CN108398248A - 对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及浮空器囊体结构力学性能测试技术领域，尤其涉及一种对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的方法和装置。该装置中，拉袢固定在拉伸件的中心区域内，拉伸件固定在拉伸机上，拉伸机用于将拉伸件由中心向外均匀拉伸，以使拉伸件的中心区域受到的各个方向的张力均相等，利用拉伸件的受力状态模拟浮空器囊体结构充气时的受力状态，在拉袢上连接的测力机构能测量拉袢的承力，从而模拟的浮空器囊体结构上的拉袢的真实受力情况。该方法通过测力机构对拉袢施加促使拉袢与拉伸件分离的拉力，当拉袢与拉伸件分离时，该拉力即为拉袢的最大承力值，从而快速准确的得到拉袢在浮空器囊体结构上真实受力使用条件下的承力值。

Description

对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的方法和装置

技术领域

本发明涉及浮空器囊体结构力学性能测试技术领域，尤其涉及一种对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的方法和装置。

背景技术

浮空器一般是指比重轻于空气的、依靠浮力升空的飞行器。主要应用在科研和军事民用领域，具有能耗低、成本低、驻空时间长等特点。浮空器主要包括高空气球、系留气球和飞艇，高空气球一般在三万公里以上高度无动力自由飘飞；系留气球没有动力系统，有压力控制系统，依靠系留缆绳与地面设备或站点相连接；飞艇有动力，可在遥控或自动控制下，利用浮力和自带动力进行自主飞行。

在各种柔性浮空器中，由于没有刚体可连接，大多数外接结构都需要拉袢进行转接，因此拉袢是柔性浮空器一个不可或缺的零部件。拉袢在浮空器中主要起到吊装、发放和固定的功能作用，不同的功能要求的拉袢承力强度不同。目前关于拉袢承力强度的测量为单独的拉袢在拉力试验机上进行单向拉伸，而拉袢的真实使用情况为：拉袢在浮空器囊体材料上受到囊体内外压差的气压载荷，常规的测试无法模拟拉袢使用过程中浮空器囊体材料的真实受力状态，因此对拉袢的受力测试不足以确定拉袢在浮空器囊体材料上的受力情况。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的方法和装置，能够模拟拉袢在浮空器囊体结构上的真实受力情况，从而快速准确的测量出拉袢的承力值。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的装置，包括拉伸机和用于模拟浮空器囊体结构充气状态的试件，所述试件包括拉伸件和拉袢，所述拉袢固定在所述拉伸件的中心区域内，所述拉伸件固定在拉伸机上，所述拉伸机用于将所述拉伸件由中心向外均匀拉伸，以使所述拉伸件的中心区域受到的各个方向的张力均相等；所述拉袢上连接有测力机构，所述测力机构用于测量所述拉袢的承力。

优选的，所述拉伸件包括多个拉伸条，多个所述拉伸条的中点相交，且相邻的两个拉伸条之间的夹角相等，以使相交的各个所述拉伸条的中心点形成中心区域；每个所述拉伸条的两端分别与所述拉伸机连接，以使各个所述拉伸条的两端分别承受相等的反向拉力。

优选的，所述拉伸机包括成对设置的双向拉伸头，每个所述拉伸条的两端分别对应安装有一对所述双向拉伸头。

优选的，所述拉伸条沿长度方向上设有多条张口，每条所述张口分别连接在所述拉伸条任一端部与中点之间。

优选的，所述拉伸条的数量不低于两个。

优选的，所述测力机构包括滑轮和砝码，所述滑轮固定在所述试件的一侧，所述滑轮上绕有绳子，所述绳子的一端连接在所述拉袢上，另一端装有所述砝码。

优选的，所述测力机构包括测力计，所述测力计连接在所述拉袢上。

优选的，所述装置还包括支架，所述拉伸机固定在支架顶部，所述测力机构固定在所述支架的一侧。

本发明还提供了一种对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的方法，包括以下步骤：

组装如上所述的对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的装置；

调整拉伸机的输出拉力，以使拉伸件的中心区域受到的各个方向的张力均相等，从而利用所述拉伸件的受力状态模拟浮空器囊体结构充气时的受力状态；

通过测力机构对固定在所述拉伸件中心区域的拉袢施加拉力，以使所述拉袢与拉伸件分离；

当所述拉袢与拉伸件分离时，所述拉袢受到的拉力即为拉袢的最大承力值。

优选的，所述通过测力机构对固定在所述拉伸件中心区域的拉袢施加拉力，以使所述拉袢与拉伸件分离；当所述拉袢与拉伸件分离时，所述拉袢的受到的拉力即为拉袢的最大承力值，进一步包括：

