CN108375461A - 一种伞降无人机减震器冲击测试装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伞降无人机减震器冲击测试装置及方法，包括位移传感器、放电回路、放电线圈、感应线圈、锥形驱动头、导向轴、压力传感器；放电回路对放电线圈瞬间放电，放电线圈中产生强大的脉冲电流并在周围形成变化的高强度磁场，与放电线圈相互贴紧的感应线圈，由于电磁感应产生强涡流。两者产生的磁场方向相反，从而产生电磁斥力，即电磁冲击力，电磁冲击力通过锥形驱动头和导向轴对待测减震器进行冲击加载。通过压力传感器采集冲击力数据，通过位移传感器采集减震器压缩量。本发明冲击力可精确控制，稳定性好，操作简单，占地空间小，克服了减震器冲击测试落震试验台占地空间大、操作繁琐和冲击能量有限的缺陷。

Description

一种伞降无人机减震器冲击测试装置与方法

技术领域

本发明属于冲击试验技术领域，具体涉及一种伞降无人机减震器冲击测试装置与方法。

背景技术

目前，无人机回收主要分为滑跑着陆和伞降着陆两种方式。为了回收简单、不受场地限制，中小型无人机多采用伞降着陆回收。减震器作为伞降无人机回收系统的重要组成部分，主要负责在无人机着陆时，吸收来自地面的冲击能量，以避免机体损伤。因此，减震器是否安全可靠至关重要，减震器出厂前以及达到一定使用次数时，需要对减震器进行冲击测试。

现有的减震器冲击测试装置一般采用落震试验台，试验时，将待测试减震器固定于铁块下方，将铁块上升一定高度，然后自由下落冲击减震器，观察冲击过程，测量并记录减震器压缩量和所受最大冲击力，通过减震器压缩量和所受最大冲击力的关系判断减震器是否合格。比如，某无人机研究所自行研制的减震器冲击测试落震试验台，铁块最大上升高度2m，铁块质量200kg。试验台需用电机带动铁块上升，占地空间大，操作繁琐，且受铁块重量和最大上升高度的限制，冲击能量有限，仅可用于小型减震器的测试。

发明内容

要解决的技术问题

为了克服减震器冲击测试落震试验台占地空间大、操作繁琐和冲击能量有限的缺陷，本发明提供了一种伞降无人机减震器冲击测试装置与方法，基于电磁感应原理，冲击能量大，冲击力可精确控制，稳定性好，操作简单，占地空间小。

技术方案

一种伞降无人机减震器冲击测试装置，包括位移传感器支架、位移传感器、等效电阻、储能电容、放电开关、位移传感器连接销钉、放电线圈、放电线圈固定座、感应线圈、锥形驱动头、导向轴、减震器大端连接销钉、减震器小端连接销钉、固定接头、压力传感器、固定螺栓、固定座和工作台；所述位移传感器螺接安装在位移传感器支架上，位移传感器通过位移传感器连接销钉与导向轴连接，位移传感器支架螺接固定在工作台上；放电线圈为中心带圆形通孔的短圆柱形线圈，通过螺栓固定在中心带圆形通孔的放电线圈固定座上，放电线圈固定座与工作台螺接固定；储能电容、等效电阻、放电开关串联，控制放电线圈放电，等效电阻、电线圈和储能电容组成RLC放电回路；感应线圈为中心带圆形通孔的短圆柱形紫铜板，锥形驱动头为中心带圆形通孔的锥形结构，感应线圈与锥形驱动头通过螺栓连接；导向轴一端为带凸台接头，与待测减震器大端通过减震器大端连接销钉连接，另一端加工成扁平接头，与位移传感器相连，中间段为光杆，依次穿过放电线圈固定座、放电线圈、感应线圈、锥形驱动头的中心圆形通孔，与各孔间隙配合；固定座底面加工有条状滑移孔，以供调节整个装置跨距，并通过螺栓固定在工作台上，竖直面带圆形通孔；固定接头与待测减震器小端通过减震器小端连接销钉连接，固定接头中心加工螺纹孔；压力传感器中心带圆形通孔，固定螺栓一端加工螺纹，中间段带光杆，依次与固定座圆形通孔、压力传感器圆形通孔间隙配合，螺纹端与固定接头螺接；工作台为整个装置提供支撑，各部件中心圆形通孔同轴。

固定座底面加工的条状滑移孔个数为4个。

一种伞降无人机减震器冲击测试方法，利用电磁力直接对待测减震器进行冲击压缩，放电电压控制最大冲击力，储能电容电容量控制冲击力脉冲宽度；具体步骤如下：

步骤1：安装待测减震器：减震器大端通过减震器大端连接销钉与导向轴带凸台接头固定，减震器小端通过减震器小端连接销钉与固定接头固定，调整固定座位置，保证导向轴凸台、锥形驱动头、感应线圈及放电线圈紧密贴合后，将固定座与工作台紧固；

