CN112556909B - 一种用于测试撕裂力的测试装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测试撕裂带撕裂力的测试装置，其包括：支撑架、第一定滑轮、第二定滑轮、安装座、放绳装置、配重块、第一绳索、释放机构、平衡电机、卷筒、第二绳索、第三绳索、拉力传感器、测速传感器和控制单元；所述控制单元用于在收到启动测量指令后控制所述挂弹钩释放所述配重块，同时启动平衡电机以使得所述平衡电机通过所述第二绳索对所述配重块施加一个拉力，该拉力等于阻碍配重块下落的摩擦力的合力，当所述测速传感器测量到所述配重块的下落速度达到预设撕裂速度时控制所述放绳装置停止释放第一绳索。该测试装置可以精确控制撕裂速度并以匀速撕裂撕裂带，并精确测量撕裂带的撕裂力。

Description

一种用于测试撕裂力的测试装置

技术领域

本文涉及一种航天航空技术，尤指一种用于测试撕裂力的测试装置。

背景技术

多数航天器伞系减速分系统采用弹伞筒一次性弹射开伞的方式，由弹伞筒活塞将伞包加速推出，随后通过捕获包将活塞捕获住，避免活塞撞击降落伞。捕获包通过撕裂带与航天器结构连接，在回收活塞的过程中限制捕获冲击力，调节吸收分离物的能量，保证航天器的安全。因此，保证撕裂带的性能是保护航天器和降落伞安全的关键。

撕裂带是一种吸能装置，体积小，重量轻，应用灵活，适合与降落伞一同包装在弹伞筒内。撕裂带由两根缝纫在一起的基带组成，受力形式有两种，一种是两根基带单拉受力，一种是两根基带同时受力。撕裂带依靠两根基带之间的缝线的剥离，消耗分离能量，在动态连续撕裂过程中，撕裂力近似恒定，不同规格的撕裂带撕裂力不同。

撕裂带正式投入使用前，需要对其进行性能测试，目前撕裂带的测试通过落体式实验台进行，但现有的测试装置无法精确调控撕裂速度，且不能恒定撕裂速度。

发明内容

本申请提供了一种用于测试撕裂带撕裂力的测试装置，可以精确控制撕裂速度并以匀速撕裂撕裂带，来达到精确测量撕裂带的撕裂力的目的。

该测试装置包括：

支撑架；

第一定滑轮，安装在所述支撑架上；

第二定滑轮，安装在所述支撑架上；

安装座，设置在所述第一定滑轮下方，与所述支撑架之间滑动连接，且能沿竖直方向滑动；

放绳装置，设置在所述安装座上；

配重块，设置在所述第二定滑轮下方；

第一绳索，一端连接于所述放绳装置，另一端依次绕过第一定滑轮和第二定滑轮而连接于所述配重块；

释放机构，安装在所述支撑架上，包括能悬挂所述配重块的挂弹钩；

平衡电机，设置在所述配重块的下方；

卷筒，安装在所述平衡电机的主轴上；

第二绳索，一端连接所述配重块、另一端连接所述卷筒；

第三绳索，一端用于连接撕裂带、另一端连接所述安装座3；

拉力传感器，用于实时测量所述第三绳索所受的拉力；

测速传感器，用于实时测量所述配重块的下落速度；

控制单元，电连接于所述挂弹钩、所述放绳装置、所述平衡电机和所述测速传感；

其中，所述放绳装置在所述配重块的拉动下能陆续释放出预先收卷在所述放绳装置上的部分第一绳索，所述控制单元用于在收到启动测量指令后控制所述挂弹钩释放所述配重块，同时启动平衡电机以使得所述平衡电机通过所述第二绳索对所述配重块施加一个拉力，该拉力等于阻碍配重块下落的摩擦力的合力，当所述测速传感器测量到所述配重块的下落速度达到预设撕裂速度时控制所述放绳装置停止释放第一绳索。