将所述拉袢通过绳子绕过滑轮连接在砝码上，以通过所述砝码的重量对拉袢施加拉力；

增加所述砝码的总重量，以使所述拉袢与拉伸件之间分离；

当所述拉袢与拉伸件分离时，所述砝码的重量即为所述拉袢的最大承力值。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明所述的对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的装置中，拉袢固定在拉伸件的中心区域内，拉伸件固定在拉伸机上，拉伸机用于将拉伸件由中心向外均匀拉伸，以使拉伸件的中心区域受到的各个方向的张力均相等，从而利用拉伸件的受力状态模拟浮空器囊体结构充气时的受力状态，在拉袢上连接有测力机构，测力机构用于测量拉袢的承力，从而能够模拟的浮空器囊体结构上的拉袢的真实受力情况。本发明所述的方法基于上述装置，通过测力机构对拉袢施加拉力，以使拉袢与拉伸件分离，当拉袢与拉伸件分离时，拉袢受到的拉力即为拉袢的最大承力值，从而快速准确的得到拉袢在浮空器囊体结构上真实受力使用条件下的承力值，从而能够高效而精确的完成浮空器囊体结构的力学性能分析。

附图说明

图1为本发明实施例的对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的装置的主视图；

图2为本发明实施例的对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的装置的俯视图；

图3为本发明实施例的对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的方法的第一种流程框架图；

图4为本发明实施例的对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的方法的第二种流程框架图。

其中，1、待测试件；11、拉袢；12、拉伸件；2、拉伸机；3、支架；4、绳子；5、测力机构；51、滑轮；52、砝码。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本实施例提供了一种对浮空器囊体结构中拉袢11的承力进行测量的装置，该装置包括拉伸机2、测力机构5和用于模拟浮空器囊体结构充气状态的试件1。该试件1固定在拉伸机2上，该拉伸机2为工业设备，自带有双向拉力控制机构，可对试件1施加多组双向拉伸力，并将每组双向拉伸力调整为与浮空器囊体结构充气时的张力相等，使试件1处于浮空器充气状态时的同等受力情况，从而利用试件1构成等同于浮空器囊体结构充气张开时的状态；在拉袢11上连接有测力机构5，测力机构5用于测量拉袢11的承力，从而能够模拟的浮空器囊体结构上的拉袢11的真实受力情况。

本实施例装置还包括支架3，拉伸机2和测力机构5都安装在支架3上，其中，试件1的拉伸件12通过拉伸机2固定在支架3顶部，测力机构5固定在支架3的一侧，以便为测力实验提供可靠支承；支架3具有一定的高度，以便于测力机构5垂向测力。

具体如图1和图2所示，试件1包括拉伸件12和拉袢11，其中，拉伸件12上设有中心区域，拉袢11固定在拉伸件12的中心区域内，且拉伸件12固定在拉伸机2上，拉伸机2用于将拉伸件12由中心向外均匀拉伸，以使拉伸件12的中心区域受到的各个方向的张力均相等，从而利用拉伸件12的受力状态模拟浮空器囊体结构充气时的受力状态，则固定在拉伸件12中心区域内的拉袢11相当于处在浮空器充气状态下的囊体结构上。

为了便于对拉伸件12进行拉伸，本实施例的拉伸件12包括多个拉伸条，多个拉伸条的中点相交，且相邻的两个拉伸条之间的夹角相等，以使相交的各个拉伸条的中心点形成中心区域，固定在中心区域内的拉袢11分别受到多组双向反向力的作用，从而使得拉伸件12的中心区域由中心向周围均匀拉伸。

每个拉伸条的两端分别与拉伸机2连接，以使各个拉伸条的两端分别承受相等的反向拉力。优选的，拉伸机2包括成对设置的双向拉伸头，每个拉伸条的两端分别对应安装有一对双向拉伸头，即拉伸机2可以有不止一对双向拉伸头，只要保证每一个拉伸条都能对应安装在拉伸机2的一对双向拉伸头之间即可。

