CN112763196B - 一种舰载机阻拦索冲击滑移试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种舰载机阻拦索冲击滑移试验装置，包括冲击组件、承载受力组件和数据信号采集组件；冲击组件包括冲击锤，冲击锤的顶部设有第一驱动部，第一驱动部用于调整冲击锤的偏移角度同时给于冲击锤驱动力；承载受力组件包括两个滑轮，两个滑轮之间绕接有阻拦索，冲击锤与阻拦索上下对应设置，任意一个滑轮上设有第二驱动部，另一个滑轮上设有第三驱动部，第二驱动部用于对阻拦索提供预紧力，第三驱动部用于带动滑轮旋转，数据信号采集组件包括拉力传感器，拉力传感器用于测试冲击锤冲击阻拦索的力。本发明能够稳定地测试阻拦索受到不同角度的冲击力产生滑移的试验。

Description

一种舰载机阻拦索冲击滑移试验装置

技术领域

本发明涉及冲击滑移试验技术领域，特别是涉及一种舰载机阻拦索冲击滑移试验装置。

背景技术

对于目前的航母搭载舰载机技术而言，最难的不仅是航母本身的制造工艺，舰载机因为甲板长度的限制，其起飞与停降技术更为重要，这直接影响着航母舰载机的战斗力。阻拦钢丝绳拦截舰载机的碰撞速度可达200km/h以上，冲击能量极高，对于阻拦索的力学性能要求十分苛刻，特别是由于舰载机的降落航线误差等因素，拦截过程舰载机挂钩与阻拦钢丝绳可能产生高速滑移，高接触载荷下的摩擦滑移将加剧钢丝绳的磨损失效，除此之外，阻拦索的预设参数也直接关系到钢丝绳的服役寿命，如舰载机的速度、质量；挂钩的材料属性；绳索的预紧状态、缓冲力度等等。因此，研制一种阻拦索冲击滑移试验装置，开展钢丝绳预紧后的滑移-冲击耦合机制及破坏机理实验研究，对于探寻钢丝绳预紧状态、滑移速度与钢丝绳的损伤失效之间作用关系，进一步提高钢丝绳的冲击耐受性和拦截可靠性具有重要意义。

现如今，我国对舰载机阻拦钢丝绳的相关设计还处在开始阶段，并存在很多缺陷，例如专利号为“CN201910824307.6”的发明专利公开了一种落锤式钢丝绳冲击破坏试验装置及方法，其整体方案存在未考虑滑移的缺点；专利号为“CN202010070833.0”的发明专利公开了一种钢丝绳冲击破坏的试验装置及方法，其方案虽然可实现调整不同角度的冲击力，但也无法实现钢丝绳滑移；专利号为“CN201910652584.3”的发明专利公开了一种横置钢丝绳径向冲击下张力振动检测分析方法及装置，该方案中设计的冲击力小，集中于振动波的传递特性研究，并没有公开具体的测试不同角度的冲击力产生滑移的试验，因此目前亟需一种舰载机阻拦索冲击滑移试验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种舰载机阻拦索冲击滑移试验装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种舰载机阻拦索冲击滑移试验装置，包括冲击组件、承载受力组件和数据信号采集组件；

所述冲击组件包括冲击锤，所述冲击锤的顶部设有第一驱动部，所述第一驱动部用于调整所述冲击锤的偏移角度同时给于所述冲击锤驱动力；

所述承载受力组件包括两个滑轮，两个所述滑轮之间绕接有阻拦索，所述冲击锤与阻拦索上下对应设置，任意一个所述滑轮上设有第二驱动部，另一个所述滑轮上设有第三驱动部，所述第二驱动部用于对所述阻拦索提供预紧力，所述第三驱动部用于带动所述滑轮旋转。

所述数据信号采集组件包括拉力传感器，所述拉力传感器用于测试所述冲击锤冲击所述阻拦索的力。

优选的，所述第一驱动部包括冲击液压缸和转盘轴，所述冲击液压缸固定在所述转盘轴上，所述转盘轴的端部固定有直角电机的输出轴，所述冲击锤固定在所述冲击液压缸的活塞端。

优选的，所述第二驱动部包括液压缸，靠近所述液压缸一端的所述滑轮设置在所述液压缸的活塞端。

优选的，所述第三驱动部包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与远离所述液压缸一端的所述滑轮固定连接。

