CN113218614B - 一种浮空器囊体拉袢性能的测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮空器囊体拉袢性能的测试装置，该装置包括内主体、外框架以及主体承力加载机构。所述内主体包括伞形骨架和基布载体。所述伞形骨架设置在外框架的内部。所述基布载体设置在伞形骨架的内部。所述主体承力加载机构设置在基布载体的下方。所述基布载体上设置有拉袢。所述外框架上设置有滑轮和测力加载机构。拉袢通过纤绳和滑轮与测力加载机构相连接。该装置具有安装简单、操作便捷，可快速更替试件等优点，同时可有效实施多角度拉力，并精确掌控拉力大小，实现力、位移多种控制方式以及静载、动载、周期性荷载等多种方式于一体。

Description

一种浮空器囊体拉袢性能的测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及浮空器囊体结构力学性能测试技术，具体涉及一种浮空器囊体拉袢性能的测试装置及其测试方法，属于浮空器囊体结构力学性能测试技术领域。

背景技术

类似气球在天空漂浮，用一根绳子拉住气球。气球称为浮空器，气球表面为囊体结构，称为基布，绳子称为附件，气球与绳子相连的这一小部分，就称为拉袢(节点)。由于气球(浮空器)在空中漂浮是不定向的，所以气球与绳子(囊体与附件)相连的角度是动态变化的，同时由于气球在空中的状态是不同的(风向改变、风吹的大或小、风吹的快或慢)，所以不同状态下此处的拉袢承载力强度不同。传统的张拉设备一般采用单向或双向的张拉，例如中国专利CN108398248A：公开了对浮空器囊体结构中拉袢的承力进行测量的方法和装置，其公开的基布大致为矩形。在基布被绷紧后，基布为一个平直的平面，未能模拟真实状态下带有一定弧度的曲面。同时采用这种张拉设备，基布只是在单个或两个方向受力被拉紧，不同于真实状态下，基布绷紧后，节点在各个方向张力相同。同时关于拉袢性能的测试采用手动加砝码，使用自重绷紧基布，在加载过程中基布易受扰动，对拉袢承载力只能在平面内单一方向进行，不能实现往复周期加载。中国专利CN107727289A：公开了一种拉袢承力测量装置及方法，其通过平面吹胀结构向浮空器囊体内加载气体使其膨胀，进而模拟真实状态下，拉袢会受到浮空器囊体中的气压载荷时的承力情况。该方案关于拉袢性能的测试时同样采用手动加砝码，使用自重绷紧基布，在加载过程中浮空器囊体易受扰动，无法实现多角度的在立体空间内对拉袢承载力进行测试，同样不能实现往复周期加载。其储存气体部件应与明火保持一定的安全距离，并不得靠近热源、不得受日光暴晒。宜存放在干燥阴凉处，不能发生撞击；储气部件在移动、停放、使用过程中，应注意瓶体和阀门的保护，防止气瓶倾倒，以免造成附件的损坏。使用中如发现漏气，应立即关闭储气部件的阀门。内部气体具有一定的安全隐患，且不便于在复杂条件下移动、使用。存在囊体密封性要求高、操作条件苛刻，操作复杂，以及存在安全隐患等问题。

为测试节点(囊体与附件)的拉袢(抗拉)性能，亟需一种既可以较好模拟节点真实状态，又可以精准施放拉力、实现多种加载方式及在平面内、外进行多角度张拉的设备及方法。

发明内容

针对现有技术的不足，发明人受到雨伞结构的启发：当雨伞骨架张开时，伞布被撑开；雨伞骨架收回时，伞布得到放松。进而提供了一种基于伞形骨架的浮空器囊体拉袢性能的测试装置及采用该装置对浮空器囊体拉袢进行性能测试的方法。该装置既可以较好的模拟拉袢的真实状态的受力状况，又可以对拉袢精准施放拉力，实现多种加载方式以及在平面内、外多角度的对节点进行张拉测试。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案具体如下：

根据本发明的第一种实施方案，提供一种浮空器囊体拉袢性能的测试装置。

一种浮空器囊体拉袢性能的测试装置，该装置包括内主体、外框架以及主体承力加载机构。所述内主体包括伞形骨架和基布载体。所述伞形骨架设置在外框架的内部。所述基布载体设置在伞形骨架的内部。所述主体承力加载机构设置在基布载体的下方。所述基布载体上设置有拉袢。所述外框架上设置有滑轮和测力加载机构。拉袢通过纤绳和滑轮与测力加载机构相连接。

作为优选，所述外框架还包括环形框架支撑、弧形轨道梁以及操作台面。所述弧形轨道梁为上凸的弧形设计，并且弧形轨道梁的两端均可移动式的与环形框架支撑相连接。所述操作台面固定设置在环形框架支撑的环内。滑轮设置在弧形轨道梁内，并可在弧形轨道梁上移动。

作为优选，所述外框架包括有多条弧形轨道梁。多条所述弧形轨道梁相交于梁顶，并且多条所述弧形轨道梁梁顶处的交点与环形框架支撑的环心位于同一条竖直线上。所述滑轮可在若干条所述弧形轨道梁上任意移动。

作为优选，所述环形框架支撑包括环形支撑上梁、环形支撑下梁以及立柱。环形支撑上梁与环形支撑下梁叠合连接。弧形轨道梁的两端均与环形支撑上梁的上表面相连接。操作台面的缘部被固定夹持在环形支撑上梁和环形支撑下梁之间。若干根立柱均匀设置在环形支撑下梁的下表面上。