步骤2：设置放电参数：

根据下式设置放电电压：

F_max＝NU²

其中：F_max为最大冲击力；N为RLC放电回路常数；U为放电电压；

根据下式选择储能电容电容量：

其中：T为电磁冲击力脉冲宽度；L为放电回路等效电感值；C为储能电容电容量；R为放电回路等效电阻阻值；

步骤3：储能电容充电：通过外置的充电电路对储能电容进行充电；

步骤4：实施冲击：闭合放电开关，储能电容对放电线圈瞬间放电，放电线圈中产生强大的脉冲电流并在周围形成变化的高强度磁场，与放电线圈相互贴紧的感应线圈，由于电磁感应产生强涡流；两者产生的磁场方向相反，从而产生电磁斥力，即电磁冲击力，电磁冲击力通过锥形驱动头和导向轴对待测减震器进行冲击加载；通过压力传感器采集冲击力数据，通过位移传感器采集减震器压缩量。

有益效果

本发明提出的一种伞降无人机减震器冲击测试装置与方法，基于电磁感应原理，以电磁力作为减震器冲击测试的冲击力，冲击能量大，可对多种规格减震器进行冲击测试，冲击力可精确控制，稳定性好，操作简单，占地空间小，克服了减震器冲击测试落震试验台占地空间大、操作繁琐和冲击能量有限的缺陷。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为本发明的感应线圈、锥形驱动头以及导向轴剖视图；

图3为本发明的导向轴等轴测视图；

图4为本发明的固定接头等轴测视图；

其中：1-位移传感器支架、2-位移传感器、3-等效电阻、4-储能电容、5-放电开关、6-位移传感器连接销钉、7-放电线圈、8-放电线圈固定座、9-感应线圈、10-锥形驱动头、11-导向轴、12-减震器大端连接销钉、13-待测减震器、14-减震器小端连接销钉、15-固定接头、16-压力传感器、17-固定螺栓、18-固定座、19-工作台。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

为了克服减震器冲击测试落震试验台占地空间大、操作繁琐和冲击能量有限的缺陷，本发明提供了一种伞降无人机减震器冲击测试装置与方法，基于电磁感应原理，冲击能量大，可对多种规格减震器进行冲击测试，冲击力可精确控制，稳定性好，操作简单，占地空间小。

参见附图1-4，一种伞降无人机减震器冲击测试装置，所述装置包括：位移传感器支架1、位移传感器2、等效电阻3、储能电容4、放电开关5、位移传感器连接销钉6、放电线圈7、放电线圈固定座8、感应线圈9、锥形驱动头10、导向轴11、减震器大端连接销钉12、减震器小端连接销钉14、固定接头15、压力传感器16、固定螺栓17、固定座18、工作台19。

所述位移传感器2螺接安装在位移传感器支架1上，位移传感器2通过位移传感器连接销钉6与导向轴11连接，位移传感器支架1螺接固定在工作台19上；放电线圈7为中心带圆形通孔的短圆柱形线圈，通过螺栓固定在中心带圆形通孔的放电线圈固定座8上，放电线圈固定座8与工作台19螺接固定；储能电容4、等效电阻3、放电开关5串联，控制放电线圈7放电，等效电阻3、电线圈7和储能电容4组成RLC放电回路；感应线圈9为中心带圆形通孔的短圆柱形紫铜板，锥形驱动头10为中心带圆形通孔的锥形结构，感应线圈9与锥形驱动头10通过螺栓连接；导向轴11一端为带凸台接头，与待测减震器13大端通过减震器大端连接销钉12连接，另一端加工成扁平接头，与位移传感器2相连，中间段为光杆，依次穿过放电线圈固定座8、放电线圈7、感应线圈9、锥形驱动头10的中心圆形通孔，与各孔间隙配合；固定座18底面加工四个条状滑移孔，以供调节整个装置跨距，并通过螺栓固定在工作台19上，竖直面带圆形通孔；固定接头15与待测减震器13小端通过减震器小端连接销钉14连接，固定接头15中心加工螺纹孔；压力传感器16中心带圆形通孔，固定螺栓17一端加工螺纹，中间段带光杆，依次与固定座18圆形通孔、压力传感器16圆形通孔间隙配合，螺纹端与固定接头15螺接；工作台19为整个装置提供支撑，各部件中心圆形通孔同轴。

一种伞降无人机减震器冲击测试方法，利用电磁力直接对待测减震器进行冲击压缩，放电电压控制最大冲击力，储能电容电容量控制冲击力脉冲宽度。根据电磁感应原理和RLC放电回路特征，最大冲击力计算公式为：

F_max＝NU² (1)

其中：F_max为最大冲击力；N为RLC放电回路常数；U为放电电压。冲击力脉冲宽度计算公式为：

其中：T为电磁冲击力脉冲宽度；L为放电回路等效电感值；C为储能电容电容量；R为放电回路等效电阻阻值。

本发明通过设置放电电压和储能电容电容量，实现电磁冲击力的精确控制，稳定性好，操作简单，占地空间小。减震器冲击测试试验具体实施步骤如下：

步骤一、安装待测减震器13。减震器大端通过减震器大端连接销钉12与导向轴11带凸台接头固定，减震器小端通过减震器小端连接销钉14与固定接头15固定，调整固定座18位置，保证导向轴11凸台、锥形驱动头10、感应线圈9及放电线圈7紧密贴合后，将固定座18与工作台19紧固。

