径向推力采集机构、推力矢量测量装置及方法制造方法及图纸

本申请涉及火箭技术领域，尤其是涉及一种径向推力采集机构、推力矢量测量装置及方法。该径向推力采集机构包括第一定架、第一动架、滑轮以及径向拉压力传感器；第一动架设置于第一定架的安装孔内，并形成环形间隔；环形的第一动架内形成预定圆筒区域，至少三个滑轮与第一动架连接并绕预定圆筒区域设置，且滑动方向为轴向，以将待测部件夹持于预定圆筒区域；径向拉压力传感器能够径向应变，径向拉压力传感器连接第一定架与第一动架，以使第一动架能径向移动。该推力矢量测量装置包括该径向推力采集机构。该推力矢量测量采用该推力矢量测量装置。该径向推力采集机构、推力矢量测量装置及方法，实现了径向推力单独测量以及发动机合推力方向测量。力方向测量。力方向测量。

【技术实现步骤摘要】
径向推力采集机构、推力矢量测量装置及方法


[0001]本申请涉及火箭
，尤其是涉及一种径向推力采集机构、推力矢量测量装置及方法。

技术介绍

[0002]在液体火箭发动机推力测量领域，要实现发动机推力的矢量测量(即同时测量推力大小与推力方向)，常需要使用到六分力传感器。六分力传感器能实现单点多方向的力的测量，通过多个传感器组合使用可实现矢量测量效果，但六分力传感器需要定制、通用性差、容易损坏。
[0003]使用拉压力传感器进行推力测量时，目前只能实现轴向测量，但是不能实现径向测量，也不能获取发动机的合推力的方向信息。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种径向推力采集机构、推力矢量测量装置及方法，以在一定程度上解决现有技术中存在的不能实现径向测量，也不能获取发动机的合推力的方向信息的技术问题。
[0005]本申请提供了一种径向推力采集机构，包括第一定架、第一动架、滑轮以及径向拉压力传感器；
[0006]所述第一定架开设有安装孔，所述第一动架设置于所述安装孔内，所述安装孔的孔壁与所述第一动架之间形成沿所述预定圆筒区域的径向的环形间隔；
[0007]所述第一动架呈环形，所述第一动架的内部空间形成预定圆筒区域，至少三个所述滑轮分别与所述第一动架相连接并绕所述预定圆筒区域设置，每个所述滑轮的滑动方向与所述预定圆筒区域的轴向相平行，至少三个所述滑轮能够将待测部件夹持并限位于所述预定圆筒区域；
[0008]所述径向拉压力传感器具有与所述预定圆筒区域的径向相平行的应变方向，所述径向拉压力传感器连接于所述第一定架与所述第一动架之间，以使所述第一动架能够在所述待测部件的带动下相对于所述第一定架产生沿所述预定圆筒区域的径向的位移。
[0009]在上述技术方案中，进一步地，所述径向拉压力传感器的数量为至少三个，至少三个所述径向拉压力传感器沿所述预定圆筒区域的周向间隔排布。
[0010]在上述技术方案中，进一步地，所述径向拉压力传感器与所述第一定架相螺接，且所述径向拉压力传感器与所述第一定架的外表面的连接处以及内表面的连接处均螺接有固定螺母；
[0011]所述滑轮包括滑轮架和枢接于所述滑轮架的滑轮本体，所述滑轮架与所述第一动架相螺接，且所述滑轮架与所述第一动架的外表面的连接处以及内表面的连接处均螺接有固定螺母。
[0012]本申请还提供了一种推力矢量测量装置，用于对火箭发动机的推力进行矢量测
量，所述火箭发动机包括沿其自身轴向顺次排布的头部、身部和尾部；
[0013]所述火箭发动机推力矢量测量装置包括工作平台、轴向推力采集机构以及至少一个如上述任一技术方案所述的径向推力采集机构；
[0014]所述径向推力采集机构设置于所述工作平台，所述径向推力采集机构的预定圆筒区域用于以同轴的方式容纳所述火箭发动机的一端；