作为优选，环形支撑上梁能够在环形支撑下梁上进行旋转移动。

作为优选，弧形轨道梁的数量为1-20条，优选为2-15条，更优选为3-10条。

作为优选，所述操作台面的中心区域开设有中心通孔，沿着操作台面的径线方向上则开设有若干条条形通孔。若干条所述条形通孔均匀分布在中心通孔的四周，并且任意一条所述条形通孔均与中心通孔相连通。所述伞形骨架设置在中心通孔和若干条所述条形通孔内。

作为优选，条形通孔的数量为3-80条，优选为5-60条，更优选为10-40条。

作为优选，所述伞形骨架包括骨架载体、骨架内环、L形活动臂以及骨架外环。所述骨架载体设置在中心通孔内。所述骨架内环设置在骨架载体上。所述L形活动臂由端部垂直相连的长肢和短肢构成。所述长肢设置在条形通孔内，并可在条形通孔内自由穿行。所述长肢的一端与骨架内环相连接，其另一端与骨架外环相连接。所述短肢的顶端与基布载体相连接。优选，L形活动臂的数量与条形通孔的数量相一致。

作为优选，所述长肢的两端分别开设有第一连接孔和第二连接孔。所述短肢的顶端开设有第三连接孔。若干条所述长肢均通过第一连接孔与骨架内环相连接。若干条所述长肢均通过第二连接孔与骨架外环相连接。若干条所述短肢均通过第三连接孔与基布载体相连接。优选，基布载体通过连接绳与第三连接孔相连接。

作为优选，所述第一连接孔为椭圆形连接孔。

作为优选，所述骨架载体包括载台和骨架支撑。所述骨架支撑为顶端设置有支撑连接孔的块状结构。若干个所述骨架支撑的底端均与载台固定连接，若干个所述骨架支撑的顶端均通过支撑连接孔与骨架内环相连接。

作为优选，若干个所述骨架支撑和若干条所述长肢在骨架内环上为交替式分布设置，即在骨架内环上，任意相邻的两个骨架支撑之间均设置有一条长肢，并且任意相邻的两条长肢之间均设置有一个骨架支撑。

作为优选，所述滑轮上设置有移动底座，并通过移动底座在弧形轨道梁上进行固定与移动。所述移动底座上开设有固定孔。移动底座通过螺栓和固定孔在弧形轨道梁上的进行固定与移动。

作为优选，所述主体承力加载机构和测力加载机构各自独立的为电液伺服加载系统。所述主体承力加载机构设置在地面上，其顶端与伞形骨架相连接。所述测力加载机构设置在操作台面上，并通过固定件与任一弧形轨道梁的端部进行固定。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种浮空器囊体拉袢性能的测试方法。

一种浮空器囊体拉袢性能的测试方法或采用第一种实施方案所述装置进行浮空器囊体拉袢性能测试的方法，该方法包括如下步骤：

1)安装好浮空器囊体拉袢性能的测试装置。

2)启动装置，测试不同状态下拉袢与基布载体脱离时，拉袢的承力值。

作为优选，步骤2)具体为：

201)静载试验：安装好测试装置及拉袢后，拉袢通过纤绳直接或间接与测力加载机构连接。通过测力加载机构进行单向力的加载，以测试拉袢在不同单向力作用下的承力性能。

例如选用邦威公司生产的作动器及相应的油源设备，选用东华公司生产的测量软、硬附件，安装好所有设备及测试试件(拉袢)后，试件直接或间接与伺服作动器(测力加载机构)柔性连接，通过电液伺服加载系统进行加载。

静载试验控制方式：单向力加载，可以采用位移控制加载或力控制加载。能完成的静载试验包括：附件极限承载(破坏性)测试、规定载荷条件下的持久性能测试(抗蠕变性能测试)等。电液伺服加载系统能自动获得的测试数据包括：载荷值、加载时间、加载速度、施加载荷的持续时间、位移等。

202)动载试验：安装好测试装置及拉袢后，拉袢通过纤绳直接或间接与测力加载机构连接。通过测力加载机构进行程序性力的加载，以测试拉袢在不同程序性力作用下的承力性能。

例如选用邦威公司生产的作动器及相应的油源设备，选用东华公司生产的测量软、硬附件，安装好所有设备及测试试件(拉袢)后，试件直接或间接与伺服作动器(测力加载机构)柔性连接，通过电液伺服加载系统进行加载。

动载试验包括：附件按事先编制的加载程序(力控制或位移控制)进行加载测试。加载程序如：0→1mm(加载速度2mm/min)→2mm(加载速度2mm/min)→3mm(加载速度2mm/min)→5mm(加载速度5mm/min)→10mm(加载速度5mm/min)→20mm(加载速度10mm/min)→30mm(加载速度10mm/min)……。

动载试验控制方式：单向力加载。能获得的测试数据包括：载荷/时间曲线、加载速度、施加载荷的持续时间、位移等。

203)周期重复加载试验：安装好测试装置及拉袢后，拉袢通过纤绳直接或间接与测力加载机构连接。通过测力加载机构进行周期重复力的加载，以测试拉袢在不同周期重复力作用下的承力性能。

例如选用邦威公司生产的作动器(测力加载机构)及相应的油源设备，选用东华公司生产的测量软、硬附件，安装好所有设备及测试试件(拉袢)后，试件直接或间接与伺服作动器(测力加载机构)柔性连接，通过电液伺服加载系统进行加载。

周期重复加载试验：附件按事先编制的加载程序(力控制或位移控制)进行加载测试。加载程序如：控制方式采用力控制加载；加载速度设定为50kN/min；加载过程为0→30kN→1kN→30kN→1kN→30kN→1kN→30kN→1kN……；加载次数为10000次。