本实施例中，拉伸件12设有相互垂直的两个拉伸条，两个拉伸条之间的夹角为九十度，且两个拉伸条的中点相交，拉伸机2的一对双向拉伸头之间通过连接杆连接，拉伸条安装在连接杆上，且拉伸条的两端分别位于一对双向拉伸头之间，利用这对双向拉伸头分别对每个拉伸条施加一对双向反向拉力，从使拉伸条从中心向两端同时承受一对双向反向拉力，以保证拉伸件12的中心区域的受力平衡，且受到一定程度的张力。

需要说明的是，本实施例的拉伸件12上的拉伸条的数量应不低于两个，从而保证拉伸件12的中心区域能够至少承受四个方向的拉力，以真实模拟浮空器囊体结构充气时的受力状态。

为了保证拉伸件12中心区域的受力平衡，且受张力时的结构稳定性强，优选在每个拉伸条的长度方向上分别设有多条张口，每条张口的开口两端分别连接在拉伸条任一端部与中点之间，在拉伸条受力时避免出现应力集中的现象，从而对拉伸件12的结构起到保护作用。

在具体应用中，本实施例所述的试件1由拉袢11和拉伸件12组合加工而成，该加工过程至少包括但不限于裁剪、缝纫或焊接。拉袢11的形状包括下述的一种：V型拉袢11、I型拉袢11和双V型拉袢11。

需要说明的是，本实施例并不对所述拉袢11的形状进行限制，可根据实际需求设计为其他形状。

需要说明的是，本实施例并不对所述浮空器囊体结构的材料进行限制，可以根据实际使用情况选择，常用于浮空器囊体结构的薄膜材料都可使用。

本实施例的测力机构5通过绳子4与试件1的拉袢11连接，由测力机构5测量拉袢11从拉伸件12上脱开分离时受到的拉力值，得到拉袢11的最大承力值，从而根据该拉袢11的承力值，对浮空器囊体结构的力学性能进行合理精确的分析。

本实施例所述的测力机构5包括滑轮51和砝码52，滑轮51安装在支架3的侧面，且固定在试件1的一侧，滑轮51上绕有绳子4，绳子4的一端连接在拉袢11上，另一端装有砝码52，利用砝码52的自重对拉袢11施加拉力，从而仅需要确定砝码52的总重量即可确定拉袢11受到的承力。

需要说明的是，除了本实施例给出的上述测力机构5的结构外，测力机构5还可以为测力计，测力计连接在拉袢11上，利用测力计对拉袢11施加水平拉力直至将拉袢11与拉伸件12之间分离，即可通过直接读出测力计的示数获知拉袢11受到的承力。

本实施例还提供了一种对浮空器囊体结构中拉袢11的承力进行测量的方法，该方法是基于上述装置提出的。该方法通过测量将拉袢11与拉伸件12分离时的拉力值，以获得拉袢11的最大承力值，从而快速准确的得到拉袢11在浮空器囊体结构上真实受力使用条件下的承力值，进而能够高效而精确的完成浮空器囊体结构的力学性能分析。

如图3所示，该方法包括以下步骤：

S1、组装如上所述的对浮空器囊体结构中拉袢11的承力进行测量的装置，其中，通过裁剪、缝纫、焊接等工艺加工方法，将待测的拉袢11固定在由浮空器囊体结构常用材料裁剪成的拉伸件12上，以形成待测的试件1。

优选的，该试件1中的拉伸件12为十字形或米字形；拉袢11的形状包括下述的一种：V型拉袢11、I型拉袢11和双V型拉袢11。其中，对拉袢11的形状不进行限制，可根据实际需求设计为其他形状；对试件1的加工过程可以根据实际需求改变工艺过程，从而得到真实加工条件下的浮空器拉袢11试件1。

S2、调整拉伸机2的输出拉力，以使拉伸件12的中心区域受到的各个方向的张力均相等，从而利用拉伸件12的受力状态模拟浮空器囊体结构充气时的受力状态；在具体操作时，可通过拉伸机2的拉力控制机构将每对双向拉伸头的拉力调整为与浮空器囊体结构充气时的张力一致，从而使试件1处于浮空器充气时的同等受力情况。

S3、通过测力机构5对固定在拉伸件12中心区域的拉袢11施加拉力，以使拉袢11与拉伸件12分离；当拉袢11与拉伸件12分离时，拉袢11受到的拉力即为拉袢11的最大承力值。