优选的，还包括支架，所述支架的顶端依次固定有第一支座、第二支座和第三支座，所述第一支座上固定有滑轨，所述滑轨上滑动连接有滑台。

优选的，靠近所述液压缸一端的所述滑轮安装在所述滑台上，所述拉力传感器固定在液压缸的活塞端，所述拉力传感器与所述滑台固接。

优选的，所述转盘轴安装在所述第二支座上，所述驱动电机固定在所述第三支座上。

优选的，所述数据信号采集组件包括计算机，所述拉力传感器与所述计算机信号连接。

优选的，所述驱动电机通过弹性联轴器连接有传动轴，所述传动轴与所述滑轮通过平键连接。

优选的，所述阻拦索为钢丝绳。

本发明公开了以下技术效果：设计直角电机驱动转盘轴，使转盘轴产生需要的角度偏移，再由冲击液压缸驱动冲击锤给以冲击力，冲击锤受驱动冲击阻拦索，阻拦索受力会产生张紧力，在这同时液压缸一侧的拉力传感器迅速反馈，同时传递给计算机做出分析计算，以方便后续研究，本发明能够稳定地测试阻拦索受到不同角度的冲击力产生滑移的试验，动能传递稳定，使航母搭载舰载机技术得到进一步发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明舰载机阻拦索冲击滑移试验装置的轴测图；

图2为本发明舰载机阻拦索冲击滑移试验装置的主视图；

图3为本发明舰载机阻拦索冲击滑移试验装置的俯视图；

图4为本发明舰载机阻拦索冲击滑移试验装置的侧视图；

图5为本发明液压缸的主视图；

图6为本发明液压缸的俯视图；

图7为本发明液压缸的侧视图；

图8为本发明驱动电机的侧视图；

图9为本发明驱动电机的俯视图；

图10为本发明驱动电机的主视图；

图11为本发明冲击组件的主视图；

图12为本发明冲击组件的俯视图；

图13为本发明冲击组件的侧视图；

其中，1为冲击锤，2为滑轮，3为阻拦索，4为拉力传感器，5为冲击液压缸，6为转盘轴，7为直角电机，8为液压缸，9为驱动电机，10为支架，11为第一支座，12为第二支座，13为第三支座，14为滑轨，15为滑台，16为弹性联轴器，17为传动轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-13，本发明提供一种舰载机阻拦索冲击滑移试验装置，包括冲击组件、承载受力组件和数据信号采集组件；

所述冲击组件包括冲击锤1，所述冲击锤1的顶部设有第一驱动部，所述第一驱动部用于调整所述冲击锤1的偏移角度同时给于所述冲击锤1驱动力；

所述承载受力组件包括两个滑轮2，两个所述滑轮2之间绕接有阻拦索3，所述冲击锤1与阻拦索3上下对应设置，任意一个所述滑轮2上设有第二驱动部，另一个所述滑轮2上设有第三驱动部，所述第二驱动部用于对所述阻拦索3提供预紧力，所述第三驱动部用于带动所述滑轮2旋转。

所述数据信号采集组件包括拉力传感器4，所述拉力传感器4用于测试所述冲击锤1冲击所述阻拦索3的力。

进一步优化方案，所述第一驱动部包括冲击液压缸5和转盘轴6，所述冲击液压缸5固定在所述转盘轴6上，所述转盘轴6的端部固定有直角电机7的输出轴，所述冲击锤1固定在所述冲击液压缸5的活塞端。

直角电机7利用马达功率提供动力，以此来驱动转盘轴6，使得转盘轴6转动而实现角度的偏转，并且可以根据设定程序，使转盘轴6保持需要的角度，为了更切合的模拟舰载机着舰时对阻拦索3瞬间产生的冲击，本装置采用安装在转盘轴6上的冲击锤1，由直角电机7可以驱动转盘轴6，从而实现角度发生偏转，然后冲击液压缸5驱动冲击锤1产生冲击，更好地模拟舰载机的着陆情况时的受力分析。

进一步优化方案，所述第二驱动部包括液压缸8，靠近所述液压缸8一端的所述滑轮2设置在所述液压缸8的活塞端。

进一步优化方案，所述第三驱动部包括驱动电机9，所述驱动电机9的输出轴与远离所述液压缸8一端的所述滑轮2固定连接，所述驱动电机9通过弹性联轴器16连接有传动轴17，所述传动轴17与所述滑轮2通过平键连接。

