阅读说明：本技术 一种多功能集成的垂直固定式试验台架 (Multifunctional integrated vertical fixed test bench ) 是由 夏益志 杨伟东 陈鹏飞 陈宏玉 王储 严宇 杨岸龙 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及喷嘴动力学试验台架,具体涉及一种多功能集成的垂直固定式试验台架,以解决现有的试验台架功能单一、布局繁杂并且不能适用于喷嘴动力学试验台相关基础理论研究试验的问题。本发明所采用的技术方案为：一种多功能集成的垂直固定式试验台架,包括垂直安装座、水平安装座以及设置在地面上的台架主体,垂直安装座和水平安装座均安装在台架主体上；台架主体包括底板、垂直固连在底板一侧的安装板、以及设于底板和安装板之间且用于承重的两个肋板；垂直安装座包括环形底盘、支撑柱和固定盘；水平安装座包括矩形平台、肋板和立柱；安装板上从上至下依次设有氮气消防装置、指令气集合管和两个冷却水集合管。(The invention relates to a nozzle dynamics test bed, in particular to a multifunctional integrated vertical fixed test bed, which aims to solve the problems that the existing test bed has single function and complicated layout and cannot be suitable for relevant basic theory research tests of a nozzle dynamics test bed. The technical scheme adopted by the invention is as follows: a multifunctional integrated vertical fixed test bench comprises a vertical mounting seat, a horizontal mounting seat and a bench main body arranged on the ground, wherein the vertical mounting seat and the horizontal mounting seat are both arranged on the bench main body; the rack main body comprises a bottom plate, an installation plate vertically and fixedly connected to one side of the bottom plate, and two rib plates arranged between the bottom plate and the installation plate and used for bearing; the vertical mounting seat comprises an annular chassis, a supporting column and a fixed disc; the horizontal mounting seat comprises a rectangular platform, a rib plate and an upright post; and the mounting plate is sequentially provided with a nitrogen fire-fighting device, an instruction gas collecting pipe and two cooling water collecting pipes from top to bottom.)

一种多功能集成的垂直固定式试验台架

技术领域

本发明涉及喷嘴动力学试验台架，具体涉及一种多功能集成的垂直固定式试验台架，可广泛应用于各类喷嘴及小推力试验件的安装与固定。

背景技术

试验台架作为产品安装与固定的装置，是试验台必不可少的组件。常用试验台架主要有水平式台架、支架式台架、垂直式台架。

水平式台架采用角铁焊接或购买专用的平台实现，具有成本低廉和布置简单的优点，但是不能承受较大推力实验件，需要另外制作简单支架，使现场的管路布置和测试控制线路较为杂乱，光学观测角度受限；

支架式台架采用工业铝型材和光学专用型材搭建而成，优点是便于人工进行改装组装，满足各种光学观测角度的需求，成本低廉，但是其承重能力低，不能架设过重的燃烧室和实验设备。

垂直固定式台架是指台架的主体部分采用垂直于地面的固定布置方式，燃烧室采用头部垂直固定在垂直于地面的台架上。这种固定方式推力使用范围大，冷却管路及光学测量便捷，现场布置简单整洁易于清理冷态调试介质，是中小型燃烧室基础研究实验的较优选择。

喷嘴动力学试验台作为具备中低压燃烧室的热态实验能力的综合性试验台，具备气氧、煤油、甲烷、空气、氮气等多介质同时供应的能力，可以满足大部分喷嘴动态特性、推进剂点火燃烧特性、燃烧不稳定性等基础理论的研究需求，该试验台需要在有限的实验次数内，实现多种介质同时供应与安全保障，并获取尽量多的数据和图像。

但现有的喷嘴动力学试验台台架专用性较强，不能实现不同类型试验件、不同流量试验件以及试验辅助设备的快速安装与固定；同时，喷嘴动力学试验台台架布局繁杂，影响光学设备的正常使用，不能满足喷嘴动力学试验台相关基础理论研究试验的需求。

发明内容

本发明目的在于提供了一种多功能集成的垂直固定式试验台架，用以克服现有试验台架功能单一、布局繁杂并且不能适用于喷嘴动力学试验台相关基础理论研究试验的问题。

本发明所采用的技术方案为：一种多功能集成的垂直固定式试验台架，包括垂直安装座、水平安装座以及用于设置在地面上的台架主体，所述垂直安装座和水平安装座均安装在台架主体上；

所述台架主体包括底板、垂直固连在底板一侧的安装板、以及设于底板和安装板之间且用于承重的两个肋板，所述底板安装在地面上，所述安装板上部设有用于穿入试验管路或线路的圆形通孔，所述安装板下部设有用于穿入试验管路或线路的安装通孔；

