2mm深7mm的矩形槽，矩形槽內(nèi)設(shè)置有0型密封圈23 ;門(mén)板 上沿其外周設(shè)置有多個(gè)第一 U型缺口 26,每一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)包括U型固定件27、鎖緊螺栓30 及轉(zhuǎn)軸28, U型固定件與門(mén)法蘭或艙壁連接，鎖緊螺栓的頭部設(shè)置有通孔，鎖緊螺栓通過(guò)通 孔套裝在轉(zhuǎn)軸上，套裝有鎖緊螺栓的轉(zhuǎn)軸的兩端分別穿過(guò)U型固定件兩臂，且轉(zhuǎn)軸的下端 設(shè)置有用于限位的銷(xiāo)子，鎖緊螺栓的尾部還設(shè)置有鎖緊螺母31，螺栓的尾部還與門(mén)板上的 第一 U型缺口相適配，當(dāng)螺栓繞著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺栓的尾部能過(guò)位于第一 U型缺口內(nèi)形成鎖 緊。
[0073] 如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)高模系統(tǒng)真空艙還包括擴(kuò)壓器對(duì)接法蘭3,該法蘭為平焊法 蘭，平焊法蘭尺寸大小由擴(kuò)壓器經(jīng)氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算后確定，平焊法蘭3的直徑為1400_，平焊 法蘭上開(kāi)設(shè)有環(huán)形槽，環(huán)形槽的寬度為12_、深度6. 5_，環(huán)形槽用于放置密封圈，與擴(kuò)壓 器對(duì)接時(shí)起密封作用。該種法蘭密封結(jié)構(gòu)屬于非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，密封性好，〇型圈安裝更換方便。
[0074] 發(fā)動(dòng)機(jī)高模系統(tǒng)真空艙還包括抽真空法蘭18。如圖1所示，艙體抽真空接口法蘭 18由原來(lái)的DN150平面法蘭，改為現(xiàn)在DN200榫槽面法蘭，縮短了高模系統(tǒng)試驗(yàn)前預(yù)抽真空 的時(shí)間，同時(shí)提高了密封性。
[0075] 此外，發(fā)動(dòng)機(jī)高模系統(tǒng)真空艙還包括用于測(cè)量艙內(nèi)真空度的真空艙接頭6,如圖 14-15所示，連接裝置包括橫管61和縱管62,橫管61和縱管62垂直相貫連接整體呈T型， 縱管62的端部伸入艙內(nèi)并與艙壁焊接，橫管61上設(shè)置有用于檢測(cè)艙內(nèi)真空度的儀器接口， 儀器接口有高真空測(cè)量接口 63和低真空測(cè)量接口 64,接口形狀與具體的檢測(cè)儀器相匹配。
[0076] 如圖16-17所示，發(fā)動(dòng)機(jī)高模系統(tǒng)真空艙還包括多個(gè)吊耳11，吊耳11的上部111 設(shè)置有吊裝孔113,吊裝孔113的兩側(cè)還設(shè)置有三角形肋板114,吊耳11通過(guò)吊裝孔與吊具 連接，吊耳的下部112與艙體焊接，焊接部位還設(shè)置有排氣孔115。艙內(nèi)底部設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)安 裝平臺(tái)，頂部設(shè)置滿(mǎn)足真空狀態(tài)的LED燈以及供應(yīng)推進(jìn)劑的DMO穿艙接管。
[0077] L 5焊接變形防止
[0078] 為防止真空艙艙體及法蘭密封面變形嚴(yán)重，影響其密封性能，內(nèi)部槽鋼與壁面焊 接均采用斷續(xù)焊，對(duì)接法蘭、艙門(mén)密封面均不開(kāi)密封槽與艙體焊接，其余附屬焊接完成后， 對(duì)真空艙整體進(jìn)行退火處理，處理完對(duì)各結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行校正，校正完成后加工法蘭密封面 及艙門(mén)密封面。
[0079] 1. 6高模裝置安裝基準(zhǔn)
[0080] 考慮到與擴(kuò)壓器安裝對(duì)接，對(duì)接法蘭孔開(kāi)設(shè)高度位置以現(xiàn)有推力架高度及艙體底 部加強(qiáng)筋高度為參照，并留有IOmm的裕量，保證發(fā)動(dòng)機(jī)與推力架連接固定軸中心與法蘭中 心基本重合，從而以法蘭中心點(diǎn)距地高度作為與擴(kuò)壓器安裝對(duì)接的基準(zhǔn)，為保證對(duì)接準(zhǔn)確， 在真空艙底部增設(shè)矩形墊板15及楔形墊板16作為高度和水平調(diào)節(jié)墊板（如圖18-20所 示），矩形墊板15上設(shè)有一個(gè)或兩個(gè)第二U型缺口 17,同時(shí)將擴(kuò)壓器底部拖車(chē)滾動(dòng)輪設(shè)計(jì) 為可升降結(jié)構(gòu)，保證對(duì)接基準(zhǔn)有30mm的高度調(diào)節(jié)范圍。
[0081] 以下通過(guò)理論計(jì)算和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，通過(guò)多次抽真空試驗(yàn)以及熱試車(chē)證 明真空艙設(shè)計(jì)合理可靠、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
[0082] 2、理論計(jì)算
[0083] 2. 1艙體壁厚計(jì)算
[0084] 艙體厚度按矩形平板計(jì)算。矩形板在壓力作用下，壁中將產(chǎn)生拉應(yīng)力和較大的彎 曲應(yīng)力。艙體由六個(gè)平面構(gòu)成，計(jì)算式選取其中最大的面積做計(jì)算。實(shí)際厚度按以下公式 計(jì)算：
