一种大口径长跨度输送管用补偿器

摘要

本发明涉及一种大口径长跨度输送管用补偿器，该补偿器包括在输送管两端的波纹管上对称分布的拉杆限位装置，拉杆限位装置包括卡块、垫块和拉杆，其中卡块通过凹槽与波纹管一侧的突起物配合进行固定，并且对称分布的两个卡块夹持在输送管上并通过第一光孔进行固定；垫块为近三角形结构，三个角上各有一个光孔，其中两个第四光孔与波纹管另一侧对接法兰上的两个螺栓孔相对应进行固定；拉杆的两端分别穿过卡块的第二光孔、垫块上的第三光孔借助锥面垫圈、球面垫圈、弹垫和螺母与卡块、垫块固定，本发明通过增加拉杆结构，实现了装配位移补偿，避免了输送管上发动机端波纹管飞行时疲劳破坏，并简化了结构设计，增强了可靠性。

说明书

技术领域

本发明属于运载火箭技术领域，涉及一种运载火箭输送管路大口径的补偿 器，特别是涉及一种运载火箭大口径长跨度输送管用补偿器。

背景技术

载人航天运载火箭输送管长度增加后，全长约5.8m，质量增大，该段输送 管前后各有一个波纹管，中间并没有固定支撑，在随机振动条件下的下端波纹 管疲劳性能下降可能出现疲劳破坏，该波纹管在装配时需满足轴向、径向补偿 要求，在飞行时还需要补偿发动机工作引起的机架变形，若重新设计波纹管， 需要一定的研制周期并且要试验验证考核；若对现有贮箱结构提出增加输送管 固定结构，一个是贮箱设计难度大，另一个是研制周期长，需试验验证。因此 一种运载火箭大口径长跨度输送管用的补偿器结构的研制成为迫切的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种大口径长跨度输送 管用补偿器，该补偿器通过增加拉杆结构，实现了装配位移补偿，避免了输送 管上发动机端波纹管飞行时疲劳破坏，并简化了结构设计，增强了可靠性。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种大口径长跨度输送管用补偿器，其特征在于包括在输送管两端的波纹 管上对称分布的拉杆限位装置，所述拉杆限位装置包括卡块、垫块和拉杆，其 中卡块为带凹槽的半圆形结构，在半圆形结构两端向外延伸的两个耳部上各开 有第一光孔、中部向外延伸的耳部上开有第二光孔，卡块通过凹槽与波纹管一 侧的突起物配合进行固定，并且对称分布的两个卡块夹持在输送管上并通过第 一光孔进行固定；垫块为近三角形结构，三个角上各有一个光孔，其中两个第 四光孔与波纹管另一侧法兰上的两个螺栓孔相对应进行固定；拉杆的一端穿过 卡块的第二光孔与卡块固定，拉杆的另一端穿过垫块上的第三光孔与垫块固定。

在上述大口径长跨度输送管用补偿器中，螺栓分别穿过两个卡块的第一光 孔，并通过平垫圈、弹垫和螺母将两个卡块固定在一起。

在上述大口径长跨度输送管用补偿器中，拉杆的两端均为螺纹结构，且两 端螺纹的长度均不小于拉杆长度的1/3。

在上述大口径长跨度输送管用补偿器中，拉杆中间的圆柱体车成四面体， 以便于装配时扳手固定。

在上述大口径长跨度输送管用补偿器中，拉杆的一端穿过卡块的第二光孔， 并在第二光孔的两侧分别依次借助锥面垫圈、球面垫圈、弹垫和螺母与卡块固 定连接；拉杆的另一端穿过垫块的第三光孔，并在第三光孔的两侧分别依次借 助锥面垫圈、球面垫圈、弹垫和螺母与垫块固定连接。

在上述大口径长跨度输送管用补偿器中，卡块、垫块和拉杆的材料均为不 锈钢材料，不锈钢材料为1Cr18Ni9Ti。

在上述大口径长跨度输送管用补偿器中，近三角形垫块的三处边角进行了 圆滑处理，且与输送管接近的部位做成弧形，避免了结构间的干涉磕碰。

在上述大口径长跨度输送管用补偿器中，垫块的厚度不小于15mm。

在上述大口径长跨度输送管用补偿器中，卡块的厚度不小于30mm。

在上述大口径长跨度输送管用补偿器中，垫块的两个第四光孔与波纹管另 一侧法兰上的两个螺栓孔通过螺栓、平垫圈和螺母安装固定。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明输送管用补偿器增加对称分布的拉杆结构不影响原波纹管总装时 轴向、径向位移补偿，波纹管地面装配补偿轴向要求时可通过拉杆上的螺母进 行调节，当波纹管地面装配补偿径向要求时可通过拉杆上的锥面垫圈、球面垫 圈进行调节，飞行时的结构载荷由拉杆结构承受，避免了输送管上发动机端波 纹管飞行时疲劳破坏；

(2)本发明输送管用补偿器利用原输送管连接环上的突起物，设计卡块结 构进行相应配合，垫块结构设计则充分利用原输送管法兰连接处的2个螺栓孔 结构位置及尺寸，仅更换加长螺栓即可使用，简化了结构设计，并避免了贮箱 结构的改动及由此引起的试验、分析工作；

(3)本发明输送管用补偿器中的卡块、垫块和拉杆均为不锈钢材料制成， 优选1Cr18Ni9Ti，且对垫块与卡块的厚度进行了优选，使得整个拉杆结构具有 较好的结构强度、刚度；

