一种调控推进剂固化残余应力的易拆卸装置和方法

本技术涉及推进剂调控装置性能研究，具体涉及一种调控推进剂固化残余应力的易拆卸装置和方法。

背景技术：

1、推进剂材料经过热固性浇筑成型，其内部会产生和驻留固化残余应力，是推进剂从原料制备到固化成型过程中自身固有产生的，是推进剂材料的基本物理属性。固化残余应力对全生命周期中推进剂的威力、强度、储存寿命等化学和物理性能有重要影响，具体表现在固体火箭发动机推进剂在存储和服役过程的变形和开裂，给固体火箭发动机的安全性和可靠性带来意外爆炸的极大安全隐患。因此，为了保证航天器材的运行安全，需要消减和均化推进剂内部产生的残余应力。

2、现如今，传统的残余应力调控方法(如处理法、机械冲击法等)不适用于推进剂固化过程中存在的这种非金属且存在胶体状态阶段的材料。而现有的对推进剂固化残余应力进行消减和均化的调控装置存在一些问题，例如调控效率低下、装置安装与拆卸繁琐、推进剂取出步骤繁琐、无法根据客户产品需求及时调整推进剂长度等等。

3、因此，有待提供一种高效简便灵活性强的调控装置对推进剂固化残余应力进行消减和均化。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的以上问题，本技术的主要目的是提供一种调控推进剂固化残余应力的易拆卸装置和方法。

2、本技术提供一种调控推进剂固化残余应力的易拆卸装置，其包括：

3、基座；

4、立柱，其装配于基座上方一侧端；

5、悬臂机构，其设有多组悬臂分支，每组中的两个悬臂分支的同一端分别对称装配于立柱本体两侧；

6、易拆卸模筒装置，其包括装配于基座上方另一侧端的支撑机构、支撑机构上方设置的模筒底座，以及模筒底座上方垂直堆迭的多节相同的固定连接的模筒节，每组中的两个悬臂分支的另一端分别对称装配于与其高度对应的一模筒节两侧，其中每节模筒节由至少两个模筒瓣体围成，每个模筒瓣体的外侧壁多层周向均匀分布有多个应力消减装置。

7、由上，立柱作为调控推进剂固化残余应力的易拆卸装置的支点，起到支撑悬臂机构带动易拆卸模筒装置旋转的作用；该悬臂机构作为立柱与易拆卸模筒装置之间的桥梁，起到方便拆卸推进剂的作用，悬臂机构中的每组悬臂分支能够横向水平旋转一定的角度，使得易拆卸模筒装置中的多个模筒瓣体同时从两侧分开，以方便取出推进剂，取出后，再将每组中的两个悬臂分支合住，使得多个模筒瓣体同时合成多节模筒节，并通过在两侧的模筒瓣体上安装螺栓，就能够使得易拆卸模筒装置处在准备工作状态，拆卸简单和安装简易，极大地提高了推进剂的生产效率；易拆卸模筒装置由多个模筒节垂直拼接而成，可根据推进剂产品的需要随意增加易拆卸模筒装置的高度，且每个模筒节由多个模筒瓣体拼接而成，这不仅有助于提高生产效率，还使得该易拆卸模筒装置的维护变得更加容易，每个模筒瓣体上至少设置两层应力消减装置，这不仅加强了对推进剂的残余应力的调控，还进一步优化了高能声束的传递效率。

8、可选地，立柱本体两侧多层装配一对平行设置的立柱安装吊耳，同一水平面上的一对立柱安装吊耳与每组中的两个悬臂分支的一端对应连接；每个模筒瓣体的外侧壁上设有瓣体安装吊耳，模筒节上同一水平面的一对瓣体安装吊耳与每组中的两个悬臂分支的另一端对应连接。

9、由上，立柱本体两侧上至少有两层水平面上设置有立柱安装吊耳，每一层水平面上的一对立柱安装吊耳分别对称安装在立柱本体两侧，每个模筒瓣体的外侧壁上仅设置有一个瓣体安装吊耳，通过立柱安装吊耳和瓣体安装吊耳结构将一对悬臂分支架设在立柱和易拆卸模筒装置之间，安装和拆卸简易，节约推进剂药剂的取出时间，提高了推进剂药柱的生产效率。

10、可选地，每个应力消减装置包括高能声束换能器、与高能声束换能器端部连接的楔块，楔块背向高能声束换能器的一端紧贴模筒瓣体的外侧壁，楔块面向高能声束换能器的一端设置为耦合平面；楔块与高能声束换能器端部之间的连接方式为螺纹可拆卸连接。

11、由上，通过引入高频小振幅的高能声束，不仅能够有效地消减了推进剂内部产生的残余应力，又使得推进剂药浆中的颗粒更加紧密，提高了表面的流平性并有助于推进剂药浆内部气体的顺利逸出，进一步提升了其力学性能和稳定性，从而使其减少甚至不会形成内部残余应力；另外，螺纹可拆卸连接的方式，使得楔块的装配和拆卸变得更为便捷，便于更换不同楔块的适应不同的模筒节外侧壁的曲率。

