阅读说明：本技术 一种安全去除固体火箭发动机喷管堵片的装置和方法 (Device and method for safely removing solid rocket engine nozzle blocking piece ) 是由 朱麟鹏 赵云 李阳 彭吉云 杜秋丽 李彦丽 于 2020-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种安全去除固体火箭发动机喷管堵片的装置和使用方法,通过采用螺杆传动原理,并搭载缓冲弹簧部件,构建起一套便携式手动打孔作业装置,可以实现操作人员在发动机喷管堵片表面出安全打孔作业的目的,完成打孔作业后,通过采用向特定孔洞施加外力的方式,可以实现对发动机喷管堵片的剥离作业。采用上述装置和方法可以满足发动机堵片安全拆除作业的需求,为固体火箭发动机高空模拟点火试验的顺利开展提供技术支撑。(The invention relates to a device for safely removing a solid rocket engine nozzle blocking piece and a using method thereof. By adopting the device and the method, the requirement of safe removal operation of the engine block can be met, and technical support is provided for the smooth development of the high-altitude simulation ignition test of the solid rocket engine.)

一种安全去除固体火箭发动机喷管堵片的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种安全去除固体火箭发动机喷管堵片的装置和方法，具体为一种基于螺杆传动原理构造的固体火箭发动机喷管堵片拆除装置，属于固体火箭发动机安全性评价领域。

背景技术

固体火箭发动机高空模拟试验是获取发动机高空点火状态内弹道性能，以及评价发动机高空点火过程安全性的重要试验手段。发动机在高空点火后，由于受到外界低气压环境和发动机高速飞行这一动态效应的影响，会在发动机喷管口处形成“抽吸”现象。为了充分模拟这一现象，在发动机开展模拟高空点火试验前，需要将发动机喷管口处的堵片打开，使得发动机内腔与外界低气压环境相连通，人为造成一种发动机喷管口处的抽吸现象，从而达到能够更好地模拟发动机高空飞行状态的目的。但是，在发动机喷管堵片去除的过程中，主要存在以下几个方面的技术难题：首先，喷管堵片面积狭小，离喉衬部位较近，且喷管设计形状通常为内凹型，因此堵片去除过程难度较大，且可能由于操作不当而对喉衬造成损伤；其次，为了保证喷管堵片能够被完全去除，需要在堵片表面进行钻孔作业，而现有钻孔工具由于安全原因和结构等方面的限制，无法满足喷管处堵片表面钻孔作业的需求。因此，目前亟需开发一种能够满足固体火箭发动机喷管堵片安全去除要求的装置和使用方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种安全去除固体火箭发动机喷管堵片的装置，以解决固体火箭发动机喷管堵片安全拆除的问题。

为了解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：一种安全去除固体火箭发动机喷管堵片的装置，包括钻头、螺杆、套筒、摇柄和升降支架，所述螺杆尾部与摇柄相连接，螺杆中部安装在套筒中，螺杆头部与钻头相连接，转动摇柄时，螺杆沿螺纹方向运动，并且带动钻头向前旋转运动，进而实现在固体火箭发动机喷管堵片表面打孔；套筒通过固定卡环固定于升降支架上。

为了避免钻头由于打孔速度过快而意外损伤喉衬，特别地，本发明所述的装置还包括缓冲弹簧，缓冲弹簧安装在套筒和摇柄之间的螺杆尾部上，用于限制打孔速度。

本发明还公开了一种安全去除固体火箭发动机喷管堵片的方法，具体步骤为:

第一步骤：利用卡具将固体火箭发动机固定于工作台上；

第二步骤：根据堵片面积的大小，规划孔洞布局及具体打孔位置；

第三步骤：调节升降支架的位置和高度至拟打孔位置处，清理擦拭喷管及堵片表面，观察确认喷管及堵片表面无异物，或其他可能影响打孔安全性的因素；

第四步骤：转动摇柄，在堵片表面进行打孔作业，打孔作业应间歇式进行，打孔过程中随时观察打孔深度，并及时清理打孔过程中产生的残渣、碎屑等多余物；

第五步骤：完成打孔作业后，以中心孔为主要受力支撑点，利用工具，向圆周孔的方向施加外力，实现对堵片的部分剥离作业，形成不规则的部分剥离堵片的区域；

第六步骤：根据堵片的剥离情况，确定是否需要继续进行打孔作业，如果需要，在相应位置处完成打孔后再进行堵片的剥离作业；

第七步骤：完成全部剥离作业后，利用工具进行喷管口部的后续清理，使喷管口部平滑、无尖锐堵片等残余物。

一般，可根据堵片面积的大小采取合适的孔洞布局及打孔位置，特别地，本发明所述规划孔洞布局及具体打孔位置至少包含有一个中心孔和若干对称排布的圆周孔。

本发明通过采用螺杆传动原理，并搭载弹簧缓冲部件，可以实现操作人员在发动机喷管处堵片表面的手工打孔作业，在避免引入电钻等电动钻孔工具的同时，又能有效控制打孔力度和深度，避免由于打孔过快或过深而意外损伤喉衬。打孔作业完成后，能够以中心孔作为主要的受力支撑点，通过向圆周孔方向施加外力，实现发动机喷管堵片的剥离去除。因此，本发明是采用一种较为简便、实用的方法，为发动机高空模拟点火过程的安全性评价试验提供技术支撑