周期重复加载试验控制方式：单向位移或载荷闭环控制；能获得的测试数据包括：载荷/时间曲线、加载速度、施加载荷的持续时间、位移等。

204)快速加载试验：安装好测试装置及拉袢后，拉袢通过纤绳直接或间接与测力加载机构连接。通过测力加载机构进行快速单向力的加载，以测试拉袢在不同快速单向力作用下的承力性能。

快速加载试验包括：囊体附件按较加载速率(如1000mm/min)进行加载测试。控制方式为单向力加载。能获得的测试数据包括：载荷/时间曲线、施加载荷的持续时间、位移等。

在现有技术中，传统的张拉设备一般采用单向或双向的张拉，在基布被绷紧后，基布为一个平直的平面，未能模拟真实状态下带有一定弧度的曲面。同时采用这种张拉设备，基布只是在单个或两个方向受力被拉紧，不同于真实状态下，基布绷紧后，节点在各个方向张力相同。同时关于拉袢性能的测试采用手动加砝码，使用自重绷紧基布，在加载过程中基布易受扰动，对拉袢承载力只能在平面内单一方向进行，不能实现往复周期加载。而充气时浮空器囊体模拟真实状态下，拉袢会受到浮空器囊体中的气压载荷时的承力情况。例如中国专利CN107727289A；1：其内部气体多采用比空气轻的气体，不是价格稍贵，就是具有一定的安全隐患，在实际使用过程中需要小心储存和移动，对现场条件有一定要求(需要防火、防暴晒、防冲击)。2：试验的准确性依赖于气压的稳定和准确，在实际试验过程中，如果发生不明显漏气，可能导致试验完成，但是结果不准确，甚至在加载过程中，已经发觉漏气，却不能采取有效措施。3：同时，此专利采用方法只能在平面内加载，不能实现平面外的拉力实施。4：加载过程中，只能通过增加砝码和减少砝码的方式，最小的变量为最小砝码的重量，量程精度有限。5.不论是加砝码还是减砝码，这种手动加载，加载速度是有限的，不能模拟复杂的使用环境。(中国专利CN108398248A同样存在上述3、4、5所述的不足)。

在本发明中，所述浮空器囊体拉袢性能的测试装置包括内主体、外框架以及主体承力加载机构，内主体包括伞形骨架和基布载体。所述基布载体设置在伞形骨架的内部。所述主体承力加载机构设置在基布载体的下方并与伞形骨架的骨架载体相连接。所述外框架上设置有滑轮和测力加载机构。拉袢通过纤绳和滑轮与测力加载机构相连接。本发明通过内主体中伞形骨架的张拉，进而可模拟浮空器囊体结构(基布载体)充气时的受力状态，即使得基布载体在各个方向的张力相同，通过控制电液伺服加载系统(主体承力加载机构)可实现多种加载方式，还通过通过改变滑轮位置或转动环形支撑上梁，可以实现半球域内所有角度的拉力测试。本发明所述装置的所有部件均可在工厂进行预制，然后再现场直接拼装即可。该装置具有安装简单、操作便捷，可快速更替试件等优点，同时可对拉袢有效实施多方位、多角度的拉力测试，并能精确控制施加的拉力大小，实现力、位移等多种控制方式以及静载、动载、周期性荷载等多种记载方式于一体。

在本发明中，所述外框架包括环形框架支撑、弧形轨道梁以及操作台面。所述弧形轨道梁为上凸的弧形设计(半圆形或半椭圆形等结构)，并且弧形轨道梁的两端均可移动式的与环形框架支撑相连接。所述操作台面固定设置在环形框架支撑的环内。滑轮设置在弧形轨道梁内，并可在弧形轨道梁上移动。一般的，弧形轨道梁、环形框架支撑上均有密布等间距螺栓孔，螺孔对齐后拧入螺栓即可完成构件的固定。由于孔洞沿弧形轨道梁和环形框架支撑全长等间距布置，所以为滑轮可在弧形轨道梁上进行任意移动，同时弧形轨道梁可以以螺孔间距为最小单位在环形框架支撑进行旋转移动。由于弧形轨道梁可以任意旋转，同时滑轮可在弧形轨道梁上任意移动，即可以实现在外框架的上半球域内(弧形轨道梁旋转所形成的半球区域)，滑轮通过纤绳实现对拉袢多角度、多方位的拉力测试。

在本发明中，所述环形框架支撑包括环形支撑上梁、环形支撑下梁以及立柱，环形支撑上梁设置在环形支撑下梁的上表面，同样的环形支撑上梁和环形支撑下梁上均有密布等间距螺栓孔，螺孔对齐后拧入螺栓即可完成环形支撑上梁和环形支撑下梁之间的固定，环形支撑上梁可以以螺孔间距为最小单位在环形支撑下梁上进行旋转移动。立柱固定在环形支撑下梁上，主要用于支撑整个外框架，同时，立柱具有一定高度，以便于伞形骨架的舒张与收缩以及为安装主体承力加载机构预留足够空间。

在本发明中，包括有多条弧形轨道梁，多条弧形轨道梁相交于梁顶处(即弧形轨道梁的弧顶处)，滑轮可在多条弧形轨道梁的轨道内任意移动和固定。此时，不需要将弧形轨道梁进行旋转，只需要根据实际需求，在环形框架支撑上均匀设置有足够数量的弧形轨道梁，则同样可以使得滑轮在外框架的上半球域内(弧形轨道梁旋转所形成的半球区域)的任意移动，进而实现对拉袢多角度、多方位的角度的拉力测试。