12、可选地，支撑机构内具有空腔，空腔内安装有高能声束换能器，该高能声束换能器的收发端连接一螺柱，螺柱顶部伸入模筒底座下方的沉孔内。

13、由上，支撑机构中设置一个高能声束换能器提供竖直方向的高能声束，使调控效果更好。

14、可选地，每个模筒瓣体的上筒边和/或下筒边设有防漏沿；每个模筒瓣体的周围侧边延伸出紧固件，紧固件上设有紧固孔。

15、由上，通过每个模筒瓣体的周围侧边延伸出紧固件将其拼接成一节模筒节；通过防漏沿实现了对每相邻上下节模筒节拼接处的严密密封，从而可靠地防止液体在固化过程中发生泄漏。

16、可选地，至少两个模筒瓣体围成的一个模筒节的外侧壁每一层上的相邻两个应力消减装置的周向间距不大于90°。

17、由上，当一节模筒节由两个模筒瓣体构成时，若周向间距为90度，则每个模筒瓣体的同一层水平面上设置有两个应力消减装置，若周向间距小于90度，则每个模筒瓣体的同一层水平面上设置的应力消减装置的数量大于两个，每节模筒节上分布有两层应力消减装置，提供水平方向上的高能声束，增加调控效果。

18、可选地，每个悬臂分支中间采用肋板结构。

19、由上，每个悬臂分支中间采用加强肋板结构，以增强其强度。

20、可选地，楔块与高能声束换能器端部之间的连接方式为螺纹可拆卸连接，包括：高能声束换能器的收发端设有换能器螺纹孔；楔块的耦合平面上设有与换能器螺纹孔匹配的换能器安装螺柱。

21、由上，这种螺纹可拆卸连接的方式，使得楔块的装配和拆卸变得更为便捷，便于更换不同楔块的适应不同的模筒壁曲率。

22、可选地，支撑机构的顶部设有换能器安装孔；支撑机构的外侧壁底端设有换能器进线口；支撑机构的外侧壁上端设有定位螺纹孔，与高能声束换能器的外侧壁上设置的定位槽匹配。

23、由上，支撑机构上设置有包括定位螺纹孔和换能器进线口，安装在支撑机构中的高能声束换能器通过定位螺纹孔中的螺栓固定其在支撑机构中的相对位置，换能器进线口为安装在支撑机构中的高能声束换能器提供了方便的电路接入通道；高能声束换能器的侧壁面设置有定位槽，使得高能声束换能器能够在支撑机构中得到准确的定位和稳定的固定。

24、本技术还提供一种调控推进剂固化残余应力的方法，其使用上述任一所述的调控推进剂固化残余应力的易拆卸装置，该方法包括以下步骤：

25、在调控推进剂固化残余应力的易拆卸装置的上端加入推进剂药浆；

26、待推进剂药浆进行固化时，根据残余应力闭合反馈调控系统设置的调控信号参数，使用于起激励作用的高能声束换能器激发高能声束对推进剂药浆固化过程中产生的残余应力进行多方位调控；

27、在多方位调控的同时，用于起接收作用的高能声束换能器接收回波信号；

28、残余应力闭合反馈调控系统将接收到的回波信号的变化作为反馈信号实时调整调控信号参数，当回波信号的变化达到预设标准范围时，结束调控工作；

29、将每个模筒节中模筒瓣体之间的连接螺栓和支撑机构外侧壁的定位螺纹孔上的定位螺栓取下，并将立柱本体上的悬臂机构转动预定角度后取出推进剂。

30、由上，将调控推进剂固化残余应力的易拆卸装置装配好后，从该装置上方灌入推进剂药浆后，通过残余应力闭合反馈调控系统设置调控信号参数，根据调控信号参数，使用于起激励作用的高能声束换能器激发高能声束对推进剂药浆进行多方位调控，同时，用于起接收作用的高能声束换能器接收回波信号，该残余应力闭合反馈调控系统将接收到的回波信号的变化作为反馈信号实时调整调控信号参数，当回波信号变化达到预设标准范围时，结束调控工作，通过立柱、悬臂机构和模筒瓣体的配合，拆卸少量螺栓即可完成推进剂的取出工作，简单方便，生产效率高。

31、综上所述，本技术提供的调控推进剂固化残余应力的易拆卸装置和方法，该易拆卸装置分为基座、立柱、悬臂机构和易拆卸模筒装置四大部分，基座为该易拆卸装置的底部支撑基石，支撑着立柱和易拆卸模筒装置；立柱作为该易拆卸模筒装置的支点，利用悬臂机构作杠杆带动该易拆卸模筒装置旋转，使得该拆卸模筒装置方便拆卸以取出推进剂；通过立柱本体两侧的立柱安装吊耳和模筒瓣体外侧壁的瓣体安装吊耳，将悬臂机构的两端分别连接在柱安装吊耳和瓣体安装吊耳之间；悬臂机构中的每组悬臂分支能够横向水平旋转一定的角度，使得该易拆卸模筒装置中的多个模筒瓣体同时从两侧分开，以方便取出推进剂，两个悬臂分支回旋同时将多个模筒瓣体从两侧围成多节模筒节，并通过安装螺栓就能够将易拆卸模筒装置整体安装好，拆卸和安装简易，极大地提高了推进剂的生产效率；易拆卸模筒装置由多个模筒节垂直拼接而成，可根据推进剂产品的需要随意增加易拆卸模筒装置的高度，且每个模筒节由多个模筒瓣体拼接而成，这不仅有助于提高生产效率，还使得该易拆卸模筒装置的维护变得更加容易，每个模筒瓣体上至少设置两层应力消减装置，这不仅加强了对推进剂的残余应力的调控，还进一步优化了高能声束的传递效率。