如图4所示，在步骤S3中，进一步包括：

S301、将拉袢11通过绳子4绕过滑轮51连接在砝码52上，以通过砝码52的重量对拉袢11施加拉力；

S302、增加砝码52的总重量，以使拉袢11与拉伸件12之间分离；

S303、当拉袢11与拉伸件12分离时，砝码52的重量即为拉袢11的最大承力值；假设拉袢11从拉伸件12上拉脱时，砝码52的重量为G，绳子4上的拉力为F，则有G＝F，则F即为拉袢11的最大承力值。

综上所述，本实施例的对浮空器囊体结构中拉袢11的承力进行测量的装置中，拉袢11固定在拉伸件12的中心区域内，拉伸件12固定在拉伸机2上，拉伸机2用于将拉伸件12由中心向外均匀拉伸，以使拉伸件12的中心区域受到的各个方向的张力均相等，从而利用拉伸件12的受力状态模拟浮空器囊体结构充气时的受力状态，在拉袢11上连接有测力机构5，测力机构5用于测量拉袢11的承力，从而能够模拟的浮空器囊体结构上的拉袢11的真实受力情况。

本实施例所述的对浮空器囊体结构中拉袢11的承力进行测量的方法是基于上述装置提出的，该方法主要通过拉伸机2将拉伸件12张拉，以模拟浮空器囊体结构充气时的状态，并通过力机构对拉袢11施加拉力，促使拉袢11与拉伸件12分离，当拉袢11与拉伸件12分离时，拉袢11受到的拉力即为拉袢11的最大承力值，从而快速准确的得到拉袢11在浮空器囊体结构上真实受力使用条件下的承力值，进而能够高效而精确的完成浮空器囊体结构的力学性能分析。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的装置，其特征在于，包括拉伸机和用于模拟浮空器囊体结构充气状态的试件，所述试件包括拉伸件和拉袢，所述拉袢固定在所述拉伸件的中心区域内，所述拉伸件固定在拉伸机上，所述拉伸机用于将所述拉伸件由中心向外均匀拉伸，以使所述拉伸件的中心区域受到的各个方向的张力均相等；所述拉袢上连接有测力机构，所述测力机构用于测量所述拉袢的承力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拉伸件包括多个拉伸条，多个所述拉伸条的中点相交，且相邻的两个拉伸条之间的夹角相等，以使相交的各个所述拉伸条的中心点形成中心区域；每个所述拉伸条的两端分别与所述拉伸机连接，以使各个所述拉伸条的两端分别承受相等的反向拉力。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述拉伸机包括成对设置的双向拉伸头，每个所述拉伸条的两端分别对应安装有一对所述双向拉伸头。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述拉伸条沿长度方向上设有多条张口，每条所述张口分别连接在所述拉伸条任一端部与中点之间。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述拉伸条的数量不低于两个。

6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述测力机构包括滑轮和砝码，所述滑轮固定在所述试件的一侧，所述滑轮上绕有绳子，所述绳子的一端连接在所述拉袢上，另一端装有所述砝码。

7.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述测力机构包括测力计，所述测力计连接在所述拉袢上。

8.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括支架，所述拉伸机固定在支架顶部，所述测力机构固定在所述支架的一侧。

9.一种对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

组装如权利要求1-8任一项所述的对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的装置；

调整拉伸机的输出拉力，以使拉伸件的中心区域受到的各个方向的张力均相等，从而利用所述拉伸件的受力状态模拟浮空器囊体结构充气时的受力状态；

通过测力机构对固定在所述拉伸件中心区域的拉袢施加拉力，以使所述拉袢与拉伸件分离；

当所述拉袢与拉伸件分离时，所述拉袢受到的拉力即为拉袢的最大承力值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述通过测力机构对固定在所述拉伸件中心区域的拉袢施加拉力，以使所述拉袢与拉伸件分离；当所述拉袢与拉伸件分离时，所述拉袢的受到的拉力即为拉袢的最大承力值，进一步包括：

将所述拉袢通过绳子绕过滑轮连接在砝码上，以通过所述砝码的重量对拉袢施加拉力；

增加所述砝码的总重量，以使所述拉袢与拉伸件之间分离；

当所述拉袢与拉伸件分离时，所述砝码的重量即为所述拉袢的最大承力值。