(4)本发明输送管用补偿器中垫块外形为三角形，对3处边角进行了圆 滑处理，与输送管接近部位做成了弧形，既避免了结构间的干涉磕碰，同时也 减少了结构件质量，此外拉杆的质量也较小，对全箭质量影响很小；

(5)本发明输送管用补偿器中拉杆的两端螺纹有效长度不小于拉杆总长度 的1/3，可保证波纹管进行大范围调节；此外拉杆中间的圆柱体车成四面体， 便于装配时扳手固定；

(6)本发明输送管用补偿器通过地面鉴定量级振动试验，表明增加的拉杆 结构完好未破坏，增加的拉杆结构对助推器结构总装装配工序无影响，增加的 拉杆结构对助推器输送管路POGO无影响；

(7)本发明输送管用补偿器中增加的拉杆结构简单，操作方便，可靠性强。

附图说明

图1为本发明输送管用补偿器结构外形图；

图2为本发明输送管用补偿器二维主视图；

图3为本发明输送管用补偿器二维局部A放大图；

图4为本发明输送管用补偿器二维俯视图；

图5为本发明输送管用补偿器结构剖面图；

图6为本发明输送管用补偿器中卡块结构示意图；

图7为本发明输送管用补偿器中卡块结构剖面图；

图8为本发明输送管用补偿器中垫块结构示意图；

图9为本发明输送管用补偿器中垫块侧视图；

图10为本发明实施例中卡块尺寸图1；

图11为本发明实施例中卡块尺寸图2；

图12为本发明实施例中垫块尺寸图1；

图13为本发明实施例中垫块尺寸图2。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

助推氧输送管轴向长约5800mm，径向长约470mm，输送管1前后各有1 个波纹管20，如图1所示为本发明输送管用补偿器结构外形图，其中补偿器为 波纹管20上对称分布的拉杆限位装置，如图1所示，拉杆限位装置包括卡块6、 垫块7和拉杆8。

如图6所示为本发明输送管用补偿器中卡块结构示意图，图7为本发明输 送管用补偿器中卡块结构剖面图，卡块6为带凹槽30的半圆形结构，在半圆 形结构两端向外延伸的耳部各开有一个第一光孔25、中部向外延伸的耳部开有 第二光孔24。如图2所示为本发明输送管用补偿器二维主视图，图5所示为本 发明输送管用补偿器结构剖面图，利用原输送管1的波纹管20左端连接环上 的突起物23，使卡块6通过凹槽30与之过渡配合，对卡块6的配合尺寸及公 差提出较高要求，对称分布的两个卡块6夹持在输送管1上并通过第一光孔25 进行固定，第一光孔25的尺寸为螺栓9分别穿过两个卡块6的第一 光孔25，并通过平垫圈13、弹垫4和M10螺母11将两个卡块6固定在一起， 尺寸为的第二光孔24用于卡块6与拉杆8的连接。卡块6材料为不 锈钢1Cr18Ni9Ti，厚度不小于30mm，保证了结构件具有一定的强度和刚度。

如图8所示为本发明输送管用补偿器中垫块结构示意图，图9所示为本发 明输送管用补偿器中垫块侧视图，垫块7外形为近三角形(由于对三角形垫块 7的三处边角进行了圆滑处理，且与输送管1接近的部位做成弧形，因此垫块 7的外形用近三角形表示)，三个角上各有一个光孔，包括两个第四光孔27， 尺寸为与对接法兰22上的螺栓孔尺寸对应，通过增加原螺栓10长 度，用M10螺母11、平垫圈13安装固定，如图4所示为本发明输送管用补偿 器二维俯视图，垫块7上的的第三光孔26用于安装拉杆8。垫块7材 料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，厚度不小于15mm，保证了结构件具有一定的强度和 刚度。垫块7的3处边角进行了圆滑处理，与输送管1接近部位做成了弧形， 既避免了结构间的干涉磕碰，同时也减少了结构件质量。

拉杆8长约300mm，材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，螺纹规格M12×1.5，两 端螺纹有效长度不小于120mm，可保证波纹管20进行大范围调节。拉杆8中 间的圆柱体车成四面体21，便于装配时扳手固定。拉杆8与卡块6、垫块7的 连接方式相同，如图2所示，图3所示为本发明输送管用补偿器二维局部A放 大图，拉杆8的一端穿过卡块6的第二光孔24，并在第二光孔24的两侧分别 依次借助锥面垫圈3、球面垫圈2、弹垫5和M12螺母12与卡块6固定连接，； 拉杆8的另一端穿过垫块7的第三光孔26，并在第三光孔26的两侧分别依次 借助锥面垫圈3、球面垫圈2、弹垫5和M12螺母12与垫块7固定连接，其 中采用的球面垫圈2、锥面垫圈3可补偿总装时的轴向和径向位移。

波纹管一般为压缩状态，待输送管安装后依据实际位移尺寸可分别向内调 节拉杆8上的球面垫圈2、锥面垫圈3、弹垫5、M12螺母12，拉杆8结构调 整到位后保持此状态，飞行时的结构载荷由拉杆结构承受，避免了波纹管的疲 劳破坏。

本发明拉杆限位的补偿器结构，作用一是波纹管20地面装配补偿轴向要 求时可通过拉杆8上的螺母12进行调节。作用二是当波纹管20地面装配补偿 径向要求时可通过拉杆8上的锥面垫圈3、球面垫圈2进行调节。作用三是飞 行时限制下端波纹管20轴向、径向变形以提高该波纹管20的随机振动疲劳性 能，飞行时发动机工作引起的机架变形由前端波纹管承担。

如图10、11给出本发明实施例中卡块详细尺寸图，图12、13给出本发明 实施例中垫块详细尺寸图1。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技 术。