(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211008021.9 (22)申请日 2022.08.22 (71)申请人 中国重型机 械研究院股份公司 地址 710018 陕西省西安市经济技 术开发 区草滩生态产业园尚林路3 699号 (72)发明人 洪源隆　寇永乐　马海宽　李培力　 隋健　刘慧超　 (74)专利代理 机构 西安瀚汇 专利代理事务所 (普通合伙) 61279 专利代理师 章冬霞 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种碳纤维火箭发动机壳体水压爆破测试 系统及测试方法 (57)摘要 本发明提供了一种碳纤维火箭发动机壳体 水压爆破测试系统及测试方法； 该系统包括： 增 压系统、 充水系统、 泄压排水系统、 气动控制系 统、 数据收集系统、 防爆系统。 本发明还 涉及一种 碳纤维火箭发动机壳体水压爆破测试系统的测 试方法。 该方法用于碳纤维火箭发动机壳体水压 试验、 水压爆破试验； 能记录壳体在水压试验时 各个保压、 稳压阶段的应变值和变形量以及水压 试验前后的容积增量； 记录水压爆 破试验壳体的 爆破压力值。 本发明具备压力控制精度高， 速度 可调、 增压速度快、 压力曲线稳定、 安全系数高、 实验数据准确、 手自转换补压降压、 泄压排水简 单便捷， 节能等优点； 是一种高效、 安全、 可靠地 完成碳纤维火箭发动机壳体水压试验、 水压爆 破 试验的方法。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 115266383 A 2022.11.01 CN 115266383 A 1.一种碳纤维火箭发动机壳体水压爆破测试系统， 其特征在于， 包括： 增压系统、 充水 系统、 泄压排水系统、 气动控制系统、 数据收集系统、 防爆系统； 其中， 增压系统用于给碳纤维火箭发动机壳体试样 （14） 均匀、 连续增压； 充水系统用于给碳纤维火箭发动机 壳体试样 （14） 注满水， 回收水压试验完成后碳纤维 火箭发动机壳体试样 （14） 内的低压水； 泄压排水系统用于回收增压阶段的高压水和注水阶段的低压水； 气动控制系统用于提供压力气源； 数据收集系统用于数据采集； 防爆系统用于安全保障。 2.如权利要求1所述的碳纤维火箭发动机 壳体水压爆破测试系统， 其特征在于， 所述增 压系统包括： 高压水箱 （1） 、 高压柱塞泵 （2） 、 压力传感器 （3） 、 可控单向阀 （4） 、 气动截止 阀 （5） 、 耐震压力表 （6） 、 涡轮流 量传感器 （7） 、 高压 接口 （9） 、 伺服压力控制阀 （2 2） 。 3.如权利要求2所述的碳纤维火箭发动机 壳体水压爆破测试系统， 其特征在于， 所述高 压柱塞泵 （2） 的泵头设置有手动泄压阀。 4.如权利要求2所述的碳纤维火箭发动机 壳体水压爆破测试系统， 其特征在于， 所述伺 服压力控制阀 （2 2） 为比例气控式压力控制阀。 5.如权利要求2所述的碳纤维火箭发动机 壳体水压爆破测试系统， 其特征在于， 所述可 控单向阀 （4） 为单向阀和常闭式气动截止阀组合成的一个阀块。 6.如权利要求1所述的碳纤维火箭发动机 壳体水压爆破测试系统， 其特征在于， 所述充 水系统包含： 低压充水水箱 （18） 、 充水泵 （19） 、 涡轮流量传感器 （7） 、 低压充水接口 （13） 、 排 气接口 （17） 。 7.如权利要求1所述的碳纤维火箭发动机 壳体水压爆破测试系统， 其特征在于， 所述气 动控制系统包 含： 空气泵 （20） 、 气控柜 （21） ， 其中， 气控柜 （21） 内装有储气罐。 8.如权利要求1所述的碳纤维火箭发动机 壳体水压爆破测试系统， 其特征在于， 所述数 据收集系统包含： 压力传感器 （3） 、 涡轮流量传感器 （7） 、 带拾音功能的摄像头 （10） 、 应变仪、 位移传感器。 9.如权利要求1所述的碳纤维火箭发动机 壳体水压爆破测试系统， 其特征在于， 所述防 爆系统包 含： 防爆罩 （1 1） 、 基础 （8） 、 沙袋 （23） 。 10.