所述垂直安装座包括环形底盘、支撑柱和固定盘，所述环形底盘一端同轴连接于圆形通孔的圆周外侧，另一端通过多个支撑柱与固定盘相连，与环形底盘同轴设置的固定盘外径小于环形底盘外径，所述固定盘上设有用于安装推力室或六分力传感器的第一螺纹孔；

所述水平安装座包括矩形平台、矩形肋板和立柱，所述立柱的侧壁通过螺栓连接于安装板的外侧壁上，所述矩形平台一端与立柱顶部固连，另一端通过矩形肋板与立柱底部固连，其顶面设有第二螺纹孔，用于放置光学燃烧室或试验件；

所述安装板上从上至下依次设有氮气消防装置、指令气集合管和两个冷却水集合管，所述氮气消防装置用于紧急情况时保护光学设备，所述指令气集合管用于为试验件提供指令气，所述两个冷却水集合管分别用于提供水源和回收水源。

进一步地，所述氮气消防装置为设有多个喷头的第一连通管道，所述第一连通管道一端设有第一供应源接头，另一端封闭，所述第一供应源接头和第一连通管道均设置在安装板的内侧壁上，所述喷头穿过内侧壁，用于向安装板另一侧喷氮气。

进一步地，所述指令气集合管包括L形的第二连通管道，所述第二连通管道包括水平管段和竖直管段；

所述水平管段一端设有第二供应源接头，第二供应源接头安装在内侧壁上，所述水平管段另一端穿过内侧壁与竖直管段一端相连通，所述竖直管段另一端封闭，所述竖直管段上设有多个指令气标准接头，所述指令气标准接头用于向试验件提供指令气。

进一步地，两个冷却水集合管包括一个冷却水供水管和一个冷却水回水管，所述冷却水供水管和冷却水回水管均设置在安装板上，一端设在安装板的内侧壁一侧，另一端穿过安装板向外伸出并将端部封闭；

所述冷却水供水管位于内侧壁的一端设有第三供应源接头，所述第三供应源接头用于连接冷却水源，伸出安装板外侧的冷却水供水管上设有多个冷却水出口接头；

所述冷却水回水管位于内侧壁的一端设有回收接口，所述回收接口用于连接回收容器，伸出安装板外侧的冷却水回水管上设有多个回收接头，所述回收接头用于回收冷却后的废液。

进一步地，所述安装板上设有第三螺纹孔和第四螺纹孔，所述第三螺纹孔设置于圆形通孔上方，用于安装临时试验件或辅助装置；

所第四螺纹孔设置于圆形通孔和安装通孔之间，用于调节水平安装座在安装板上的高度。

进一步地，两个所述氮气消防装置分别设在圆形通孔两侧。

进一步地，所述喷头中流体通道的横截面为矩形，且流体通道的横截面沿着出水方向逐渐变大，所述喷头出口为流动通道的大端口，所述喷头设置有3-6个。

进一步地，所述底板、两个肋板和安装板中两两之间的连接方式均为焊接；所述环形底盘和固定盘与支撑柱之间的连接方式均为焊接；所述矩形平台、矩形肋板和立柱中两两之间的连接方式均为焊接；所述指令气标准接头、冷却水出口接头和回收接头均采用DN4的37°标准焊接直通。

进一步地，所述第二供应源接头通入指令气源的压力为0.8MPa-4MPa。

进一步地，所述两个肋板的板面均为直角三角形状，且两个肋板上均设有减重孔。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

一、本发明采用的一种多功能集成的垂直固定式试验台架，可实现不同类型和不同流量试验件的安装固定，且具有水平安装和垂直安装两种安装方式，该试验台架使用范围更为广泛；同时，该试验台架实现了氮气消防装置、指令气集合管和冷却水集合管的集成布局，使得现场管路排布有序，整洁易于清理，易于光学设备布局以及试验辅助设备的快速安装与固定。

二、本发明采用的一种多功能集成的垂直固定式试验台架，设置在安装板两侧的氮气消防装置，可有效阻止突发情况下火焰沿试验件两侧传播，能优先保护光学设备等贵重测量仪器。

三、本发明采用的一种多功能集成的垂直固定式试验台架，经常调节或更换的试验组件均采用螺纹连接，拆装方便，维修便捷、节约成本，同时试验台架中各主构件间采用焊接，结构强度好，可靠性高，具备多次试验能力。

