[發明專利]一種固體火箭發動機復合殼體壁厚測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202010700666.3
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111927651B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 孟進;陳樹茂;麥玲;劉海嘉;姜維楊;趙楊;鄒曉慧;周雯;吳俊;趙亦東;張之翎
• 申請（專利權）人: 上海新力動力設備研究所
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96;F02K9/34
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

一種固體火箭發動機復合殼體壁厚測量裝置及方法，裝置底座上安裝軸向豎直平行的殼體定位柱和百分表安裝柱，托盤通過螺釘鎖定于殼體定位柱的任意位置處，殼體定位柱頂端安裝測量定位頭，百分表通過支架安裝于百分表安裝柱的頂端。測量前百分表與定位頭接觸調零，測量時將被測發動機殼體置于托盤上，通過調節托盤的上下位置確定發動機殼體的測量截面，通過旋轉發動機殼體獲取該測量截面的壁厚數據。本發明測量裝置適用于大長徑比筒狀結構、硬絕熱復合材質發動機復合殼體軸向和周向壁厚的連續測量，可準確判斷發動機復合殼體不同截面的壁厚是否符合變壁厚設計要求，定量評價絕熱層的成型質量，有效識別并分離缺陷產品，確保交付產品的工作可靠性。

技術領域

本發明涉及一種固體火箭發動機復合殼體壁厚測量裝置及方法，特別是一種大長徑比筒狀結構、變壁厚設計的硬絕熱復合材質固體火箭發動機復合殼體軸向和周向壁厚的連續測量裝置及方法，屬于測量技術領域。

背景技術

某系列型號固體火箭發動機殼體為薄壁細長管狀結構，由金屬殼體和非金屬絕熱層復合而成，金屬殼體由特種高強鋼經強力旋壓形成，非金屬絕熱層以鋇酚醛樹脂為基體、高硅氧玻璃布帶為增強材料，經纏繞和加壓熱固化后成型。發動機復合殼體最大直徑約為Φ70mm，長度約1000mm，在發動機工作過程中承受高溫高壓，根據發動機工作過程中的不同工況，采用了變壁厚設計，最大壁厚不大于4mm。復合殼體絕熱層成型質量直接決定其承受高溫高壓的能力，對發動機的工作可靠性有至關重要的影響。

發動機殼體非金屬絕熱層與金屬殼體在復合成型過程中易形成內表面的不平整和局部環向凹痕，環向凹痕過深對發動機的結構可靠性有成敗性的影響，因此壁厚測量是發動機殼體檢測的重要環節，是檢查發動機殼體不同截面壁厚是否符合設計指標要求、同一截面壁厚是否均勻一致的有效手段。

發動機復合殼體成型后非金屬絕熱層與金屬殼體合為一體，復合殼體壁厚測量包含了金屬殼體壁厚，金屬與非金屬材質不同，市場上廣泛采用的適用于單一材質的超聲波測厚儀不能解決發動機復合殼體的壁厚測量問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種固體火箭發動機復合殼體壁厚測量裝置及方法，解決大長徑比筒狀結構、變壁厚設計的硬絕熱復合材質發動機殼體軸向和周向壁厚連續測量的問題。

本發明的技術解決方案是：

一種固體火箭發動機復合殼體壁厚測量裝置，包括：裝置底座、殼體定位柱、百分表安裝柱、托盤、托盤螺釘、測量定位頭、百分表以及支架；

殼體定位柱和百分表安裝柱垂直安裝在裝置底座上，殼體定位柱和百分表安裝柱的軸向為豎直狀態且相互平行；托盤通過托盤螺釘鎖定于殼體定位柱的任意位置處，用于放置套在殼體定位柱上的發動機復合殼體；

殼體定位柱頂端安裝測量定位頭，百分表通過支架安裝于百分表安裝柱的頂端，用于測量固體火箭發動機復合殼體壁厚。

進一步的，所述殼體定位柱和百分表安裝柱通過底部臺階安裝于所述裝置底座上，根部焊接加固形成軸向豎直平行結構。

進一步的，所述殼體定位柱和百分表安裝柱均采用深盲孔結構。

進一步的，所述托盤采用沉槽結構，沉槽內徑與被測殼體頭部外徑尺寸相匹配，底部側面設置螺紋孔，該處通過安裝托盤螺釘將所述托盤鎖定于殼體定位柱軸向任意位置處。

進一步的，殼體定位柱外壁面沿軸向設置有多個定位槽，所述定位槽與預設的固定測量截面相匹配，且與測量定位頭和百分表測量頭形成的測量軸線平行；每個固定的待測截面對應一個定位槽。

進一步的，測量定位頭通過螺紋連接安裝于殼體定位柱頂端，且測量定位頭的測量中心線與殼體定位柱頂端中心線平行；測量定位頭兩端凸出于殼體定位柱外圓，尺寸可微調，與被測殼體內徑匹配。