固定环边缘设有多个能与所述定位槽相配合的定位凸起，以将光纤滑环与固定环周向固定。
[0016]具体的，所述转子端和主轴连接处设有相对应的径向的螺纹孔，以利用螺钉将转子端和主轴固定。
[0017]具体的，所述光纤传感器通过室温固化环氧树脂粘接在药柱设定位置。
[0018]具体的，在推进剂药柱缠绕包覆时的封头连接部位采用光纤铠装针管对光纤进行保护(光纤铠装针管预先穿入)。
[0019]具体的，所述法兰盘通过螺栓固定在机床端预留检修孔；在法兰盘上设有定位销孔，通过定位销实现法兰盘与设备对中。
[0020]具体的，所述光纤从固定管中心通道伸出后接入数据采集调制解调器，然后将数据传输给数据处理终端。
[0021]本专利技术还提供一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试方法，包括以下步骤：
[0022]步骤1，将光纤滑环的定子端固定在滑环固定工装上，将光纤滑环的转子端与主轴连接；
[0023]步骤2，将法兰盘与机床端预留检修孔通过螺栓连接，通过定位销实现法兰盘与设备对中；
[0024]步骤3，将固定管装入法兰盘内孔，通过U型止口配合；固定管伸出足够长度(以伸出机床卡盘为长度最小设计要求)，然后将光纤滑环定子端封装好的光纤穿过固定管，方向沿机床端箭头方向；通过固定环将光纤滑环定位在固定管内部，同时通过螺钉将固定环锁紧；
[0025]步骤4，将刻有光纤传感器的光纤布设在药柱表面，然后将安装好药柱的主轴向机床端推入直至机床卡盘正常卡住主轴(机床卡盘带动主轴旋转)位置，锁紧卡盘，将光纤滑环两端连接器(光纤滑环上的光纤分别位于转子和定子两端，均已经封装过，它通过连接器实现光纤传感器和测试系统的光纤相连)分别与光纤传感器和连接采集调制解调器连接器相连；连接完毕，系统具备测试启动条件。
[0026]本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：
[0027](1)本专利技术为固体推进剂药柱缠绕包覆的旋转过程的动态应变测试提供了可行的测试方法；(2)本专利技术提供的滑环固定工装设计具有通用性，在常规缠绕设备上均可以使用；(3)本专利技术采用光纤铠装针管形式对非封装光纤在较大曲率试件上使用形成了有效保护，从而实现裸光纤光栅传感器在缠绕试件上的测试应用，最大限度减小了整体铠装光纤光栅传感器尺寸对试件缠绕工艺及结构的影响。
附图说明
[0028]图1为本专利技术整体结构示意图；
[0029]图2为(a)本专利技术光纤滑环结构示意图，(b)光纤滑环的端盖结构示意图；
[0030]图3为本专利技术的滑环固定工装及光纤滑环安装示意图；
[0031]图4为(a)本专利技术法兰盘结构示意图，(b)法兰盘右视图；
[0032]图5为本专利技术固定管结构示意图；
[0033]图6为(a)本专利技术固定环结构示意图，(b)为固定环A-A剖面图，(c)为固定环B-B剖面图；
[0034]图7为本专利技术主轴结构示意图。
[0035]图8为本专利技术实测数据图。
[0036]图9为光纤布拉格光栅结构示意图。
[0037]图10为光纤光栅周期变化示意图。
[0038]图11为FBG传感网络复用的原理图。
[0039]图12为FBG传感测试系统原理图。
[0040]附图标号含义：
[0041]1.光纤，2.光纤传感器，3.光纤滑环，4.滑环固定工装，5.数据采集调制解调器，6.数据处理终端；
[0042]31.定子端，311.端盖，32.转子端，41.固定管，42.法兰盘，43.固定环，44.主轴，441.贯通槽。
具体实施方式
[0043本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统，其特征在于，包括光纤(1)、刻在光纤(1)上的多个光纤传感器(2)、光纤滑环(3)和滑环固定工装(4)；所述光纤滑环(3)包括同轴设置的定子端(31)和转子端(32)；所述滑环固定工装(4)包括固定管(41)、套在固定管(41)外的法兰盘(42)、设在固定管(41)端部内壁的固定环(43)以及主轴(44)；所述光纤滑环(3)的定子端(31)通过固定环(43)安装在固定管(41)内端部并与固定管(41)同轴，光纤滑环(3)的转子端(32)伸出固定管(41)端并与主轴(44)同轴连接；所述主轴(44)能随转子端(32)旋转并带动套在主轴(44)上的药柱旋转，光纤(1)能沿轴向设在药柱表面并从主轴侧壁的贯通槽(441)伸入主轴(44)中心通道并依次沿转子端(32)中心通道、定子端(31)中心通道和固定管(41)中心通道伸出。2.如权利要求1所述的推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统，其特征在于，所述光纤滑环(3)的定子端(31)包括一体式且同轴并中心通孔的端盖(311)和管子，端盖(311)的一侧为所述管子，端盖(311)另一侧为安装面；在端盖(311)的安装面设有多个定位槽，多个定位槽沿端盖(311)边缘周向均布；端盖(311)的安装面中心连接所述转子端(32)。3.如权利要求2所述的推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统，其特征在于，所述固定环(43)外壁紧贴固定管(41)内壁，固定环(43)和固定管(41)上设有相对应的径向的螺钉孔，用以通过螺钉将固定环(43)固定并锁紧在固定管(41)上；所述固定环(43)套在所述端盖(311)外且在固定环(43)边缘设有多个能与所述定位槽相配合的定位凸起，以将光纤滑环(3)与固定环(43)周向固定。4.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：舒慧明，李宏岩，李宝星，胡少青，朱佳佳，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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