在本发明中，操作台面的中心区域开设有中心通孔，中心通孔的孔径略大于伞形骨架的骨架载体的直径，以便骨架载体能够通过中心通孔。同时在沿着操作台面的径线方向上则开设有若干条条形通孔。若干条所述条形通孔均匀分布在中心通孔的四周，并且所有条形通孔的底端(靠近中心通孔的一端)均与中心通孔相连通。所述条形通孔的长度小于操作台面的半径，但是略大于L形活动臂长肢的长度，条形通孔的宽度也略大于L形活动臂长肢的宽度。以便于L形活动臂能够自由通过条形通孔。进而实现伞形骨架的舒张与收缩。

在本发明中，L形活动臂由端部垂直相连的长肢和短肢构成。并且在长肢的内端(靠近骨架载体的一端)上开设有椭圆形的通孔(第一连接孔)，长肢通过该通孔与骨架内环相连(骨架内环穿过第一通孔使得所有长肢的内端均串接在骨架内环上)。在长肢的外端与短肢的相连的转角处也开设有通孔(第二连接孔)，长肢通过该通孔与骨架外环相连(骨架外环穿过第二通孔使得所有长肢均的外端串接在骨架外环上)。还在短肢的顶端(远离长肢的一端)上开设有通孔(第三连接孔)，基布载体通过连接绳固定在所有短肢所构成的圆形区域内，并在连接绳的作用下，使得基布载体受到所有短肢的共同作用力实现拉伸与放松。通过骨架内环、L型活动臂、骨架外环的共同作用，可使得基布载体各个方向上的张力相同，而且由于L型活动臂或绕着外环进行旋转运动，使得基布载体各个方向上的张力不并不是仅仅在一个平面内，而是在一个曲面内。使得基布载体更加接近真实状态下的浮空器囊体的受力状态，在此状态下测试的拉袢承力性能数据就越加接近真实状态下的性能数值。

在本发明中，所述骨架内环上还串接有骨架支撑，所述骨架支撑为上端设置有椭圆形连接孔的板状结构(也可以是条状、片状、柱状结构等)。并且在骨架内环上，所有骨架支撑和所有长肢在骨架内环上为交替式分布设置，即任意相邻的两个骨架支撑之间均设置有一条长肢，并且任意相邻的两条长肢之间均设置有一个骨架支撑。骨架支撑的底端则固定在骨架载体上，使得骨架内环能够通过骨架支撑被托举在骨架载体的上方，进而使得骨架载体上下移动时，骨架内环也随之进行上下移动，在此过程中，同时长肢也随之进行上下移动的同时，长肢的内端还可绕骨架内环进行转动，继而带动长肢的外端的上下移动和长肢的外端在骨架外环上的转动，最终使得短肢的外端(包括第三连接孔)能够以第二连接孔为圆心，以短肢的高度为半径进行圆周运动(短肢的外端的移动轨迹为一个圆弧)，从而实现对基本载体的曲面等张力拉伸。

在本发明中，长肢内端的通孔(第一连接孔)为椭圆形。一般地长肢通过第二连接孔绕着转角处的骨架外环上下转动，在转动过程中，长肢内端的通孔(第一连接孔)连接着骨架内环，需要一定的活动空间，椭圆形的目的是为了有一定的活动空间，又能带动长肢的转动。

在本发明中，主体承力加载机构和测力加载机构各自独立的为电液伺服加载系统。电液伺服加载系统则由作动器及油源、控制及测量软、硬附件等构成。电液伺服加载系统均可提供实现推力和拉力，同时在作动器内内置有力传感器，可测得力值大小，能够精确控制推力或拉力的大小，实现力、位移的多种控制方式以及静载、动载、周期性荷载等多种记载方式。

在本发明中，采用浮空器囊体拉袢性能的测试装置对浮空器囊体拉袢性能进行测试的方法具体为：

1)安装好浮空器囊体拉袢性能的测试装置：首先在工厂预制获得浮空器囊体拉袢性能的测试装置各个部件，然后再现场进行装配。先将立柱、环形框架支撑梁、弧形轨道梁以及操作台面进行装配以获得外框架。然后在将骨架载体、骨架内环、L形活动臂以及骨架外环进行装配以获得伞形骨架。再接着放置并固定主体承力加载机构、测力加载机构和滑轮。然后将装配好的伞形骨架放进操作台面预留的伞形骨架预留通孔内。并将伞形骨架的骨架载体与主体承力加载机构进行连接。最火安装基布载体，同时检查和固定各部位配件。放置试件(拉袢)，控制作动器，正式试验。

2)启动装置，测试不同状态下拉袢与基布载体脱离时，拉袢的承力值。

静载试验具体为：选用邦威公司生产的作动器及相应的油源设备，选用东华公司生产的测量软、硬附件，安装好所有设备及测试试件(拉袢)后，试件直接或间接与伺服作动器(测力加载机构)柔性连接，通过电液伺服加载系统进行加载。

静载试验控制方式：单向力加载，可以采用位移控制加载或力控制加载。能完成的静载试验包括：附件极限承载(破坏性)测试、规定载荷条件下的持久性能测试(抗蠕变性能测试)等。电液伺服加载系统能自动获得的测试数据包括：载荷值、加载时间、加载速度、施加载荷的持续时间、位移等。

动载试验具体为：选用邦威公司生产的作动器及相应的油源设备，选用东华公司生产的测量软、硬附件，安装好所有设备及测试试件(拉袢)后，试件直接或间接与伺服作动器(测力加载机构)柔性连接，通过电液伺服加载系统进行加载。

