發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及力學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線作為發(fā)動(dòng)機(jī)的推力線，為發(fā)動(dòng)機(jī)合成推力的作用線。動(dòng)力系統(tǒng)中的噴管軸線特別是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線需要準(zhǔn)確設(shè)計(jì)。現(xiàn)有的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線只是通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)確定，其前提是加工誤差較小，成形后噴管變形較小。真實(shí)的軸線與設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差需要通過(guò)測(cè)量去發(fā)現(xiàn)。但使用常規(guī)測(cè)量方法，采用測(cè)量工具接觸測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線有較大困難。
[0003]軸線在噴管內(nèi)部，由噴管內(nèi)部形狀決定，噴管外部一般有凸起物，因而軸線測(cè)量需要在噴管內(nèi)部開(kāi)展。噴管軸線是不能直接測(cè)量，需要通過(guò)測(cè)量?jī)?nèi)壁各個(gè)截圓，由截圓計(jì)算得到的圓心，連接各截圓的圓心得到噴管軸線。把噴管內(nèi)壁各個(gè)截圓測(cè)量出來(lái)，內(nèi)部截圓可能是橢圓，測(cè)量點(diǎn)需要較多，才能準(zhǔn)確的得出圓心位置。但在常規(guī)測(cè)量中不容易保證在內(nèi)部同一截圓上測(cè)量，由于噴管為類似錐形，在不同一截圓測(cè)量將帶來(lái)較大誤差，測(cè)量本身帶來(lái)的誤差大于軸線實(shí)際的偏差，這樣的測(cè)量變得到?jīng)]有意義。
[0004]發(fā)動(dòng)機(jī)噴管特別是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管價(jià)格昂貴，嚴(yán)禁磕碰，常規(guī)測(cè)量中需要使用測(cè)量工具接觸到噴管內(nèi)壁，難免會(huì)磕碰或劃傷內(nèi)壁，造成損失。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:現(xiàn)有的接觸式噴管軸線的測(cè)量方法會(huì)對(duì)噴管內(nèi)壁造成損害且測(cè)量誤差大的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型一方面提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)包括:
[0007]調(diào)平座架和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置；
[0008]所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置包括測(cè)量桿，所述測(cè)量桿周向自轉(zhuǎn)；
[0009]所述測(cè)量桿上設(shè)有角度傳感器和多個(gè)激光位移傳感器；
[0010]所述多個(gè)激光位移傳感器位于所述測(cè)量桿的不同高度上，用于測(cè)量噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離；
[0011 ]所述角度傳感器位于所述測(cè)量桿上，用于測(cè)量所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度；
[0012]所述測(cè)量桿豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架上；
[0013]所述調(diào)平座架與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。
[0014]可選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)還包括信號(hào)記錄與處理器；
[0015]所述信號(hào)記錄與處理器與所述角度傳感器和多個(gè)激光位移傳感器相連，用于根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取所述噴管的軸線。
[0016]可選地，所述調(diào)平座架包括第一軸承和第二軸承；
[0017]所述測(cè)量桿包括轉(zhuǎn)軸桿和多個(gè)展桿；
[0018]所述轉(zhuǎn)軸桿穿過(guò)所述第一軸承和所述第二軸承豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架上；
[0019]所述多個(gè)激光位移傳感器分別設(shè)置于所述多個(gè)展桿上。
[0020]可選地，所述角度傳感器位于所述轉(zhuǎn)軸桿的底部，所述角度傳感器的轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)軸桿的軸心相連。
[0021]可選地，所述調(diào)平座架的形狀為三角形。
[0022]可選地，所述測(cè)量桿位于發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)的預(yù)定中心軸線上。
[0023]可選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)還包括:
[0024]三個(gè)上調(diào)姿板和三根導(dǎo)向桿；
[0025]所述上調(diào)姿板設(shè)置于所述調(diào)平座架上，用于與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸，調(diào)節(jié)噴口處于水平狀態(tài)；
[0026]所述三根導(dǎo)向桿分別豎直設(shè)置在所述三個(gè)上調(diào)姿板遠(yuǎn)離所述測(cè)量桿的位置上，以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的放置起導(dǎo)向作用。
[0027]可選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)還包括:
[0028]三個(gè)下調(diào)姿板；
[0029]所述三個(gè)下調(diào)姿板設(shè)置于所述調(diào)平座架的底部，用于調(diào)節(jié)調(diào)平座架(I)自身處于水平狀態(tài)。
[0030]本實(shí)用新型另一方面提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量方法，該方法包括:
[0031]獲取噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離；
[0032]獲取測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度；
[0033]根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取多個(gè)截圓的圓心，連接各截圓圓心獲得發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線。
[0034]可選地，所述根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取多個(gè)截圓的圓心，包括:
[0035]采用最小二乘擬合法對(duì)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行擬合，獲取多個(gè)截圓的圓心。
[0036]本實(shí)用新型提出的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的非接觸式測(cè)量，避免了接觸式測(cè)量對(duì)噴管內(nèi)壁造成的損壞，通過(guò)多個(gè)激光位移傳感器獲取發(fā)動(dòng)機(jī)噴管內(nèi)壁的多個(gè)截圓的徑向距離，通過(guò)角度傳感器獲取測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)多個(gè)截圓的徑向距離和測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取噴管的軸線，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0037]通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0038]圖1示出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2示出了發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3示出了下調(diào)姿板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖4示出了調(diào)平座架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖5示出了下調(diào)姿板與調(diào)平座架對(duì)接安裝的示意圖；
