[發(fā)明專利]一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼內(nèi)壁激光清洗裝置與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210435050.7
• 申請(qǐng)日: 2022-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN114850138A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊亮;曹良成;吳文杰;劉基權(quán);方淦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B08B7/00
• 分類號(hào): B08B7/00
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

1.一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼內(nèi)壁激光清洗裝置，其特征在于：該裝置包括激光系統(tǒng)(101)、可調(diào)焦旋轉(zhuǎn)激光清洗頭(102)、發(fā)動(dòng)機(jī)殼體支撐及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(103)、吸氣系統(tǒng)(104)和計(jì)算機(jī)軟件(18)；

所述激光系統(tǒng)(101)安裝在光學(xué)平臺(tái)(1)上，超快脈沖激光器(2)發(fā)出的激光束依次經(jīng)過能量調(diào)節(jié)器(3)、電子快門(4)及潛望鏡(5)后，進(jìn)入激光清洗頭(102)，整個(gè)傳輸光路上的激光束用激光傳輸防護(hù)管(6)籠罩，用于為殼體內(nèi)壁激光清洗提供能量源；

所述可變焦旋轉(zhuǎn)激光清洗頭(102)是將聚焦透鏡(8)固定在一維電動(dòng)移動(dòng)臺(tái)(9)上，并將其安裝在激光清洗頭伸縮桿(7)內(nèi)，然后將激光清洗頭伸縮桿(7)一端與中空旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10)的前端連接，將集成在一起的反射鏡(12)、觀察窗口(11)及激光出射窗口(13)與中空旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連，用于殼體內(nèi)激光束的變焦及旋轉(zhuǎn)掃描；

所述發(fā)動(dòng)機(jī)殼體支撐及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(103)是將固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(14)由電動(dòng)手抓一(15)和電動(dòng)手抓二(16)抓緊，并將其固定在電動(dòng)平移臺(tái)(17)上，用于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體支撐及運(yùn)動(dòng)；

所述吸氣系統(tǒng)(104)由一組吸氣導(dǎo)管(19)和粉塵過濾器(20)組成，吸氣導(dǎo)管(19)對(duì)稱分布于可調(diào)焦旋轉(zhuǎn)激光清洗頭(102)的四周，一端連接粉塵過濾器(20)，另一端伸入固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(14)內(nèi)部，用于清理激光清洗過程中產(chǎn)生的粉塵；

所述計(jì)算機(jī)軟件(18)包括工藝數(shù)據(jù)系統(tǒng)與工藝控制系統(tǒng)，工藝數(shù)據(jù)系統(tǒng)與工藝控制系統(tǒng)之間通過協(xié)議進(jìn)行溝通；工藝數(shù)據(jù)系統(tǒng)完成工藝參數(shù)的執(zhí)行和激光掃描任務(wù)規(guī)劃，并輸出工藝文件；工藝控制系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)輸入，通過工藝文件的輸入與解析，完成火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼內(nèi)壁激光清洗的執(zhí)行；

所述激光束經(jīng)激光系統(tǒng)(101)導(dǎo)入可調(diào)焦旋轉(zhuǎn)激光清洗頭(102)，然后激光束經(jīng)可調(diào)焦旋轉(zhuǎn)激光清洗頭(102)內(nèi)聚焦透鏡(8)的聚焦及反射鏡(12)反射后，聚焦光斑投射到固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(14)內(nèi)壁上，可調(diào)焦旋轉(zhuǎn)激光清洗頭(102)內(nèi)的中空旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10)帶動(dòng)后端的反射鏡(12)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光束在殼體內(nèi)360°旋轉(zhuǎn)掃描；通過計(jì)算機(jī)軟件(18)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體支撐及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(103)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)殼內(nèi)壁激光清洗。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼內(nèi)壁激光清洗裝置，其特征在于：所述可調(diào)焦旋轉(zhuǎn)激光清洗頭(102)和激光清洗頭伸縮桿(7)的中心線，與固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(14)的中軸線重合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼內(nèi)壁激光清洗裝置，其特征在于：所述超快脈沖激光器(2)的激光脈沖寬度小于10ps，脈沖重復(fù)頻率范圍為1KHz～10MHz，單脈沖激光能量大于1μJ，激光波長(zhǎng)范圍為260nm～1035nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼內(nèi)壁激光清洗裝置，其特征在于：所述能量調(diào)節(jié)器(3)的類型包括偏振型、吸收型和反射型，用于調(diào)節(jié)激光能量大小；

所述電子快門(4)用于控制調(diào)節(jié)激光脈沖數(shù)及激光輻照時(shí)間的控制。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼內(nèi)壁激光清洗裝置，其特征在于：所述潛望鏡(5)由上下兩個(gè)45°高反射率的反射鏡構(gòu)成，用于光束的拔高和轉(zhuǎn)向。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼內(nèi)壁激光清洗裝置，其特征在于：所述可調(diào)焦旋轉(zhuǎn)激光清洗頭(102)根據(jù)殼體的內(nèi)徑進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)焦，投射到殼體內(nèi)壁的光斑尺寸能夠通過編程調(diào)節(jié)，激光束根據(jù)編程實(shí)現(xiàn)360°自由旋轉(zhuǎn)掃描。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼內(nèi)壁激光清洗裝置，其特征在于：所述反射鏡(12)的角度范圍15°～45°，對(duì)應(yīng)出射的激光束角度范圍為90°～150°；

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(14)實(shí)現(xiàn)殼體運(yùn)動(dòng)的精度小于0.1mm，運(yùn)動(dòng)速度為1mm/s～100mm/s。