对于驱动电机9的选用应该和传动轴17依靠弹性联轴器16连接在一起，从而实现轴的转动，以此来带动滑轮2，滑轮2利用转动将阻拦索3转动；在模拟舰载机着舰时力发生偏移，不需要阻拦索3发生太大的转动，所以驱动电机9选择需添加一个减速机；若有长时间保持工作状态或者一直处于一个较稳定的运动状态的以及在很短时间内工作的，优选为三相异步电机；选用驱动电机9型号，需要同时要满足动力和扭矩的要求外，还需符合本地的供电情况，通过估算出驱动电机9的传动效率和其传动转矩，可以得到其最高的转速。

对于传动轴17而言，其材料选择使用45号优质的碳素结构钢，需要调质处理，而后确定轴头直径，并在轴上一段安装弹性联轴器16，可以进行缓冲、减震，选择弹性套柱销联轴器作为联轴器，以降低驱动电机9的微小振动，在弹性联轴器16另一端连接驱动电机9；因为传动轴17和滑轮2之间将采用平键连接的方式传递力，因此要在传动轴17上开一个键槽；依照轴头以及轴结构的各个尺寸和弹性联轴器16和轴承之间安装的大致方位可以得出选型的轴承座型号为UCF604；设计轴的结构，选型轴承座的型号为UCF604，可以知道其内径尺寸。该传动轴17有平键连接，按照齿轮轴的固定方式，轴承的周向固定方式可以使用过盈配合固定方式，过盈配合固定不需要添加另外的零件，还可以作为周向固定，使配合更加稳定，联轴器和轴使用键固定用来实现周向固定。

进一步优化方案，还包括支架10，所述支架10的顶端依次固定有第一支座11、第二支座12和第三支座13，所述第一支座11上固定有滑轨14，所述滑轨14上滑动连接有滑台15，使得滑轮2为可移动的滑轮2，便于调整预紧力。

进一步优化方案，靠近所述液压缸8一端的所述滑轮2安装在所述滑台15上，所述拉力传感器4固定在液压缸8的活塞端，所述拉力传感器4与所述滑台15固接。

数据信号采集组件为了可以达到测试力的偏移的受力分析的目的，在液压缸8一侧连接一个拉力传感器4，以便于控制和监测阻拦索受到冲击时，所承受力的变化。拉力传感器4有几个关键参数，能够测量压力的最大范围、工作环境的影响、接受信号的反馈时间、输出信号的速度等测量范围，即为其所能测试的力的大小，该拉力传感器4是否能承受。本装置中冲击钢丝绳会产生巨大的冲击力，所以拉力传感器4的选型非常关键。根据不同拉力传感器4的特点和适用情况，选择圆柱式拉力传感器4，测量范围大，能够承受较大的冲击力且连接方便，连接方式为螺纹连接，或采用burster843型号拉力传感器4，使用该传感器的好处在于是测试精度高，承受压力大采用螺纹连接，可以节约成本。

进一步优化方案，所述转盘轴6安装在所述第二支座12上，所述驱动电机9固定在所述第三支座13上。

进一步优化方案，所述数据信号采集组件包括计算机，所述拉力传感器4与所述计算机信号连接。

进一步优化方案，所述阻拦索3为钢丝绳。

工作原理：本装置中包含冲击组件、承载受力组件以及数据信号采集组件，设计直角电机7驱动转盘轴6，使转盘轴6产生需要的角度偏移，再由冲击液压缸5驱动冲击锤1给以冲击力，冲击锤1受驱动冲击滑轮2上的阻拦索3，阻拦索3受力会产生张紧力，在这同时液压缸8一侧的拉力传感器4迅速反馈，同时传递给计算机做出一个具体的分析计算，以方便后面的研究。