释放机构的挂弹钩从高处释放配重块后，配重块在重力的作用下加速下落，在下落到一定的程度后第一绳索被绷直。放绳装置开始释放第一绳索。在这个过程中，测速传感器实时测量配重块的下落速度，并将该下落速度上传至控制单元。当测速传感器测量到配重块的下落速度达到预设撕裂速度时，控制单元控制放绳装置停止释放第一绳索。此时，第一绳索拖动放绳装置和安装座以预设撕裂速度匀速向上运动。在安装座均速向上运动时，匀速向上拉动第三绳索，第三绳索在安装座的拉动下以预设撕裂速度匀速地将撕裂带的两根基带撕裂开来。拉力传感器则实时测量第三绳索所受拉力。

第三绳索所受拉力即为撕裂带的撕裂力，因此，该测试装置能精确地将撕裂带的撕裂速度控制在预设撕裂速度，并在该预设撕裂速度下测量到撕裂带的撕裂力。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例中的一种测试装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中的放绳装置的结构示意图；

图3为本申请实施例中的释放机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，图1显示了一种用于测试撕裂带撕裂力的测试装置。该测试装置包括支撑架1、第一定滑轮71、第二定滑轮72、第三定滑轮73、安装座3、放绳装置6、配重块9、第一绳索41、第二绳索42、第三绳索43、释放机构5、平衡电机101、卷筒102、拉力传感器21、测速传感器22和控制单元。

该支撑架1包括第一支架11和第二支架12。第一支架11和第二支架12均树立在地面上。

第一支架11包括第一安装板112、第一滑竿115、第二安装板116、第三安装板113和第一立柱111。第一立柱111设置有多根。在本实施例中，第一立柱111设置有四根。第一立柱111竖直设置，第一立柱111的底端固定在地面上。第一安装板112、第二安装板116和第三安装板113可以是矩形平板。第一安装板112、第二安装板116和第三安装板113均设置在第一立柱111上。第一安装板112、第二安装板116和第三安装板113均水平设置。第一立柱111支撑起第一安装板112、第二安装板116和第三安装板113。第三安装板113可以是设置在第一立柱111的顶端。四根第一立柱111分别连接第三安装板113的四个角。第一安装板112设置在第三安装板113的下方。四根第一立柱111分别连接第一安装板112的四个角。第二安装板116设置在第一安装板112的下方。四根第一立柱111分别连接第二安装板116的四个角。

第一安装板112上设置有第一过孔114。第一过孔114可以是设置在第一安装板112的中部。第一滑竿115设置有多根，例如是四根。第一滑竿115的顶端连接于第一安装板112。四根第一滑竿115可以分别连接在靠近第一安装板112的四个角的位置。第一滑竿115竖直设置。第一滑竿115的两端分别连接第一安装板112和第二安装板116。

安装座3设置在第一安装板112和第二安装板116之间。安装座3可以是平板结构。安装座3上设置有多个第一滑孔31。第一滑孔31的数量与第一滑竿115的数量相同。第一滑孔31与第一滑竿115一一对应设置，第一滑竿115贯穿与其相对应的第一滑孔31。这样，安装座3与支撑架1之间形成滑动连接，安装座3仅能沿竖直方向滑动，避免安装座3在水平方向上晃动。

第二支架12包括第四安装板122、第二立柱121、第二滑竿125和安装架123。第二立柱121设置有多根。在本实施例中，第二立柱121设置有四根。第二立柱121竖直设置，第二立柱121的底端固定在地面上。第四安装板122可以是矩形平板。第四安装板122均水平设置。第四安装板122与第一安装板112可以位于同一高度。第四安装板122上设置有一个第二过孔124。第二过孔124可以是设置在第四安装板122的中部位置。第四安装的四个角分别连接四根第二立柱121。安装架123设置在第四安装板122的上方。安装架123可以是设置在第二立柱121的顶端。第二滑竿125设置有多根。在本实施例中，第二滑竿125设置两根。第二滑竿125竖直设置。第二滑竿125的顶端连接于第四安装板122。第二滑竿125的底端向下延伸到靠近地面的位置。