动载试验包括：附件按事先编制的加载程序(力控制或位移控制)进行加载测试。加载程序如：0→1mm(加载速度2mm/min)→2mm(加载速度2mm/min)→3mm(加载速度2mm/min)→5mm(加载速度5mm/min)→10mm(加载速度5mm/min)→20mm(加载速度10mm/min)→30mm(加载速度10mm/min)······。

动载试验控制方式：单向力加载。能获得的测试数据包括：载荷/时间曲线、加载速度、施加载荷的持续时间、位移等。

周期重复加载试验具体为：选用邦威公司生产的作动器(测力加载机构)及相应的油源设备，选用东华公司生产的测量软、硬附件，安装好所有设备及测试试件(拉袢)后，试件直接或间接与伺服作动器(测力加载机构)柔性连接，通过电液伺服加载系统进行加载。

周期重复加载试验：附件按事先编制的加载程序(力控制或位移控制)进行加载测试。加载程序如：控制方式采用力控制加载；加载速度设定为50kN/min；加载过程为0→30kN→1kN→30kN→1kN→30kN→1kN→30kN→1kN……；加载次数为10000次。

周期重复加载试验控制方式：单向位移或载荷闭环控制；能获得的测试数据包括：载荷/时间曲线、加载速度、施加载荷的持续时间、位移等。

快速加载试验具体为：试验过程及安装方式与静载试验基本相同。

快速加载试验包括：囊体附件按较加载速率(如800-2000mm/min，例如900mm/min、1000mm/min、1100mm/min、1200mm/min、1300mm/min、1400mm/min、1500mm/min、1600mm/min、1700mm/min、1800mm/min、1900mm/min)进行加载测试。控制方式为单向力加载。能获得的测试数据包括：载荷/时间曲线、施加载荷的持续时间、位移等。

在本发明中，所述基布载体的一般为圆形结构，其半径为1-300cm，优选为5-250cm，更优选为10-200cm，例如30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm、110cm、120cm、130cm、140cm、150cm、160cm、170cm、180cm、190cm等。可根据实际试验需求进行合理设计。

在本发明中，所述伞形骨架的俯视投影一般为圆形骨架结构，其半径(外环半径)为1-300cm，优选为5-250cm，更优选为10-200cm，例如30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm、110cm、120cm、130cm、140cm、150cm、160cm、170cm、180cm、190cm等。可根据实际试验需求进行合理设计。

在本发明中，所述弧形轨道梁一般为半圆弧形结构，任意一根弧形轨道梁的半径为1-500cm，优选为5-400cm，更优选为10-300cm，例如30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm、110cm、120cm、130cm、140cm、150cm、160cm、170cm、180cm、190cm、200cm、220cm、240cm、260cm、280cm等。可根据实际试验需求进行合理设计。

与现有技术相比较，本发明的有益技术效果如下：

1：本发明巧妙的采用了基于伞形骨架的张拉结构，以实现对基布载体(浮空器囊体)的绷紧与放松，进而模拟真实状态下，浮空器囊体带有一定弧度的曲面状态，而且采用伞形骨架的张拉结构，可在多方向上实现对基布载体的等张力的拉伸效果。

2：本发明通过将弧形轨道梁可移动式的安装在环形框架支撑上，同时将滑轮可移动式的案子在弧形轨道梁上；由于弧形轨道梁可以任意旋转，同时滑轮可在弧形轨道梁上任意移动，即可以实现在外框架的上半球域内(弧形轨道梁旋转所形成的半球区域)，通过滑轮和纤绳实现对拉袢多角度、多方位的拉力测试。

3：本发明采用电液伺服加载系统可实现多种加载方式的精确控制和选择。同时本发明测试装置的所有部件均可在工厂进行预制，然后在现场直接进行拼装，具有安装简单、操作便捷，可快速更替试件等优点；同时可对拉袢有效实施多角度的拉力，并精确掌控拉力大小，实现力、位移等多种控制方式以及静载、动载、周期性荷载等多种记载方式。准确测试出拉袢在不同状态下的承力性能。

4：本发明的装置在加载过程中，可以实时获得的测试数据包：如载荷/时间曲线、加载速度、施加载荷的持续时间、位移等。依靠实时数据，可以观察和计算得到到试件(拉袢)的屈服和极限，也可以实时对加载方案进行调整。

5：本发明的装置加载过程，不是采用砝码加重的方式，而是采用电液伺服加载系统，其包括作动器及相应油源设备，量程精度高且便于调节和控制。不论是加砝码还是减砝码，又或者是手动加载，加载速度均有限，且不能模拟复杂的使用环境。本发明则可以实现复杂使用环境下的快速加、卸载。

附图说明

图1为浮空器囊体拉袢性能的测试装置整体结构图。

图2为浮空器囊体拉袢性能的测试装置俯视结构图。

图3为内主体与主体承力加载机构连接结构图。

图4为伞形骨架整体结构图。

图5为伞形骨架及L形活动臂分解结构图。

图6为骨架载体结构图。

图7为操作台面俯视结构图。

图8为滑轮结构图。

图9为基布载体俯视结构图。

附图标记：1：内主体；2：外框架；3：主体承力加载机构；4：拉袢；11：伞形骨架；111：骨架载体；1111：载台；1112：骨架支撑；1113：支撑连接孔；112：骨架内环；113：L形活动臂；1131：长肢；1132：短肢；1133：第一连接孔；1134：第二连接孔；1135：第三连接孔；114：骨架外环；12：基布载体；121：连接绳；21：滑轮；211：移动底座；212：固定孔；22：测力加载机构；221：固定件；23：环形框架支撑；231：环形支撑上梁；232：环形支撑下梁；233：立柱；24：弧形轨道梁；25：操作台面；251：中心通孔；252：条形通孔。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