[0087] 其中：SO-計(jì)算厚度（mm) ;B-矩形板窄邊長(zhǎng)度（mm) ;P-設(shè)計(jì)壓力（MPa) ;[ 0 ] - 彎曲時(shí)的許用應(yīng)力（MPa) ;C-壁厚附加量（mm)。
[0088] 故艙體計(jì)算厚度為：
[0090] 鋼板許用應(yīng)力按真空艙壁溫300°C時(shí)取值，[σ ]Q235A = 99MPa。厚度附加量取 2mm，因此 S = S(j+C = 10. 45mm，故圓整后取 12mm。
[0091] 2.2加強(qiáng)筋選擇
[0092] 計(jì)算加強(qiáng)筋時(shí)，假定被分割的小平面所承受載荷的一半由一個(gè)筋承受，每個(gè)筋受 彎時(shí)的抗彎截面模量由下式確定：
[0095] 其中，K為結(jié)構(gòu)系數(shù)，筋兩端剛性固定時(shí)取12,非剛性固定時(shí)取8 ;L為矩形板長(zhǎng)度 (mm)，1為橫筋與豎筋最大間距（mm)，b為橫筋與豎筋最小間距（mm)。
[0096] 因此：
[0099] 經(jīng)查表14a槽鋼X-X方向抗彎截面系數(shù)為80. 5cm3,故橫筋和豎筋皆可適用。
[0100] 2. 3對(duì)接法蘭0型圈密封力計(jì)算
[0101] 真空艙與擴(kuò)壓器對(duì)接法蘭通徑1400_，擴(kuò)壓器對(duì)接法蘭對(duì)接面為平面，在真空艙 法蘭對(duì)接面上開(kāi)設(shè)矩形密封槽，密封槽內(nèi)直徑1420mm，寬度12mm，深度6. 5mm，使用Φ IOmm 的0型硅橡膠圈密封。
[0102] 密封力的計(jì)算公式為：
[0103] F = f · d π DE · 9. 8 (N) (5)
[0104] 式中：d-0型圈直徑（cm) ;D-0型圈內(nèi)徑（cm) ;E-材料彈性模量，與橡膠硬度有 關(guān)（Pa) ;f-壓力系數(shù)，是高度系數(shù)的函數(shù)。高度系數(shù)# = f (H為密封圈壓縮后的高度）。
[0105] 0型圈壓縮比取20%，對(duì)應(yīng)高度系數(shù)為0. 8。查圖表可以得到壓力系數(shù)f為0. 13。 其次，硅橡膠邵氏硬度（HA)約為60,查表得到對(duì)應(yīng)的彈性模量E為3500000Pa。
[0106] F = O. 13X1X3. 14X83. 1X35X9. 8 = 20049. 8 (N)
[0107] 由計(jì)算結(jié)果可知對(duì)接法蘭0型圈要保持密封所需的密封力最小為20. 05kN。查相 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)對(duì)接法蘭共采用36個(gè)Φ20_的螺栓連接，完全可以滿(mǎn)足法蘭的密封力要求。
[0108] 3、數(shù)值分析：主要借助有限元軟件ANSYS對(duì)真空艙艙體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行仿真計(jì)算。
[0109] 3.1模型建立
[0110] 按照艙體設(shè)計(jì)尺寸及理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行建模，考慮到艙體模型尺寸較大，且就真 空艙殼體及加強(qiáng)筋而言是關(guān)于X-Z面對(duì)稱(chēng)的，為節(jié)省計(jì)算資源，將真空艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的 簡(jiǎn)化，只對(duì)其1/2結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。
[0111] 3. 2強(qiáng)度計(jì)算
[0112] 邊界條件：艙體底部共有10塊墊板，用16根地腳螺栓與地面固定，且艙內(nèi)工作平 臺(tái)上放置有推力架，因此考慮對(duì)艙體底部施加固定約束，艙體X-Z截面上施加法向位移約 束，艙體外壁面施加〇· IMPa壓力載荷。計(jì)算等效應(yīng)力。
[0113] 由等效應(yīng)力計(jì)算結(jié)果可以看出，艙內(nèi)加強(qiáng)筋受力較大，在艙內(nèi)拐角處為應(yīng)力集中 較為明顯的地方，等效應(yīng)力約為70MPa，小于Q235A在300°C下的許用應(yīng)力。由等效應(yīng)力計(jì) 算結(jié)果圖可以看出，最大位移發(fā)生在Z方向上，即艙體上壁面變形量最大，約為0. 5mm，因?yàn)?該壁面較其他壁面面積大。Y方向上最大變形量為〇.44mm，X方向上最大變形量為0. 19mm， 可以看出艙體變形量與艙體壁面大小成正比。由計(jì)算結(jié)果可知艙體結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足強(qiáng)度及剛度要 求。
[0114] 3. 3熱應(yīng)力計(jì)算
[0115] 在真空艙內(nèi)施加300°C、艙外表面施加20°C的溫度載荷，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱分析，得到 結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)溫度分布，然后把溫度作為載荷施加到結(jié)構(gòu)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。
[0116] 由熱應(yīng)力計(jì)算結(jié)果可以看出，結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力在120MPa，安全系數(shù)為L(zhǎng) 96。Z方向壁 面仍為艙體變形最大的地方，變形量為〇. 51mm，Y方向變形量為0. 3mm，X方向變形量最小為 0.23_