[0015]所述轴向推力采集机构包括第二定架、第二动架和轴向拉压力传感器，所述第二定架立设于所述工作平台，所述第二动架呈板状并与所述第二定架沿所述预定圆筒区域的轴向间隔设置，所述第二动架用于与所述火箭发动机的另一端相连接；
[0016]所述轴向拉压力传感器具有沿所述预定圆筒区域的轴向的应变方向，所述轴向拉压力传感器连接于所述第二定架与所述第二动架之间，以使所述第二动架相对于所述第二定架能够产生沿所述预定圆筒区域的轴向的位移。
[0017]在上述任一技术方案中，进一步地，所述径向推力采集机构的数量为两个，两个所述径向推力采集机构分别为第一径向推力采集机构和第二径向推力采集机构；
[0018]所述第一径向推力采集机构的预定圆筒区域用于以同轴的方式容纳所述火箭发动机的身部；
[0019]所述第二径向推力采集机构与所述第一径向推力采集机构并排间隔设置，所述第二径向推力采集机构的所述预定圆筒区域用于以同轴的方式容纳所述火箭发动机的头部；
[0020]所述轴向推力采集机构还包括弹性预紧件，所述弹性预紧件包括固定部和弹性部，所述固定部与所述第二动架相连接，所述弹性部的长度方向的两端分别为第一端和第二端，所述第一端与所述第二定架相抵接，所述第二端与所述固定部可调节地连接，以使所述弹性预紧件的长度可调。
[0021]在上述任一技术方案中，进一步地，所述工作平台设置有多个插槽，多个所述插槽沿所述预定圆筒区域的轴向顺次间隔排布，所述径向推力采集机构的第一定架可拆卸地插接于任一个所述插槽内；
[0022]所述轴向推力采集机构包括两个所述轴向拉压力传感器，沿所述预定圆筒区域的径向，两个所述轴向拉压力传感器与所述预定圆筒区域的轴线之间的距离相等。
[0023]本申请还提供了一种推力矢量测量方法，采用上述任一技术方案所述的推力矢量测量装置对火箭发动机的推力进行测量，所述推力矢量测量方法包括以下步骤：
[0024]以所述轴向推力采集机构的中心为坐标原点，建立三维笛卡尔坐标系，所述三维笛卡尔坐标系的z轴与所述预定圆筒区域的轴线共线，所述三维笛卡尔坐标系的y轴与所述工作平台高度方向相一致，所述三维笛卡尔坐标系的x轴与所述y轴和所述z轴均垂直；
[0025]获取每个所述径向拉压力传感器测得的径向拉压力，获取每个所述轴向拉压力传感器测得的轴向拉压力；
[0026]根据所述径向拉压力和所述轴向拉压力，计算发动机推力。
[0027]在上述任一技术方案中，进一步地，所述计算发动机推力的步骤具体包括以下步骤：
[0028]计算发动机推力以x轴为转轴的力矩，计算发动机推力以y轴为转轴的力矩；
[0029]计算外力以x轴为转轴的力矩，计算外力以y轴为转轴的力矩；
[0030]根据发动机推力力矩与外力力矩相平衡的原则，求解所述发动机推力的偏心距与
偏心辐角。
[0031]在上述任一技术方案中，进一步地，所述径向推力采集机构的数量为两个，两个所述径向推力采集机构均包括三个所述径向拉压力传感器，多个所述径向拉压力传感器沿所述预定圆筒区域的周向均匀排布，且一个所述径向拉压力传感器的应变方向与y轴平行，一个所述径向拉压力传感器的应变方向相对于x轴向背离于y轴的方向偏转30
°
；
[0032]所述轴向推力采集机构包括两个轴向拉压力传感器；
[0033]计算得到的发动机推力F以及所述发动机推力F沿x轴的分量、y轴的分量和z轴的分量(F
x
、F
y
、F
z
)为：
[0034][0035]其中，F
r1
、F
r2
和F
r3
分别为第一径向推力采集机构的三个径向拉压力传感器采集到的数据，F
r4
、F
r5
和F
r6
分别为第二径向推力采集机构的三个径向拉压力传感器采集到的数据，F
z1
和F
z2