第一定滑轮71安装在第三安装板113上，第一定滑轮71的轮轴水平设置。第一定滑轮71连接在第三安装板113的底面上。第一定滑轮71可以是设置在第三安装板113的中部。

第二定滑轮72安装在第四安装板122上，第二定滑轮72的轮轴水平设置。第二定滑轮72连接在第四安装板122的底面上。第二定滑轮72可以是设置在第四安装板122的中部。

放绳装置6设置在安装座3上。在本实施例中，放绳装置6固定在安装座3的上方。放绳装置6包括放绳轮61、轴承座63和制动机构62。放绳轮61可以是槽轮。放绳轮61上设置有一根轮轴，该轮轴水平设置。轴承座63设置有两个，两个轴承座63分别设置在放绳轮61的相对两侧。放绳轮61的轮轴的相对两端分别安装在两个轴承座63上。放绳轮61能绕自身轴线转动。制动机构62用于对放绳轮61进行制动。

在本实施例中，制动机构62为抱闸制动器。抱闸制动器可设置两个，两个抱闸制动器分别设置在轮轴的相对两端。抱闸制动器能对轮轴进行制动，以使得放绳轮61停止旋转。

配重块9可以是大致的方块结构。配重块9的重量远大于安装座3和放绳装置6的重量之和。配重块9可以是由多个依次层叠的方形金属板组成。配重块9位于第二定滑轮72的下方。配重块9的顶端设置有第一连接部91，配重块9的底端设置有第二连接部(图中未示出)。通过该第一连接部91可以提起该配重块9。配重块9上设置有多个竖向延伸的第二滑孔92。第二滑孔92的数量与第二滑竿125的数量相同。第二滑孔92与第二滑竿125一一对应设置，第二滑竿125贯穿与其对应的第二滑孔92。这样，配重块9与支撑架1之间形成滑动连接，避免配重块9在水平方向上晃动。

第一绳索41的一端连接于放绳装置6的放绳轮61，第一绳索41的另一端穿过第一安装板112上的第一过孔114后再依次绕过第一定滑轮71、第二定滑轮72，最后连接于配重块9的第一连接部91。部分第一绳索41能缠绕在放绳轮61上。例如，放绳轮61上缠绕有一圈第一绳索41。

释放机构5包括挂弹钩52和升降机构51。升降机构51设置在安装架123上，升降机构51可以是电动葫芦，电动葫芦的挂钩能穿过第四安装板122上的第一过孔114。挂弹钩52设置在第四安装板122上。挂弹钩52坐落在第四安装板122的上表面上。挂弹钩52和升降机构51都能悬挂配重块9。配重块9的第一连接部91上可以设置第一吊绳93和第二吊绳94。第一吊绳93向上穿过第四安装板122上的第一过孔114而悬挂在挂弹钩52上。第二吊绳94向上穿过第四安装板122上的第一过孔114而悬挂在升降机构51上。

第三定滑轮73设置在第二支架12的底部。第三定滑轮73可以是设置在地面上。第三定滑轮73的轮轴水平设置。第三定滑轮73位于第二定滑轮72的正下方。

平衡电机101设置在第二支架12的底端的一侧。平衡电机101可以是安装在地面上。卷筒102安装在平衡电机101的主轴上。平衡电机101可以是力矩电机。该平衡电机101可以以恒定力矩输出动力。

第二绳索42的一端连接于配重块9的第二连接部。第二绳索42的另一端绕过第三定滑轮73而连接卷筒102。第二绳索42可以是部分卷绕在卷筒102上。

撕裂带8设置在第一支架11的底部。撕裂带8包括两根基带，其中一根基带设置在地面上。第三绳索43的一端连接于另一根基带。第三绳索43的另一端连接于安装座3。第三绳索43可以是连接在安装座3的中部。