步骤二、设置放电参数。根据公式(1)设置放电电压，根据公式(2)选择储能电容电容量。

步骤三、储能电容4充电。通过外置的充电电路对储能电容4充电。

步骤四、实施冲击。闭合放电开关5，储能电容4对放电线圈7瞬间放电，放电线圈7中产生强大的脉冲电流并在周围形成变化的高强度磁场，与放电线圈7相互贴紧的感应线圈9，由于电磁感应产生强涡流。两者产生的磁场方向相反，从而产生电磁斥力，即电磁冲击力，电磁冲击力通过锥形驱动头10和导向轴11对待测减震器13进行冲击加载。通过压力传感器16采集冲击力数据，通过位移传感器2采集减震器压缩量。

重复步骤二至步骤四，得到减震器压缩量和所受最大冲击力的关系，从而判断减震器性能是否合格。

Claims (3)

1.一种伞降无人机减震器冲击测试装置，其特征在于包括位移传感器支架(1)、位移传感器(2)、等效电阻(3)、储能电容(4)、放电开关(5)、位移传感器连接销钉(6)、放电线圈(7)、放电线圈固定座(8)、感应线圈(9)、锥形驱动头(10)、导向轴(11)、减震器大端连接销钉(12)、减震器小端连接销钉(14)、固定接头(15)、压力传感器(16)、固定螺栓(17)、固定座(18)和工作台(19)；所述位移传感器(2)螺接安装在位移传感器支架(1)上，位移传感器(2)通过位移传感器连接销钉(6)与导向轴(11)连接，位移传感器支架(1)螺接固定在工作台(19)上；放电线圈(7)为中心带圆形通孔的短圆柱形线圈，通过螺栓固定在中心带圆形通孔的放电线圈固定座(8)上，放电线圈固定座(8)与工作台(19)螺接固定；储能电容(4)、等效电阻(3)、放电开关(5)串联，控制放电线圈(7)放电，等效电阻(3)、电线圈(7)和储能电容(4)组成RLC放电回路；感应线圈(9)为中心带圆形通孔的短圆柱形紫铜板，锥形驱动头(10)为中心带圆形通孔的锥形结构，感应线圈(9)与锥形驱动头(10)通过螺栓连接；导向轴(11)一端为带凸台接头，与待测减震器(13)大端通过减震器大端连接销钉(12)连接，另一端加工成扁平接头，与位移传感器(2)相连，中间段为光杆，依次穿过放电线圈固定座(8)、放电线圈(7)、感应线圈(9)、锥形驱动头(10)的中心圆形通孔，与各孔间隙配合；固定座(18)底面加工有条状滑移孔，以供调节整个装置跨距，并通过螺栓固定在工作台(19)上，竖直面带圆形通孔；固定接头(15)与待测减震器(13)小端通过减震器小端连接销钉(14)连接，固定接头(15)中心加工螺纹孔；压力传感器(16)中心带圆形通孔，固定螺栓(17)一端加工螺纹，中间段带光杆，依次与固定座(18)圆形通孔、压力传感器(16)圆形通孔间隙配合，螺纹端与固定接头(15)螺接；工作台(19)为整个装置提供支撑，各部件中心圆形通孔同轴。

2.根据权利要求1所述的一种伞降无人机减震器冲击测试装置，其特征在于固定座(18)底面加工的条状滑移孔个数为4个。

3.一种利用权利要求1所述的装置对伞降无人机减震器进行的冲击测试方法，其特征在于利用电磁力直接对待测减震器进行冲击压缩，放电电压控制最大冲击力，储能电容电容量控制冲击力脉冲宽度；具体步骤如下：

步骤1：安装待测减震器：减震器大端通过减震器大端连接销钉与导向轴带凸台接头固定，减震器小端通过减震器小端连接销钉与固定接头固定，调整固定座位置，保证导向轴凸台、锥形驱动头、感应线圈及放电线圈紧密贴合后，将固定座与工作台紧固；

步骤2：设置放电参数：

根据下式设置放电电压：

F_max＝NU²

其中：F_max为最大冲击力；N为RLC放电回路常数；U为放电电压；

根据下式选择储能电容电容量：

其中：T为电磁冲击力脉冲宽度；L为放电回路等效电感值；C为储能电容电容量；R为放电回路等效电阻阻值；

步骤3：储能电容充电：通过外置的充电电路对储能电容进行充电；

步骤4：实施冲击：闭合放电开关，储能电容对放电线圈瞬间放电，放电线圈中产生强大的脉冲电流并在周围形成变化的高强度磁场，与放电线圈相互贴紧的感应线圈，由于电磁感应产生强涡流；两者产生的磁场方向相反，从而产生电磁斥力，即电磁冲击力，电磁冲击力通过锥形驱动头和导向轴对待测减震器进行冲击加载；通过压力传感器采集冲击力数据，通过位移传感器采集减震器压缩量。