为所述轴向推力采集机构的两个所述轴向拉压力传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种径向推力采集机构，其特征在于，包括第一定架、第一动架、滑轮以及径向拉压力传感器；所述第一定架开设有安装孔，所述第一动架呈环形，所述第一动架的内部空间形成预定圆筒区域，所述第一动架设置于所述安装孔内，所述安装孔的孔壁与所述第一动架之间形成沿所述预定圆筒区域的径向的环形间隔；至少三个所述滑轮分别与所述第一动架相连接并绕所述预定圆筒区域设置，每个所述滑轮的滑动方向与所述预定圆筒区域的轴向相平行，至少三个所述滑轮能够将待测部件夹持并限位于所述预定圆筒区域；所述径向拉压力传感器具有与所述预定圆筒区域的径向相平行的应变方向，所述径向拉压力传感器连接于所述第一定架与所述第一动架之间，以使所述第一动架能够在所述待测部件的带动下相对于所述第一定架产生沿所述预定圆筒区域的径向的位移。2.根据权利要求1所述的径向推力采集机构，其特征在于，所述径向拉压力传感器的数量为至少三个，至少三个所述径向拉压力传感器沿所述预定圆筒区域的周向间隔排布。3.根据权利要求1所述的径向推力采集机构，其特征在于，所述径向拉压力传感器与所述第一定架相螺接，且所述径向拉压力传感器与所述第一定架的外表面的连接处以及内表面的连接处均螺接有固定螺母；所述滑轮包括滑轮架和枢接于所述滑轮架的滑轮本体，所述滑轮架与所述第一动架相螺接，且所述滑轮架与所述第一动架的外表面的连接处以及内表面的连接处均螺接有固定螺母。4.一种推力矢量测量装置，其特征在于，用于对火箭发动机的推力进行矢量测量，所述火箭发动机包括沿其自身轴向顺次排布的头部、身部和尾部；所述火箭发动机推力矢量测量装置包括工作平台、轴向推力采集机构以及至少一个如权利要求1至3中任一项所述的径向推力采集机构；所述径向推力采集机构设置于所述工作平台，所述径向推力采集机构的预定圆筒区域用于以同轴的方式容纳所述火箭发动机的一端；所述轴向推力采集机构包括第二定架、第二动架和轴向拉压力传感器，所述第二定架立设于所述工作平台，所述第二动架呈板状并与所述第二定架沿所述预定圆筒区域的轴向间隔设置，所述第二动架用于与所述火箭发动机的另一端相连接；所述轴向拉压力传感器具有沿所述预定圆筒区域的轴向的应变方向，所述轴向拉压力传感器连接于所述第二定架与所述第二动架之间，以使所述第二动架相对于所述第二定架能够产生沿所述预定圆筒区域的轴向的位移。5.根据权利要求4所述的推力矢量测量装置，其特征在于，所述径向推力采集机构的数量为两个，两个所述径向推力采集机构分别为第一径向推力采集机构和第二径向推力采集机构；所述第一径向推力采集机构的预定圆筒区域用于以同轴的方式容纳所述火箭发动机的身部；所述第二径向推力采集机构与所述第一径向推力采集机构并排间隔设置，所述第二径向推力采集机构的所述预定圆筒区域用于以同轴的方式容纳所述火箭发动机的头部；所述轴向推力采集机构还包括弹性预紧件，所述弹性预紧件包括固定部和弹性部，所
述固定部与所述第二动架相连接，所述弹性部的长度方向的两端分别为第一端和第二端，所述第一端与所述第二定架相抵接，所述第二端与所述固定部可调节地连接，以使所述弹性预紧件的长度可调。6.根据权利要求4所述的推力矢量测量装置，其特征在于，所述工作平台设置有多个插槽，多个所述插槽沿所述预定圆筒区域的轴向顺次间隔排布，所述径向推力采集机构的第一定架可拆卸地插接于任一个所述插槽内；所述轴向推力采集机构还包括两个所述轴向拉压力传感器，沿所述预定圆筒区域的径向，两个所述轴向拉压力传感器与所述预定圆筒区域的轴线之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞南嘉，龚昊杰，周闯，安山，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：