有益效果

本发明的装置体积小巧，能够根据发动机的摆放位置和方向，方便的进行调整；装置基于螺杆传动原理实现了钻头的旋转向前运动，1名作业人员就可以进行手工操作；装置搭载有缓冲弹簧，可以有效控制打孔进度和深度，避免打孔作业对喷管处喉衬造成损伤；装置避免使用外接电源，适用于固定火箭发动机等含能产品，提升了作业环节本质安全度。

本发明使用一种较为简便的方式，实现了发动机喷管口处堵片的安全拆除作业，为发动机高空模拟试验的开展提供技术支撑。

附图说明

图1为打孔装置示意图，其中包括：钻头1、螺杆2、套筒3、缓冲弹簧4、摇柄5、升降支架6、固定卡环7。

图2为打孔装置拆分示意图，其中包括：钻头1、螺杆2、套筒3、缓冲弹簧4、摇柄5、升降支架6、固定卡环7、螺母8、螺钉9。

图3为发动机喷管堵片拆除过程示意图，其中包括：固体火箭发动机10，喷管11、堵片12、中心孔13、圆周孔14、剥离部分堵片的区域15、工作台16、卡具17。

具体实施方式

下面结合附图并以某型号固体火箭发动机喷管堵片去除作业的具体实施例对本发明做进一步说明。

如附图1-2所示，一种基于螺杆传动原理的发动机喷管堵片安全拆除装置，包括：钻头1、螺杆2、套筒3、缓冲弹簧4、摇柄5、升降支架6、固定卡环7等。钻头1的尺寸应根据发动机喷管堵片面积进行适当选取；螺杆2与摇柄5相连接，并用螺母8固定，螺杆2再通过套筒3与钻头1相连接，当操作人员转动摇柄5时，螺杆2会沿螺纹方向运动，并且带动钻头1向前旋转运动，进而实现在发动机喷管堵片表面打孔的目的；缓冲弹簧4安装在套筒3和摇柄5之间的螺杆2尾部上，主要用于实现限制打孔速度，有效控制打孔深度的目的，避免钻头1由于打孔过快或过深而意外损伤喉衬；钻头1、螺杆2、套筒3、缓冲弹簧4、摇柄5共同构成手动钻孔装置的主体部分，并通过固定卡环7将手动钻孔装置主体固定于升降支架6上，固定卡环7通过螺钉9固定在升降支架6上，进而可以根据发动机喷管位置以及需要打孔部位的高度调节打孔装置至适宜位置，方便操作人员进行打孔作业。

如附图3所示，将固体火箭发动机10通过卡具17固定于工作台16上，并将发动机喷管暴露于适宜位置后，调整打孔装置高度，开展打孔作业，完成打孔作业后，可以使用尖嘴钳等工具进行喷管堵片的剥离拆除工作。

一种安全去除固体火箭发动机喷管堵片作业的具体步骤为：

第一步骤：利用卡具17将固体火箭发动机10固定于工作台16上，并将发动机喷管11暴露于适宜位置，方便操作人员进行后续喷管堵片的拆除作业；

第二步骤：根据堵片12面积的大小，规划孔洞布局及具体打孔位置，通常应至少包含有一个中心孔13和若干对称排布的圆周孔14；

第三步骤：根据喷管堵片位置，调节升降支架6的位置和高度至拟打孔位置处，清理擦拭喷管11及堵片12表面，观察确认喷管11及堵片12表面无异物，或其他可能影响打孔安全性的因素；

第四步骤：转动摇柄5，在堵片12表面进行打孔作业，打孔作业应间歇式进行，打孔过程中随时观察打孔深度，并及时清理打孔过程中产生的残渣、碎屑等多余物；

第五步骤：完成打孔作业后，以中心孔13为主要受力支撑点，利用尖嘴钳等工具，向圆周孔14的方向施加外力，实现对堵片12的部分剥离作业，形成不规则的部分剥离堵片的区域15；

第六步骤：根据堵片12的剥离情况，确定是否需要继续进行打孔作业，如果需要，在相应位置处完成打孔后继续进行堵片12的剥离作业；

第七步骤：完成全部剥离作业后，利用尖嘴钳等工具进行喷管11口部的后续清理，使喷管口部平滑、无尖锐堵片等残余物。

本发明利用一种安全去除固体火箭发动机喷管堵片的装置和方法，可以解决发动机喷管堵片安全去除的问题，为固体火箭发动机地面模拟高空环境的试车试验提供技术支撑。