液压缸8可以为本次试验装置提供预紧力；拉力传感器9便于测试冲击锤1冲击滑轮2上方阻拦索4的力的大小，并且传递给计算机，以便使用者作系统的研究和受力分析以及情况分析；两个滑轮2形成滑轮组，将阻拦索4采用一个闭环状态，用驱动电机9给以动力，使阻拦索4旋转，在受冲击的时候可以有力的偏移，根据设计要求，滑轮2直径是一般滑轮2直径的40-80倍，优选为40倍；冲击组件中采用直角电机7可以使转盘轴6停留在需要的角度，从而实现不同角度力的冲击，再用冲击液压缸5推动冲击锤1产生冲击，直角电机7驱动冲击液压缸5，然后冲击液压缸5驱动冲击锤1，冲击锤1受驱动对阻拦索3产生冲击，阻拦索3采用10mm的钢丝绳，由于本装置的目的是为了测试阻拦索3在受不同角度的冲击时，产生力的偏移情况，包括阻拦索3动力学响应、阻拦索3形变量等。驱动电机9作为动力源产生动力通过弹性联轴器16传递给传动轴17，传动轴17与滑轮2采用平键连接方式，在键左右两边受转矩，将动能传递给滑轮2，使滑轮2旋转。

根据上述原理可知，本装置可以调整冲击角度，本装置的设计为了模拟舰载机着陆时，在勾索与阻拦索3产生接触的时候，由于很大的冲击力会使勾索在阻拦索3上左右滑移，同时产生力的滑移。本装置利用直角电机7驱动转盘轴6带动冲击组件产生旋转，这样就可以实现力的不同角度的冲击。

本装置还可以实现力的滑移，在舰载机着陆时勾索会与阻拦索3接触，接触瞬间勾索会在阻拦索3上发生力的偏移，本装置利用滑轮2组将阻拦索3转动，从而模拟舰载机着舰时，产生的力的偏移情况。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种舰载机阻拦索冲击滑移试验装置，其特征在于：包括冲击组件、承载受力组件和数据信号采集组件；

所述冲击组件包括冲击锤(1)，所述冲击锤(1)的顶部设有第一驱动部，所述第一驱动部用于调整所述冲击锤(1)的偏移角度同时给于所述冲击锤(1)驱动力；

所述承载受力组件包括两个滑轮(2)，两个所述滑轮(2)之间绕接有阻拦索(3)，所述冲击锤(1)与阻拦索(3)上下对应设置，任意一个所述滑轮(2)上设有第二驱动部，另一个所述滑轮(2)上设有第三驱动部，所述第二驱动部用于对所述阻拦索(3)提供预紧力，所述第三驱动部用于带动所述滑轮(2)旋转；

所述数据信号采集组件包括拉力传感器(4)，所述拉力传感器(4)用于测试所述冲击锤(1)冲击所述阻拦索(3)的力；

所述第一驱动部包括冲击液压缸(5)和转盘轴(6)，所述冲击液压缸(5)固定在所述转盘轴(6)上，所述转盘轴(6)的端部固定有直角电机(7)的输出轴，所述冲击锤(1)固定在所述冲击液压缸(5)的活塞端；

所述第二驱动部包括液压缸(8)，靠近所述液压缸(8)一端的所述滑轮(2)设置在所述液压缸(8)的活塞端；

所述第三驱动部包括驱动电机(9)，所述驱动电机(9)的输出轴与远离所述液压缸(8)一端的所述滑轮(2)固定连接；

还包括支架(10)，所述支架(10)的顶端依次固定有第一支座(11)、第二支座(12)和第三支座(13)，所述第一支座(11)上固定有滑轨(14)，所述滑轨(14)上滑动连接有滑台(15)。

2.根据权利要求1所述的舰载机阻拦索冲击滑移试验装置，其特征在于：靠近所述液压缸(8)一端的所述滑轮(2)安装在所述滑台(15)上，所述拉力传感器(4)固定在液压缸(8)的活塞端，所述拉力传感器(4)与所述滑台(15)固接。

3.根据权利要求1所述的舰载机阻拦索冲击滑移试验装置，其特征在于：所述转盘轴(6)安装在所述第二支座(12)上，所述驱动电机(9)固定在所述第三支座(13)上。

4.根据权利要求1所述的舰载机阻拦索冲击滑移试验装置，其特征在于：所述数据信号采集组件包括计算机，所述拉力传感器(4)与所述计算机信号连接。

5.根据权利要求1所述的舰载机阻拦索冲击滑移试验装置，其特征在于：所述驱动电机(9)通过弹性联轴器(16)连接有传动轴(17)，所述传动轴(17)与所述滑轮(2)通过平键连接。

6.根据权利要求1所述的舰载机阻拦索冲击滑移试验装置，其特征在于：所述阻拦索(3)为钢丝绳。

Images