附图说明

图1为本发明一种多功能集成的垂直固定式试验台架的结构图。

图2为本发明一种多功能集成的垂直固定式试验台架中台架主体的结构图。

图3为本发明一种多功能集成的垂直固定式试验台架中垂直安装座的结构图。

图4为本发明一种多功能集成的垂直固定式试验台架中水平安装座的结构图。

图5为本发明一种多功能集成的垂直固定式试验台架中氮气消防装置的结构图。

图6为本发明一种多功能集成的垂直固定式试验台架中指令气集合管的结构图。

图7为本发明一种多功能集成的垂直固定式试验台架中冷却水供水管的结构图。

图8为本发明一种多功能集成的垂直固定式试验台架中喷头出口端面示意图。

图9为图8中喷头的A-A剖视图。

图中：

1-垂直安装座，11-环形底盘，12-支撑柱，13-固定盘；

2-水平安装座，21-矩形平台，22-矩形肋板，23-立柱；

3-台架主体，31-底板，32-安装板，33-肋板，34-外侧壁，35-内侧壁，36-圆形通孔，37-安装通孔；

4-氮气消防装置，41-喷头，42-第一连通管道，43-第一供应源接头；

5-指令气集合管，51-第二连通管道，52-第二供应源接头，53-指令气标准接头；

6-冷却水集合管，60-冷却水回水管，61-冷却水供水管，62-第三供应源接头，63-冷却水出口接头。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。

如图1至图9所示，本实施例中的一种多功能集成的垂直固定式试验台架，包括垂直安装座1、水平安装座2以及用于设置在地面上的台架主体3，所述垂直安装座1和水平安装座2均安装在台架主体3上；

所述台架主体3包括底板31、垂直固连在底板31一侧的安装板32、以及设于底板31和安装板32之间且用于承重的两个肋板33，两个肋板33的板面均为直角三角形状，且两个肋板33上均设有减重孔；所述底板31安装在地面上，所述安装板32上部设有用于穿入试验管路或线路的圆形通孔36，所述安装板32下部设有用于穿入试验管路或线路的安装通孔37；

所述垂直安装座1包括环形底盘11、支撑柱12和固定盘13，所述环形底盘11一端同轴连接于圆形通孔36的圆周外侧，另一端通过多个支撑柱12与固定盘13相连，与环形底盘11同轴设置的固定盘13外径小于环形底盘11外径，所述固定盘13上设有用于安装推力室或六分力传感器的第一螺纹孔；

所述水平安装座2包括矩形平台21、矩形肋板22和立柱23，所述立柱23的侧壁通过螺栓连接于安装板32的外侧壁34上，所述矩形平台21一端与立柱23顶部固连，另一端通过矩形肋板22与立柱23底部固连，其顶面设有第二螺纹孔，用于放置光学燃烧室或试验件，两个所述水平安装座2安装在台架主体3上；

所述安装板32上设有第三螺纹孔和第四螺纹孔，所述第三螺纹孔设置于圆形通孔36上方，所述第三螺纹孔用于安装临时试验件或辅助装置，第四螺纹孔设置于圆形通孔36和安装通孔37之间，所述第四螺纹孔用于调节水平安装座2在安装板32上的高度。

所述安装板32上从上至下依次设有氮气消防装置4、指令气集合管5和两个冷却水集合管6，所述氮气消防装置4用于紧急情况时保护光学设备，所述指令气集合管5用于为试验件提供指令气，两个冷却水集合管6分别用于提供水源和回收水源。

所述氮气消防装置4为设有多个喷头41的第一连通管道42，所述第一连通管道42一端设有第一供应源接头43，另一端封闭，所述第一供应源接头43和第一连通管道42均设置在安装板32的内侧壁35上，所述喷头41穿过内侧壁35，用于向安装板32另一侧喷氮气，本发明设置有两个氮气消防装置4，两个氮气消防装置4分别设在圆形通孔36两侧。

所述喷头41中流体通道的横截面为矩形，且流体通道的横截面沿着出水方向逐渐变大，所述喷头41出口为流动通道的大端口，所述喷头41的大端口有效增大了单个喷雾幕的宽度；所述喷头41设置有3-6个，满足不同大小喷雾幕的使用需求。当每个氮气消防装置4的喷头41的数量设置为3个时，可用于小型试验件燃烧试验；当每个氮气消防装置4的喷头41的数量设置为6个时，可用于大流量试验件燃烧试验。

所述指令气集合管5包括L形的第二连通管道51，所述第二连通管道51包括水平管段和竖直管段；所述水平管段一端设有第二供应源接头52，第二供应源接头52安装在内侧壁35上，所述水平管段另一端穿过内侧壁35与竖直管段一端相连通，所述竖直管段另一端封闭，所述竖直管段上设有多个指令气标准接头53，所述指令气标准接头53用于向试验件提供指令气。

所述指令气集合管5可设置为2个，每个指令气集合管5的指令气标准接头53设置为6个，即可满足1～12路指令气使用需求；所述第二供应源接头52通入指令气源的压力为0.8MPa-4MPa。