拉力传感器21设置在安装座3的底部，用于实时测量第三绳索43所承受的拉力。

测速传感器22设置在第四安装板122的底部，测速传感器22用于实时测量配重块9的速度。测速传感器22可以是激光测速传感器22。

控制单元可以是计算机。控制单元分别与拉力传感器21、测速传感器22、平衡电机101、升降机构51、挂弹钩52和抱闸制动器之间电连接。控制单元用于在收到启动测量指令后控制挂弹钩52释放配重块9，同时启动平衡电机101，当测速传感器22测量到配重块9的下落速度达到预设撕裂速度时，控制两个抱闸制动器对放绳轮61进行制动。

在对撕裂带8进行测试之前，先将撕裂带8的一根基带固定起来，可以是固定在地面上，将撕裂带8的另一根基带连接到第三绳索43上。然后将配重块9上的第二吊绳94挂在升降机构51上，通过升降机构51将配重块9提升到指定高度。再将配重块9上的第一吊绳93挂在挂弹钩52上，并将第一吊绳93绷直。再然后将第二吊绳94从升降机构51上取下来，通过第一吊绳93挂住配重块9，同时使得配重块9保持在指定高度上。

配重块9在上述指定高度时第一绳索41处于松弛状态。当挂弹钩52松开第一吊绳93后，配重块9从该指定高度自由下落到将第一绳索41绷直的高度时该配重块9的速度等于或者略小于预设撕裂速度。该指定高度可以根据重力加速度、预设撕裂速度和配重块9在将第一绳索41绷直时的高度计算出来。另外，能通过升降机构51方便地将配重块9调整到与该预设撕裂速度相匹配的指定高度。

平衡电机101在启动时输出恒定的力矩。该力矩施加到卷筒102上后，转筒卷绕第二绳索42，从而通过第二绳索42对配重块9施加一个拉力。该拉力配置成等于在配重块9脱离挂弹钩52后测试装置中阻碍配重块9自由下落的摩擦力的合力。该力矩的大小可以预先标定出来。这些摩擦力包括第一定滑轮71、第二定滑轮72转动的摩擦力、安装座3与第一滑竿115之间的摩擦力以及配重块9与第二滑竿125之间的摩擦力。第二绳索42在测试之前可以是处于绷直状态。

该预设撕裂速度即为撕裂带8的受测撕裂速度。在配重块9处于指定高度且仅由挂弹钩52承重时，释放机构5的挂弹钩52从高处释放配重块9后，配重块9在重力的作用下加速下落，在下落到一定的程度后第一绳索41被绷直。放绳装置6的放绳轮61在外部的第一绳索41的拉动下开始转动，同时开始释放缠绕在放绳轮61上的第一绳索41。在这个过程中，测速传感器22实时测量配重块9的下落速度，并将该下落速度上传至控制单元。当测速传感器22测量到配重块9的下落速度达到预设撕裂速度时，控制单元控制放绳装置6中的两个抱闸制动器对放绳轮61进行制动来停止释放第一绳索41。在抱闸制动器制动时，第一绳索41拖动放绳装置6和安装座3以预设撕裂速度匀速向上运动。在安装座3均速向上运动时，匀速向上拉动第三绳索43，第三绳索43在安装座3的拉动下以预设撕裂速度匀速地将撕裂带8的两根基带撕裂开来。拉力传感器21则将实时测量的第三绳索43所受拉力上传至控制单元，控制单元记录下第三绳索43在整个过程中所受拉力随时间变化的情况。

第三绳索43所受拉力即为撕裂带8的撕裂力，因此，该测试装置能精确地将撕裂带8的撕裂速度控制在预设撕裂速度，并在该预设撕裂速度下测量到撕裂带8的撕裂力。

在一个示意性实施例中，支撑架1还包括多个连接板131。连接板13的数量例如可以是两块。连接板13的两端分别连接第一支架11和第二支架12。连接板13可以从第一支架11的顶端水平延伸到第二支架12上。