一种浮空器囊体拉袢性能的测试装置，该装置包括内主体1、外框架2以及主体承力加载机构3。所述内主体1包括伞形骨架11和基布载体12。所述伞形骨架11设置在外框架2的内部。所述基布载体12设置在伞形骨架11的内部。所述主体承力加载机构3设置在基布载体12的下方。所述基布载体12上设置有拉袢4。所述外框架2上设置有滑轮21和测力加载机构22。拉袢4通过纤绳41和滑轮21与测力加载机构22相连接。

作为优选，所述外框架2还包括环形框架支撑23、弧形轨道梁24以及操作台面25。所述弧形轨道梁24为上凸的弧形设计，并且弧形轨道梁24的两端均可移动式的与环形框架支撑23相连接。所述操作台面25固定设置在环形框架支撑23的环内。滑轮21设置在弧形轨道梁24内，并可在弧形轨道梁24上移动。

作为优选，所述外框架2包括有多条弧形轨道梁24。多条所述弧形轨道梁24相交于梁顶，并且多条所述弧形轨道梁24梁顶处的交点与环形框架支撑23的环心位于同一条竖直线上。所述滑轮21可在若干条所述弧形轨道梁24上任意移动。

作为优选，所述环形框架支撑23包括环形支撑上梁231、环形支撑下梁232以及立柱233。环形支撑上梁231与环形支撑下梁232叠合连接。弧形轨道梁24的两端均与环形支撑上梁231的上表面相连接。操作台面25的缘部被固定夹持在环形支撑上梁231和环形支撑下梁232之间。若干根立柱233均匀设置在环形支撑下梁232的下表面上。

作为优选，环形支撑上梁231能够在环形支撑下梁232上进行旋转移动。

作为优选，弧形轨道梁24的数量为1-20条，优选为2-15条，更优选为3-10条。

作为优选，所述操作台面25的中心区域开设有中心通孔251，沿着操作台面25的径线方向上则开设有若干条条形通孔252。若干条所述条形通孔252均匀分布在中心通孔251的四周，并且任意一条所述条形通孔252均与中心通孔251相连通。所述伞形骨架11设置在中心通孔251和若干条所述条形通孔252内。

作为优选，条形通孔252的数量为3-80条，优选为5-60条，更优选为10-40条。

作为优选，所述伞形骨架11包括骨架载体111、骨架内环112、L形活动臂113以及骨架外环114。所述骨架载体111设置在中心通孔251内。所述骨架内环112设置在骨架载体111上。所述L形活动臂113由端部垂直相连的长肢1131和短肢1132构成。所述长肢1131设置在条形通孔252内，并可在条形通孔252内自由穿行。所述长肢1131的一端与骨架内环112相连接，其另一端与骨架外环114相连接。所述短肢1132的顶端与基布载体12相连接。优选，L形活动臂113的数量与条形通孔252的数量相一致。

作为优选，所述长肢1131的两端分别开设有第一连接孔1133和第二连接孔1134。所述短肢1132的顶端开设有第三连接孔1135。若干条所述长肢1131均通过第一连接孔1133与骨架内环112相连接。若干条所述长肢1131均通过第二连接孔1134与骨架外环114相连接。若干条所述短肢1132均通过第三连接孔1135与基布载体12相连接。优选，基布载体12通过连接绳121与第三连接孔1135相连接。

作为优选，所述第一连接孔1133为椭圆形连接孔。

作为优选，所述骨架载体111包括载台1111和骨架支撑1112。所述骨架支撑1112为顶端设置有支撑连接孔1113的块状结构。若干个所述骨架支撑1112的底端均与载台1111固定连接，若干个所述骨架支撑1112的顶端均通过支撑连接孔1113与骨架内环112相连接。

作为优选，若干个所述骨架支撑1112和若干条所述长肢1131在骨架内环112上为交替式分布设置，即在骨架内环112上，任意相邻的两个骨架支撑1112之间均设置有一条长肢1131，并且任意相邻的两条长肢1131之间均设置有一个骨架支撑1112。

作为优选，所述滑轮21上设置有移动底座211，并通过移动底座211在弧形轨道梁24上进行固定与移动。所述移动底座211上开设有固定孔212。移动底座211通过螺栓和固定孔212在弧形轨道梁24上的进行固定与移动。

作为优选，所述主体承力加载机构3和测力加载机构22各自独立的为电液伺服加载系统。所述主体承力加载机构3设置在地面上，其顶端与伞形骨架11相连接。所述测力加载机构22设置在操作台面25上，并通过固定件221与任一弧形轨道梁24的端部进行固定。

实施例1

如图1所示，一种浮空器囊体拉袢性能的测试装置，该装置包括内主体1、外框架2以及主体承力加载机构3。所述内主体1包括伞形骨架11和基布载体12。所述伞形骨架11设置在外框架2的内部。所述基布载体12设置在伞形骨架11的内部。所述主体承力加载机构3设置在基布载体12的下方。所述基布载体12上设置有拉袢4。所述外框架2上设置有滑轮21和测力加载机构22。拉袢4通过纤绳41和滑轮21与测力加载机构22相连接。

实施例2

重复实施例1，只是所述外框架2还包括环形框架支撑23、弧形轨道梁24以及操作台面25。所述弧形轨道梁24为上凸的弧形设计，并且弧形轨道梁24的两端均可移动式的与环形框架支撑23相连接。所述操作台面25固定设置在环形框架支撑23的环内。滑轮21设置在弧形轨道梁24内，并可在弧形轨道梁24上移动。