一种碳纤维火箭发动机壳体水压爆破测试系统的测试方法， 其特征在于， 包括： 自 动水压爆破测试 方法和手动水压爆破测试 方法； 其中， 自动水压爆破测试 方法， 具体为以下步骤： 步骤 （1） ， 水压试验后， 将支架 （15） 下的地磅 （16） 吊出以免被破坏， 在碳纤维火箭发动 机壳体试样 （14） 前后盖板 半米处堆放沙袋 （23） ， 将碳纤维火箭发动机壳体试样 （14） 与增压 系统连接； 步骤 （2） ， 检查增压系统回路， 确认伺服压力控制阀 （22） 、 高压接口 （9） 处的手动高压球 阀 （12） 是否处于开启状态， 确认空气泵 （20） 是否正常工作， 工作气压是否正常； 步骤 （3） ， 关闭防爆罩 （11） ， 确认基础 （8） 内照明、 带拾音功能的摄像头 （10） 是否正常工 作； 步骤 （4） ， 以上流程准备完毕之后， 打压0.5MPa并稳压30s， 确认增压系统是否有漏点，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115266383 A 2观察试样壳体有无压降； 步骤 （5） ， 确认碳纤维火箭发动 机壳体试样 （14） 无压降、 设备运行正常后， 开始增压， 直 到打爆碳纤维火箭发动机壳体试样 （14） ； 步骤 （6） ， 碳纤维火箭发动机壳体试样 （14） 打爆后， 当压力曲线降到零后， 保存完整压 力曲线， 保存视频和音频文件； 打开防爆罩 （1 1） ， 记录试样残片此时的状态； 步骤 （7） ， 将试样残片吊出地 坑并擦干， 观察断面、 螺 栓、 盖板破坏情况。 11.手动水压爆破测试 方法， 具体方法如下： 步骤 （一） ， 当水压爆破试验正在进行时， 若突发故障导致压力无法上升， 应立即点击结 束按钮， 保存之前的试压曲线； 步骤 （二） ， 按下结束按钮后， 气动截止阀 （5） 关闭， 此 时试样壳体处于保压状态， 高压泵 停泵， 高压系统内没有压力； 步骤 （三） ， 关闭伺服压力控制阀 （22） 前端的手动高压球阀 （12） ， 打开泵头的手动泄压 阀， 将阀口打开到最大的状态， 启动手动状态 记录压力曲线； 步骤 （四） ， 启动增压泵， 缓慢旋转手动泄压阀手轮， 关闭手动泄压阀口， 观察耐震压力 表 （6） ， 当泵 端的耐震压力表 （6） 压力略高于试样壳体压力时， 打开气动截止阀 （5） ； 步骤 （五） ， 匀速旋转手动泄压阀手轮， 缓慢增压至打爆试样， 当试样壳体端压力将为零 时， 点击结束 按钮， 保存手动增压段的压力曲线。 12.一种碳纤维火箭发动机壳体水压爆破测试系统的测试方法， 其特征在于， 所述碳纤 维火箭发动机壳体水压试验测试系统的水压试验自动测试 方法， 包括如下步骤： （1） 注水完成后， 首先检查增压系统回路， 确认伺服压力 控制阀 （22） 、 高压接口 （9） 处的 手动高压球阀 （12） 是否处于开启状态， 确认空气泵 （20） 是否正常工作， 工作气压是否正常； （2） 确认增压系统正常后， 关闭防爆罩 （11） ， 确认基础 （8） 内照明、 带拾音功能的摄像头 （10） 是否正常工作， 将地磅 （16） 重量归零； （3） 以上流程准备完毕之后， 开始增压， 此 时涡轮流量传感 （7） 自动记录初始容量值， 打 压0.5MPa并稳压30s， 确认增压系统是否有漏点， 观 察碳纤维火箭发动机壳体试样 （14） 有无 压降； 确认压力 传感器 （3） 与耐震压力表 （6） 读数是否一致； 确认应变仪、 位移传感器是否正 常工作； （4） 所有确认完毕后， 系统自动按照设定的压力级数开始打压， 每到一个设定压力后气 动截止阀 （5） 关闭立即保压， 系统记录该压力下的应变、 位移变化， 观 察试样壳体外形变化， 声音变化； 保压时间过后系统立即增压至下一压力， 在最后一级压力保压时， 涡轮流量传感 器 （7） 自动记录此时的容量值， 地磅 （16） 显示当前重量； 当所有压力级数打压完毕后， 系统 自动泄压， 此时系统自动计算出增压容积变化、 增压 重量变化。 13. （5） 当压力降到0.3MPa左右， 水压试验结束， 系统将保留完整水压曲线， 保存全流程 应变、 位移变化数据； 保存增压容积、 增压 重量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115266383 A 3