连接板13将第一支架11和第二支架12连接在一起，能增强支撑架1的结构强度。

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种用于测试撕裂带撕裂力的测试装置，其特征在于，包括：

支撑架；

第一定滑轮，安装在所述支撑架上；

第二定滑轮，安装在所述支撑架上；

安装座，设置在所述第一定滑轮下方，与所述支撑架之间滑动连接，且能沿竖直方向滑动；

放绳装置，设置在所述安装座上；

配重块，设置在所述第二定滑轮下方；

第一绳索，一端连接于所述放绳装置，另一端依次绕过第一定滑轮和第二定滑轮而连接于所述配重块；

释放机构，安装在所述支撑架上，包括能悬挂所述配重块的挂弹钩；

平衡电机，设置在所述配重块的下方；

卷筒，安装在所述平衡电机的主轴上；

第二绳索，一端连接所述配重块、另一端连接所述卷筒；

第三绳索，一端用于连接撕裂带、另一端连接所述安装座；

拉力传感器，用于实时测量所述第三绳索所受的拉力；

测速传感器，用于实时测量所述配重块的下落速度；

控制单元，电连接于所述挂弹钩、所述放绳装置、所述平衡电机和所述测速传感器 ；

其中，所述放绳装置在所述配重块的拉动下能陆续释放出预先收卷在所述放绳装置上的部分第一绳索，所述控制单元用于在收到启动测量指令后控制所述挂弹钩释放所述配重块，同时启动平衡电机以使得所述平衡电机通过所述第二绳索对所述配重块施加一个拉力，该拉力等于阻碍配重块下落的摩擦力的合力，当所述测速传感器测量到所述配重块的下落速度达到预设撕裂速度时控制所述放绳装置停止释放第一绳索。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述配重块悬挂在所述挂弹钩上时，所述第一绳索松弛，所述第二绳索绷直。

3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述放绳装置包括能绕自身轴线转动的放绳轮以及用于对放绳轮进行制动的制动机构；

所述控制单元电连接于所述制动机构，当所述测速传感器测量到所述配重块的下落速度达到预设撕裂速度时控制所述制动机构对所述放绳轮进行制动。

4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述制动机构设置有两个，所述制动机构为抱闸制动器，两个所述制动器分别设置在所述放绳轮的轮轴的相对两端。

5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述释放机构还包括安装在所述支撑架上的升降机构，能在所述挂弹钩释放所述配重块前调整所述配重块的高度。

6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述配重块还与支撑架之间滑动连接，所述配重块能在竖直方向上滑动。

7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述支撑架包括第一支架和第二支架；

所述第一支架包括设置在所述放绳装置上方的第一安装板、设置在所述第一安装板下方的第二安装板、从所述第一安装板竖直向下延伸到所述二安装板的多根第一滑竿、设置在所述第一安装板上方的第三安装板以及支撑起所述第一安装板和所述第三安装板的多根第一立柱；

所述第二支架包括设置在所述配重块上方的第四安装板、从所述第三安装板向下延伸的多根第二滑竿、设置在所第四安装板上方的安装架以及支撑起所述第四安装板和所述安装架的多根第二立柱；

所述第一定滑轮设置在所述第三安装板上，所述第二定滑轮和所述挂弹钩均设置在所述第四安装板上，所述升降机构安装在所述安装架上，所述安装座上还设置有多个与所述第一滑竿一一对应设置的第一滑孔，所述第一滑竿穿过与其相对应的第一滑孔，所述配重块上还设置有多个与所述第二滑竿一一对应设置的第二滑孔，所述第二滑竿穿过与其相对应的第二滑孔，所述第一安装板上还设置有供所述第一绳索通过的第一过孔，所述第四安装板上还具有供所述升降机构通过的第二过孔。

8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述平衡电机安装在所述第二支架的底端的一侧；

所述测试装置还包括第三定滑轮，所述第三定滑轮设置在所述第二支架的底部且位于所述第二定滑轮的正下方，所述第二绳索绕过所述第二定滑轮。

9.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述支撑架还包括多个连接板；

所述连接板的两端分别连接所述第一支架和所述第二支架。

10.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述测速传感器为激光测速传感器，设置在所述第四安装板上；

所述升降机构为电动葫芦；

所述配重块的顶端设置有第一连接部，所第一连接部上设置有用于连接所述挂弹钩的第一吊绳和用于连接所述升降机构的第二吊绳。

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