实施例3

重复实施例2，只是所述外框架2包括有多条弧形轨道梁24。多条所述弧形轨道梁24相交于梁顶，并且多条所述弧形轨道梁24梁顶处的交点与环形框架支撑23的环心位于同一条竖直线上。所述滑轮21可在若干条所述弧形轨道梁24上任意移动。

实施例4

重复实施例3，只是所述环形框架支撑23包括环形支撑上梁231、环形支撑下梁232以及立柱233。环形支撑上梁231与环形支撑下梁232叠合连接。弧形轨道梁24的两端均与环形支撑上梁231的上表面相连接。操作台面25的缘部被固定夹持在环形支撑上梁231和环形支撑下梁232之间。若干根立柱233均匀设置在环形支撑下梁232的下表面上。

实施例5

重复实施例4，只是环形支撑上梁231能够在环形支撑下梁232上进行旋转移动。

实施例6

重复实施例5，只是弧形轨道梁24的数量为6条。

实施例7

重复实施例5，只是弧形轨道梁24的数量为4条。

实施例8

重复实施例5，只是弧形轨道梁24的数量为2条。

实施例9

重复实施例8，如图2、图7所示，只是所述操作台面25的中心区域开设有中心通孔251，沿着操作台面25的径线方向上则开设有若干条条形通孔252。若干条所述条形通孔252均匀分布在中心通孔251的四周，并且任意一条所述条形通孔252均与中心通孔251相连通。所述伞形骨架11设置在中心通孔251和若干条所述条形通孔252内。

实施例10

重复实施例9，只是条形通孔252的数量为32条。

实施例11

重复实施例9，只是条形通孔252的数量为24条。

实施例12

重复实施例9，只是条形通孔252的数量为16条。

实施例13

重复实施例12，如图3-6所示，只是所述伞形骨架11包括骨架载体111、骨架内环112、L形活动臂113以及骨架外环114。所述骨架载体111设置在中心通孔251内。所述骨架内环112设置在骨架载体111上。所述L形活动臂113由端部垂直相连的长肢1131和短肢1132构成。所述长肢1131设置在条形通孔252内，并可在条形通孔252内自由穿行。所述长肢1131的一端与骨架内环112相连接，其另一端与骨架外环114相连接。所述短肢1132的顶端与基布载体12相连接。

实施例14

重复实施例13，只是L形活动臂113的数量与条形通孔252的数量相一致。

实施例15

重复实施例14，只是所述长肢1131的两端分别开设有第一连接孔1133和第二连接孔1134。所述短肢1132的顶端开设有第三连接孔1135。若干条所述长肢1131均通过第一连接孔1133与骨架内环112相连接。若干条所述长肢1131均通过第二连接孔1134与骨架外环114相连接。若干条所述短肢1132均通过第三连接孔1135与基布载体12相连接。

实施例16

重复实施例15，如图9所示，只是基布载体12通过连接绳121与第三连接孔1135相连接。

实施例17

重复实施例16，如图5-6所示，只是所述第一连接孔1133为椭圆形连接孔。

实施例18

重复实施例17，如图3-6所示，只是所述骨架载体111包括载台1111和骨架支撑1112。所述骨架支撑1112为顶端设置有支撑连接孔1113的块状结构。若干个所述骨架支撑1112的底端均与载台1111固定连接，若干个所述骨架支撑1112的顶端均通过支撑连接孔1113与骨架内环112相连接。

实施例19

重复实施例18，只是若干个所述骨架支撑1112和若干条所述长肢1131在骨架内环112上为交替式分布设置，即在骨架内环112上，任意相邻的两个骨架支撑1112之间均设置有一条长肢1131，并且任意相邻的两条长肢1131之间均设置有一个骨架支撑1112。

实施例20

重复实施例19，如图8所示，只是所述滑轮21上设置有移动底座211，并通过移动底座211在弧形轨道梁24上进行固定与移动。所述移动底座211上开设有固定孔212。移动底座211通过螺栓和固定孔212在弧形轨道梁24上的进行固定与移动。

实施例21

重复实施例20，如图1所示，只是所述主体承力加载机构3和测力加载机构22各自独立的为电液伺服加载系统。所述主体承力加载机构3设置在地面上，其顶端与伞形骨架11相连接。所述测力加载机构22设置在操作台面25上，并通过固定件221与任一弧形轨道梁24的端部进行固定。

Claims (21)

1.一种浮空器囊体拉袢性能的测试装置，其特征在于：该装置包括内主体(1)、外框架(2)以及主体承力加载机构(3)；所述内主体(1)包括伞形骨架(11)和基布载体(12)；所述伞形骨架(11)设置在外框架(2)的内部；所述基布载体(12)设置在伞形骨架(11)的内部；所述主体承力加载机构(3)设置在基布载体(12)的下方；所述基布载体(12)上设置有拉袢(4)；所述外框架(2)上设置有滑轮(21)和测力加载机构(22)；拉袢(4)通过纤绳(41)和滑轮(21)与测力加载机构(22)相连接；