当第二供应源接头52通入0.8MPa的低压指令气源时，能满足常规中低压试验产品燃烧试验时序调控需求；当第二供应源接头52通入4MPa高压指令气源时，能满足特殊试验产品燃烧试验时序调控需求；当一个指令气集合管5的第二供应源接头52通入0.8MPa的低压指令气源，另一个指令气集合管5的第二供应源接头52通入4MPa高压指令气源时，能同时满足燃烧试验时序调控中低压指令气和高压指令气需求。

两个冷却水集合管6包括一个冷却水供水管61和一个冷却水回水管，可同时完成3kg/s及以下流量的冷却水供应与回收；所述冷却水供水管61和冷却水回水管60均设置在安装板32上，一端设在安装板32的内侧壁35一侧，另一端穿过安装板32向外伸出并将端部封闭；所述冷却水供水管61位于内侧壁35的一端设有第三供应源接头62，所述第三供应源接头62用于连接冷却水源，伸出安装板32外侧的冷却水供水管61上设有多个冷却水出口接头63；所述冷却水回水管60位于内侧壁35的一端设有回收接口，所述回收接口用于连接回收容器，伸出安装板32外侧的冷却水回水管上设有多个回收接头，所述回收接头用于回收冷却后的废液。

冷却水供水管61上设有冷却水出口接头63的数量为1～6个，可同时满足1～6路冷却水使用需求，同时冷却水回水管上设有1～6个回收接头。

当冷却水出口接头63数量为6个时，能满足6路冷却水使用需求，且能满足单路流量不超过0.5kg/s的小流量冷却水使用需求，适用于需要多路冷却的试验产品。

上述底板31、两个肋板33和安装板32中两两之间的连接方式均为焊接；环形底盘11和固定盘13与支撑柱12之间的连接方式均为焊接；矩形平台21、矩形肋板22和立柱23中两两之间的连接方式均为焊接；指令气标准接头53、冷却水出口接头63和回收接头均采用DN4的37°标准焊接直通。

本实施例中，所述安装板32宽度为1～2m，所述安装板32上设有1～2排第三螺纹孔，每排第三螺纹孔个数为7～15个，第三螺纹孔可用于安装阀门等试验辅助产品；

圆形通孔36和安装通孔37之间设有4～8排第四螺纹孔，每排第四螺纹孔设有7～15个第四螺纹孔，第四螺纹孔用于水平安装座2高度位置调节，或直接固定其他基础研究可能用到的试验工装，该安装板32可设置以下两种尺寸来满足不同试验需求。

第一种尺寸：安装板32宽度可设为1m，所述圆形通孔36上设有1排第三螺纹孔，第一螺纹通孔个数为7个，圆形通孔36和安装通孔37之间设有4排第四螺纹孔，每排设有7个第四螺纹孔，该台架主体3占地面积少，试验现场更整洁；

第二种尺寸：所述安装板32宽度可设为2m，所述圆形通孔36上设有2排第三螺纹孔，第一螺纹通孔个数为15个，圆形通孔36和安装通孔37之间设有8排第四螺纹孔，每排设有15个第四螺纹孔，该台架主体3宽度增加，试验件固定及调节裕度更大，可满足复杂试验需求。

本发明中多功能集成的垂直固定式试验台架的试验操作过程如下：

该试验台架试验前，先采用第一管路固定连接5MPa氮气供应源和氮气消防装置4的第一供应源接头43，再采用第二管路固定连接0.8MPa氮气供应源和和指令气集合管5的第二供应源接头52，采用第三管路固定连接冷却水供应源和冷却水供水管61的第三供应源接头62。

实验准备阶段，通过第四螺纹孔调整两个水平安装座2在安装板32上位置，将待试的带光学观测窗试验工装通过第二螺纹固定在水平安装座2上，将2个时序控制阀工装通过第三螺纹孔固定在试验台架的安装板32上，使用穿过安装板32圆形通孔36的第一临时管路按顺序连接氧气(或煤油)供应源、2个时序控制阀、带光学观测窗试验工装；

然后从指令器集合管5前端的指令气标准接头53中选择两个，作为第二临时管路与2个时序控制阀指令气接口连接；

从冷却水供水管61就近选择一个冷却水出口接头63，通过第三临时管路与带光学观测窗试验工装的冷却水供应接口连接；

再通过第四临时管路连接带光学观测窗试验工装的冷却水出口和冷却水回水管就近的回收接头连接，最后连接必要的传感器和线路，完成调试即可进行试验，试验后拆除临时管路及试验件即可恢复现场整洁状态。

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。