本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)及方法。該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)包括：調(diào)平座架和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置；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)；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；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；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；所述測(cè)量桿豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架上；所述調(diào)平座架與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。本發(fā)明專利技術(shù)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，且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)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)及方法。
技術(shù)介紹
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)?，F(xiàn)有的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線只是通過設(shè)計(jì)來確定，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。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)部開展。噴管軸線是不能直接測(cè)量，需要通過測(cè)量內(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，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)量將帶來較大誤差，測(cè)量本身帶來的誤差大于軸線實(shí)際的偏差，這樣的測(cè)量變得到?jīng)]有意義。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。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是：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)量誤差大的問題。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)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：調(diào)平座架和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置；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)；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；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；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；所述測(cè)量桿豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架上；所述調(diào)平座架與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。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；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?？蛇x地，所述調(diào)平座架包括第一軸承和第二軸承；所述測(cè)量桿包括轉(zhuǎn)軸桿和多個(gè)展桿；所述轉(zhuǎn)軸桿穿過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；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?？蛇x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?？蛇x地，所述調(diào)平座架的形狀為三角形?？蛇x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?？蛇x地，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)姿板和三根導(dǎo)向桿；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)；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。可選地，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；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(1)處于水平狀態(tài)。本專利技術(shù)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：獲取噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離；獲取測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度；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。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：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。本專利技術(shù)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。附圖說明通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本專利技術(shù)的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示 意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行任何限制，在附圖中：圖1示出了本專利技術(shù)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；圖2示出了發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了下調(diào)姿板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了調(diào)平座架的結(jié)構(gòu)示意圖；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；圖6示出了上調(diào)姿板的結(jié)構(gòu)示意圖；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；圖8示出了軸承安裝結(jié)構(gòu)示意圖；；圖9示出了測(cè)量桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10示出了測(cè)量桿與軸承的連接示意圖；圖11示出了激光位移傳感器的安裝示意圖；圖12示出了角度傳感器與調(diào)平座架的安裝示意圖；圖13示出了本專利技術(shù)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；圖14示出了角度傳感器測(cè)量的轉(zhuǎn)角-時(shí)間的示意圖；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；圖16示出了轉(zhuǎn)角-距離關(guān)系曲線和截圓的示意圖；圖17示出了四個(gè)截圓和噴管軸線的示意圖。圖1-圖12中：1調(diào)平座架、2旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置；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；21測(cè)量桿、22角度傳感器、23激光位移傳感器；211轉(zhuǎn)軸桿、212展桿；141第一上螺母、142第一下螺母； 131第二上螺母、132第二下螺母； 211’螺紋連接孔。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1示出了本專利技術(shù)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：調(diào)平座架1和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置2；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)； 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；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；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； 測(cè)量桿21豎直設(shè)置于調(diào)平座架上1；調(diào)平座架1與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。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。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)；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。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)。進(jìn)一步地，調(diào)平座架1包括第一軸承11和第二軸承12；測(cè)量桿21包括轉(zhuǎn)軸桿211和多個(gè)展桿212；轉(zhuǎn)軸桿211穿過第一軸承11和第二軸承12豎直設(shè)置于調(diào)平座架1上；多個(gè)激光位移傳感器23分別設(shè)置于多個(gè)展桿212上。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。 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)量問題和非接觸式測(cè)量問題。優(yōu)選本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括：調(diào)平座架(1)和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置(2)；所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置(2)包括測(cè)量桿(21)，所述測(cè)量桿(21)周向自轉(zhuǎn)；所述測(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)；所述多個(gè)激光位移傳感器(23)位于所述測(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；所述角度傳感器(22)位于所述測(cè)量桿(21)上，用于測(cè)量所述測(cè)量桿(21)的旋轉(zhuǎn)角度；所述測(cè)量桿(21)豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架上(1)；所述調(diào)平座架(1)與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括：調(diào)平座架(1)和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置(2)；所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置(2)包括測(cè)量桿(21)，所述測(cè)量桿(21)周向自轉(zhuǎn)；所述測(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)；所述多個(gè)激光位移傳感器(23)位于所述測(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；所述角度傳感器(22)位于所述測(cè)量桿(21)上，用于測(cè)量所述測(cè)量桿(21)的旋轉(zhuǎn)角度；所述測(cè)量桿(21)豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架上(1)；所述調(diào)平座架(1)與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包括信號(hào)記錄與處理器；所述信號(hào)記錄與處理器與所述角度傳感器(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。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)平座架(1)包括第一軸承(11)和第二軸承(12)；所述測(cè)量桿(21)包括轉(zhuǎn)軸桿(211)和多個(gè)展桿(212)；所述轉(zhuǎn)軸桿(211)穿過所述第一軸承(11)和所述第二軸承(12)豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架(1)上；所述多個(gè)激光位移傳感器(23)分別設(shè)置于所述多個(gè)展桿(212)上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述角度傳感器(22)位于所述轉(zhuǎn)軸桿(211)的底部，所述角度傳感器(22)的轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)軸桿(211)的軸心相連。5.根據(jù)權(quán)利...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖健，張永杰，張菩仁，韋冰峰，吳強(qiáng)，田亞平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京強(qiáng)度環(huán)境研究所，中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。