其中：所述外框架(2)还包括环形框架支撑(23)、弧形轨道梁(24)以及操作台面(25)；所述弧形轨道梁(24)为上凸的弧形设计，并且弧形轨道梁(24)的两端均可移动式的与环形框架支撑(23)相连接；所述操作台面(25)固定设置在环形框架支撑(23)的环内；滑轮(21)设置在弧形轨道梁(24)内，并可在弧形轨道梁(24)上移动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述外框架(2)包括有多条弧形轨道梁(24)；多条所述弧形轨道梁(24)相交于梁顶，并且多条所述弧形轨道梁(24)梁顶处的交点与环形框架支撑(23)的环心位于同一条竖直线上；所述滑轮(21)可在若干条所述弧形轨道梁(24)上任意移动。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述环形框架支撑(23)包括环形支撑上梁(231)、环形支撑下梁(232)以及立柱(233)；环形支撑上梁(231)与环形支撑下梁(232)叠合连接；弧形轨道梁(24)的两端均与环形支撑上梁(231)的上表面相连接；操作台面(25)的缘部被固定夹持在环形支撑上梁(231)和环形支撑下梁(232)之间；若干根立柱(233)均匀设置在环形支撑下梁(232)的下表面上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：环形支撑上梁(231)能够在环形支撑下梁(232)上进行旋转移动；和/或

弧形轨道梁(24)的数量为1-20条。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：弧形轨道梁(24)的数量为2-15条。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：弧形轨道梁(24)的数量为3-10条。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述操作台面(25)的中心区域开设有中心通孔(251)，沿着操作台面(25)的径线方向上则开设有若干条条形通孔(252)；若干条所述条形通孔(252)均匀分布在中心通孔(251)的四周，并且任意一条所述条形通孔(252)均与中心通孔(251)相连通；所述伞形骨架(11)设置在中心通孔(251)和若干条所述条形通孔(252)内。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：条形通孔(252)的数量为3-80条。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：条形通孔(252)的数量为5-60条。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：条形通孔(252)的数量为10-40条。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述伞形骨架(11)包括骨架载体(111)、骨架内环(112)、L形活动臂(113)以及骨架外环(114)；所述骨架载体(111)设置在中心通孔(251)内；所述骨架内环(112)设置在骨架载体(111)上；所述L形活动臂(113)由端部垂直相连的长肢(1131)和短肢(1132)构成；所述长肢(1131)设置在条形通孔(252)内，并可在条形通孔(252)内自由穿行；所述长肢(1131)的一端与骨架内环(112)相连接，其另一端与骨架外环(114)相连接；所述短肢(1132)的顶端与基布载体(12)相连接。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：L形活动臂(113)的数量与条形通孔(252)的数量相一致。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：所述长肢(1131)的两端分别开设有第一连接孔(1133)和第二连接孔(1134)；所述短肢(1132)的顶端开设有第三连接孔(1135)；若干条所述长肢(1131)均通过第一连接孔(1133)与骨架内环(112)相连接；若干条所述长肢(1131)均通过第二连接孔(1134)与骨架外环(114)相连接；若干条所述短肢(1132)均通过第三连接孔(1135)与基布载体(12)相连接。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于：基布载体(12)通过连接绳(121)与第三连接孔(1135)相连接。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述第一连接孔(1133)为椭圆形连接孔。

16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于：所述骨架载体(111)包括载台(1111)和骨架支撑(1112)；所述骨架支撑(1112)为顶端设置有支撑连接孔(1113)的块状结构；若干个所述骨架支撑(1112)的底端均与载台(1111)固定连接，若干个所述骨架支撑(1112)的顶端均通过支撑连接孔(1113)与骨架内环(112)相连接。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：若干个所述骨架支撑(1112)和若干条所述长肢(1131)在骨架内环(112)上为交替式分布设置，即在骨架内环(112)上，任意相邻的两个骨架支撑(1112)之间均设置有一条长肢(1131)，并且任意相邻的两条长肢(1131)之间均设置有一个骨架支撑(1112)。

18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述滑轮(21)上设置有移动底座(211)，并通过移动底座(211)在弧形轨道梁(24)上进行固定与移动；所述移动底座(211)上开设有固定孔(212)；移动底座(211)通过螺栓和固定孔(212)在弧形轨道梁(24)上的进行固定与移动。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的装置，其特征在于：所述主体承力加载机构(3)和测力加载机构(22)各自独立的为电液伺服加载系统；所述主体承力加载机构(3)设置在地面上，其顶端与伞形骨架(11)相连接；所述测力加载机构(22)设置在操作台面(25)上，并通过固定件(221)与任一弧形轨道梁(24)的端部进行固定。

20.一种采用权利要求1-19中任一项所述装置进行浮空器囊体拉袢性能测试的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)安装好浮空器囊体拉袢性能的测试装置；

2)测试不同状态下拉袢(4)与基布载体(12)脱离时，拉袢(4)的承力值。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：步骤2)具体为：

201)静载试验：安装好测试装置及拉袢(4)后，拉袢(4)通过纤绳(41)直接或间接与测力加载机构(22)连接；通过测力加载机构(22)进行单向力的加载，以测试拉袢(4)在不同单向力作用下的承力性能；

202)动载试验：安装好测试装置及拉袢(4)后，拉袢(4)通过纤绳(41)直接或间接与测力加载机构(22)连接；通过测力加载机构(22)进行程序性力的加载，以测试拉袢(4)在不同程序性力作用下的承力性能；

203)周期重复加载试验：安装好测试装置及拉袢(4)后，拉袢(4)通过纤绳(41)直接或间接与测力加载机构(22)连接；通过测力加载机构(22)进行周期重复力的加载，以测试拉袢(4)在不同周期重复力作用下的承力性能；

204)快速加载试验：安装好测试装置及拉袢(4)后，拉袢(4)通过纤绳(41)直接或间接与测力加载机构(22)连接；通过测力加载机构(22)进行快速单向力的加载，以测试拉袢(4)在不同快速单向力作用下的承力性能。

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