[0043]圖6示出了上調(diào)姿板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖7示出了導(dǎo)向桿、上調(diào)姿板與調(diào)平座架的安裝示意圖；
[0045]圖8示出了軸承安裝結(jié)構(gòu)示意圖；；
[0046]圖9示出了測(cè)量桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖10示出了測(cè)量桿與軸承的連接示意圖；
[0048]圖11示出了激光位移傳感器的安裝示意圖；
[0049]圖12示出了角度傳感器與調(diào)平座架的安裝示意圖；
[0050]圖13示出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量方法的流程示意圖；
[0051]圖14示出了角度傳感器測(cè)量的轉(zhuǎn)角-時(shí)間的示意圖；
[0052]圖15示出了激光位移傳感器測(cè)量的距離-時(shí)間的示意圖；
[0053]圖16示出了轉(zhuǎn)角-距離關(guān)系曲線和截圓的示意圖；
[0054]圖17示出了四個(gè)截圓和噴管軸線的示意圖。
[0055]圖1-圖 12 中:
[0056]I調(diào)平座架、2旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置；
[0057]11第一軸承、12第二軸承、13上調(diào)姿板、14下調(diào)姿板、15導(dǎo)向桿；
[0058]21測(cè)量桿、22角度傳感器、23激光位移傳感器；
[0059]211轉(zhuǎn)軸桿、212展桿；
[0060]141第一上螺母、142第一下螺母；
[0061]131第二上螺母、132第二下螺母；
[0062]211’螺紋連接孔。
【具體實(shí)施方式】
[0063]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0064]圖1示出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1-圖12所示，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)包括:
[0065]調(diào)平座架I和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置2;
[0066]旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置2包括測(cè)量桿21，測(cè)量桿21周向自轉(zhuǎn)；
[0067]測(cè)量桿21上設(shè)有角度傳感器22和多個(gè)激光位移傳感器23;
[0068]多個(gè)激光位移傳感器23位于測(cè)量桿21的不同高度上，用于測(cè)量噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離；
[0069]角度傳感器22位于測(cè)量桿21上，用于測(cè)量測(cè)量桿21的旋轉(zhuǎn)角度；
[0070]測(cè)量桿21豎直設(shè)置于調(diào)平座架I上；
[0071]調(diào)平座架I與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。
[0072]本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的非接觸式測(cè)量，避免了接觸式測(cè)量對(duì)噴管內(nèi)壁造成的損壞，通過(guò)多個(gè)激光位移傳感器獲取發(fā)動(dòng)機(jī)噴管內(nèi)壁的多個(gè)截圓的徑向距離，通過(guò)角度傳感器獲取測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)多個(gè)截圓的徑向距離和測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取噴管的軸線，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。
[0073]在一種可選的實(shí)施方式中，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線測(cè)量系統(tǒng)還包括信號(hào)記錄與處理器(圖中未示出)；
[0074]信號(hào)記錄與處理器與角度傳感器22和多個(gè)激光位移傳感器23相連，用于根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿21的旋轉(zhuǎn)角度獲取所述噴管的軸線。
[0075]在實(shí)際應(yīng)用中，使用兩臺(tái)供電電源分別給激光位移傳感器和角度傳感器供電，使用一臺(tái)信號(hào)記錄器記錄激光位移和角度信號(hào)。
[0076]進(jìn)一步地，調(diào)平座架I包括第一軸承11和第二軸承12;
[0077]測(cè)量桿21包括轉(zhuǎn)軸桿211和多個(gè)展桿212;
[0078]轉(zhuǎn)軸桿211穿過(guò)第一軸承11和第二軸承12豎直設(shè)置于調(diào)平座架I上；
[0079]多個(gè)激光位移傳感器23分別設(shè)置于多個(gè)展桿212上。
[0080]進(jìn)一步地，角度傳感器22位于轉(zhuǎn)軸桿211的底部，角度傳感器22的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸桿211的軸心相連。
[0081]本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)解決了噴管內(nèi)部同一截圓連續(xù)多點(diǎn)測(cè)量問(wèn)題和非接觸式測(cè)量問(wèn)題。
[0082]優(yōu)選地，調(diào)平座架I的形狀為三角形。測(cè)量桿21位于發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)的預(yù)定中心軸線上。
[0083]該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)還包括:三個(gè)上調(diào)姿板13和三根導(dǎo)向桿15;
[0084]上調(diào)姿板13設(shè)置于調(diào)平座架I上，用于與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸，調(diào)節(jié)噴口處于水平狀態(tài)；
[0085]三根導(dǎo)向桿15分別豎直設(shè)置在三個(gè)上調(diào)姿板13遠(yuǎn)離所述測(cè)量桿21的位置上，以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的放置起導(dǎo)向作用。
[0086]該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)還包括:三個(gè)下調(diào)姿板(14);
[0087]所述三個(gè)下調(diào)姿板(14)設(shè)置于所述調(diào)平座架(I)的底部，用于調(diào)節(jié)調(diào)平座架(I)自身處于水平狀態(tài)。
[0088]在實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)量桿由一根轉(zhuǎn)軸桿和若干展桿垂直焊接而成，轉(zhuǎn)軸桿通過(guò)套接軸承安放在調(diào)平座架上，測(cè)量桿繞軸承可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，展桿端部安裝激光位移傳感器，轉(zhuǎn)軸桿下端連接角度傳感器。下調(diào)姿板用于調(diào)整整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)處于水平狀態(tài)。上調(diào)姿板用于安放發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口，并調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)噴管(如圖2所示)的噴口平面處于水平狀態(tài)。導(dǎo)向桿用于發(fā)動(dòng)機(jī)噴管與上調(diào)姿板對(duì)接時(shí)起導(dǎo)向作用。
[0089]下調(diào)姿板14(如圖3所示)的螺桿穿過(guò)調(diào)平座架I底座(如圖4所示)通孔，使用第一上螺母141、第二下螺母142夾持固定