设计与制造小型铝型材试车台
张世杰
zsjzsj2024/06/16原创 喷气推进科创基金 IP:中国
中文摘要
设计制造一款具有安全性高,兼容性好的铝型材固体火箭发动机试车台。
Abstract
Abstract
Design and manufacture an aluminum solid rocket engine test bench with high safety and good compatibility.
关键词
固体火箭发动机试车台安全稳定铝型材
Solid rocket engine test benchsafe and stablealuminum profile

  首先感谢科创基金的资助。

  在科创网,已经有许多关于固体火箭发动机试车台的设计文章,但是从硬件到软件,或多或少有不清晰的地方,对于广大爱好者是个很大的阻碍。因此,我准备设计并制造一款具有安全性高,兼容性好的铝型材固体火箭发动机试车台。

  试车台应具有安全性高,稳定,兼容性好的特点,主要分为主体框架和数据采集系统两部分。

①主体框架

  为了便于更换组件(如更换不同量程的推力传感器)和试车台搬运,我们使用铝型材作为主体,其具有易加工,强度大,兼容性好,成本低等诸多优点,是用作微型固体火箭发动机试车台的不二之选。我们将发动机通过U型螺栓和l型直片卡槽与光轴滑轨相连,使用光轴滑轨可以进一步减小摩擦力,使采集的推力数据更接近真实值。于是包含铝型材,光轴滑轨,压力传感器,亚克力板等部件的试车台就成型了。

试车台3D渲染图

  Untitled.jpg

2020铝型材截面

20230723131454.png

QQ截图20240411155113.jpg

试车台上的部分零件3D建模图(用游标卡尺测得的大概形状,可能不太精准)

QQ截图20240411154905.jpg QQ截图20240411155002.jpg QQ截图20240411155011.jpg QQ截图20240411155019.jpg QQ截图20240411155030.jpg Screenshot_2023_0723_163914.png QQ截图20240411155053.jpg QQ截图20240411155100.jpg

②数据采集系统

  发动机推力数据的采集原理类似于用电子称称量物品,将压力传感器连接hx711模块(将压力信号转化为电信号),再将hx711模块与单片机相接,最后导入程序即可采集推力数据。

我们使用量程为0~40千克的压力传感器,单片机使用Arduino UNO R3,易编程,稳定性好。

 

我计划使用mixly(一款编程软件)设计推力采集程序(如下图)

QQ截图20240412170300.jpg

QQ截图20240203172440.jpg


  把程序烧写进单片机,将硬件连接好后,然后进行发动机试车即可采集推力数据,处理数据导入 Openrocket,这样就可以进行许多重要的计算,为你的火箭设计保驾护航。




  在接下来实际操作中,主体框架的搭建没问题


将零件摆齐,准备组装

1718103575766.png

组装好的半成品试车台

1718103631536.png

一些细节部分的特写。

1718103692035.png

1718103735197.png 1718103768391.png

  但是试车台数据采集系统方面出了问题,我们按照之前的想法做出来的采集系统一直输出“零”

IMG20240330172848.jpg IMG20240330174130.jpg IMG20240330174120.jpg


  我做了一些尝试(包括但不限于更换arduino,更换hx711,更换应变力传感器),但还是没法解决这个问题。这也是导致整个项目耽搁很久的原因之一,但是目前还没有解决这个问题。为了保证项目进行下去,我们暂时选择了使用氢离子的推力采集卡,以后会不断尝试改进,争取早日完善。

1718104431376.png


试车台全系统测试

1718103812034.png 20230807195209.png

工作时,试车台稳定性非常好,我们已经进行了多次发动机测试,发动机推力数据的处理我就不多做赘述了。

  




图纸文件

attachment icon 光轴.sldprt 42.92KB SLDPRT 9次下载

attachment icon 滑轨.sldasm 69.83KB SLDASM 4次下载

attachment icon 滑轨支撑.sldprt 72.15KB SLDPRT 5次下载

attachment icon 单个滑轨.sldasm 60.36KB SLDASM 4次下载

attachment icon 滑块.sldprt 78.61KB SLDPRT 1次下载

attachment icon 试车台把手.sldprt 72.50KB SLDPRT 1次下载

attachment icon 2020角码.sldprt 92.80KB SLDPRT 2次下载

attachment icon 2012216957欧标2020L.dwg 67.44KB DWG 3次下载

attachment icon 推力传感器.sldprt 136.48KB SLDPRT 13次下载

attachment icon 2028角码.sldprt 115.43KB SLDPRT 2次下载

attachment icon 2020铝型材 20cm长.step.sldprt 313.12KB SLDPRT 1次下载

attachment icon 2020铝型材 18cm长.step.sldprt 319.29KB SLDPRT 1次下载

attachment icon 2020铝型材 8cm长.step.sldprt 337.39KB SLDPRT 0次下载

attachment icon 2020铝型材 35cm长.step.sldprt 292.93KB SLDPRT 1次下载

attachment icon 2020型材试车台.sldasm 363.05KB SLDASM 8次下载



源码

#include <Hx711.h>
#include <SD.h>
#include <SPI.h>

Hx711 scaleA1_A2(A1,A2);
File datafile;

void setup(){
  scaleA1_A2.setOffset(scaleA1_A2.getAverageValue(30));
  scaleA1_A2.setScale(1992);
  Serial.begin(9600);
  SD.begin(4);
}

void loop(){
  Serial.println(scaleA1_A2.getWeight(10));
  datafile = SD.open("time.txt", FILE_WRITE);
  if(datafile){
  	datafile.print(millis());
  	datafile.println("");
  	datafile.close();
  }
  datafile = SD.open("thrust.txt", FILE_WRITE);
  if(datafile){
  	datafile.print(scaleA1_A2.getWeight(10));
  	datafile.println("");
  	datafile.close();
  }

}


attachment icon 推力采集程序.mix 2.98KB MIX 13次下载


[修改于 5个月4天前 - 2024/06/19 23:31:06]

来自:航空航天 / 喷气推进自助服务区 / 科创基金动手实践:实验报导
2
2
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
Patchurisa
4个月6天前 IP:山东
934293

米斯奇...我悟了,最近和Arduino代码掰扯快疯掉了😅

引用
评论
3
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
emm
4个月3天前 IP:山西
934350

所以作者这个传感器是怎么弄的

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}