CN113607403B - 一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置及方法，涉及航天力学测试技术领域。该装置包括模拟储箱结构、上下连接法兰座、纵向加载连接和横向加载装置，上下连接法兰与星体或飞行器相连接，纵向加载连接施加纵向载荷，其夹块设置在两侧的连板之间通过连接销钉固定；横向加载装置包括卡箍和调节垫块，调节垫块通过连接螺钉固定加载连接耳片的位置，加载连接耳片确定施加载荷的方向，调节垫块确定横向载荷的施加位置，横向加载装置对单个模拟储箱结构施加横向载荷。该装置可以实现卫星结构静力试验储箱载荷施加，模拟飞行器结构整体的承载需求；该方法能够纵向无附加弯矩施加载荷，提高了试验的可靠性和科学性。

Description

一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置及方法
技术领域
本发明涉及航天力学测试技术领域，尤其是一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置及方法。
背景技术
卫星结构研制过程中，需要在实验室的条件下，通过静力试验模拟其承载形式，对其结构进行考核和验证。卫星在进行结构静力试验时实际储箱产品一般不随其结构参试，而储箱载荷是其主体结构承载考核的主要内容。卫星整体结构必须要满足其燃料储箱的承载能力，以实现其整体结构的承载完整性，储箱模拟加载试验装置是为了实现卫星结构静力试验储箱载荷施加的装置。
因飞行器的差异，储箱载荷也不尽相同，因此在卫星结构静力试验时，储箱载荷的质心位置会因其平台的差异而变化，为最大程度包络飞行器诸多平台储箱载荷的需要，储箱模拟加载试验装置的质心也要进行相应调整。目前现有技术中仍没有能够满足静力试验中卫星储箱模拟加载，且载荷质心可调的装置，并且模拟加载试验装置需要从设计、加工、实施安装调整多个方面综合考虑，进行卫星储箱模拟加载静力试验，并实现模拟飞行器结构整体的承载需求。
发明内容
为了解决卫星结构以及部分飞行器静力试验储箱模拟的载荷施加，以完全模拟储箱边界连接为前提，真实的模拟卫星在工作状态储箱对其自身结构载荷作用情况；确保星体及飞行器的结构静力试验考核的完整性和可靠性，本发明提供了一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置及方法，具体的技术方案如下。
一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置，包括模拟储箱结构、上下连接法兰座、纵向加载连接和横向加载装置，所述上下连接法兰在两端连接飞行器，纵向加载连接施加纵向载荷，纵向加载连接的夹块设置在两侧的连板之间通过连接销钉固定；所述横向加载装置包括卡箍和调节垫块，调节垫块通过连接螺钉固定加载连接耳片的位置，加载连接耳片确定施加载荷的方向，调节垫块确定横向载荷的施加位置，横向加载装置对单个模拟储箱结构施加横向载荷。
优选的是，上下连接法兰包括上连接法兰和下连接法兰，上连接法兰和下连接法兰设置有内螺纹。
优选的是，上连接法兰和下连接法兰的分度圆上设置有多个孔位与星体或飞行器的结构相连接。
优选的是，纵向加载连接包括连板、夹块和销钉，两侧对称布置的连板共同施加纵向载荷，纵向加载的合力作用在模拟储箱结构的中心位置。
优选的是，夹块通过销钉与连板固定连接，相邻模拟储箱结构施加纵向合力。
还优选的是，横向加载装置设置有多个，横向加载装置调节质心的高度。
还优选的是，横向加载装置包括卡箍、调节垫块和加载连接耳片，所述卡箍呈半圆形，卡箍通过螺钉固定加载连接耳片。
一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验方法，利用上述的一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置，包括：按照模拟储箱承载的需求设计的结构安装形式与星体或飞行器相连接；调整质心高度及横向载荷的施加位置；纵向施加载荷无弯矩，横向载荷按设计方形施加。
进一步优选的是，质心高度调整后重复进行试验，模拟多种类型卫星的储箱结构。
进一步优选的是，高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置用于模拟飞行器结构整体的承载需求。
本发明提供的一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置及方法有益效果是：该装置实现了单个模拟储箱结构纵向载荷无附加弯矩的施加，并与相邻储箱或其它载荷施加点更好的组合，配合其它杠杆系统，使该装置能够完全模拟储箱的载荷施加至星体或飞行器相应承力结构上，提高了试验的可靠性和科学性。
利用该方法进行试验方便调节质心的高度，为储箱的设计、加工、实施安装调整提供方便，真实的模拟了卫星在工作状态储箱对其自身结构载荷作用情况，能够确保星体及飞行器的结构静力试验考核的完整性和可靠性。
附图说明
图1是高度可调的储箱模拟加载静力试验装置主体结构示意图；
图2是图1的部分剖面示意图；
图3是模拟加载静力试验装置的局部示意图；
图4是模拟加载静力试验装置的A方向局部示意图；
图5是模拟储箱结构装配示意图；
图6是加载机构的部分结构示意图；
图7是多个储箱结构施加纵向和横向载荷的示意图；
图中：1-模拟储箱结构，2-上下连接法兰座，3-纵向加载连接，4-横向加载装置；
21-上连接法兰，22-下连接法兰；31-连板，32-夹块，33-销钉；41-卡箍，42-调节垫块，43-加载连接耳片，44-第一加载连杆，45-第二加载连杆，46-第三加载连杆，47-第四加载连杆。
具体实施方式
结合图1至图7所示，对本发明提供的一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置及方法的具体实施方式进行说明。
一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置具体包括模拟储箱结构1、上下连接法兰座2、纵向加载连接3和横向加载装置4，其中模拟储箱结构1能够模拟飞行器等结构的储箱，从而用于室内试验，实现储箱等结构的参数设计；上下连接法兰2提供的连接结构与星体或飞行器结构连接，模拟了实际飞行器的储箱结构；纵向加载装置3可以在不施加附加弯矩的情况下施加纵向载荷，横向加载装置4调节质心点的位置并可以调整载荷的施加位置。
其中模拟储箱结构1按模拟储箱承载的需求设计的结构安装形式设置，上下连接法兰2在两端连接飞行器或卫星结构，纵向加载连接3施加纵向载荷，纵向加载连接3的夹块设置在两侧的连板31之间并可以通过连接销钉33固定。横向加载装置4包括卡箍41和调节垫块42，调节垫块42通过连接螺钉固定加载连接耳片43的位置，加载连接耳片43确定施加载荷的方向，调节垫块42确定横向载荷的施加位置，横向加载装置4对单个模拟储箱结构施加横向载荷。
上下连接法兰2包括上连接法兰21和下连接法兰22，上连接法兰21和下连接法兰22设置有内螺纹，螺纹连接。上连接法兰21和下连接法兰22的分度圆上设置有多个孔位与星体或飞行器的结构相连接。法兰在分度圆上加工有与星体或飞行器结构连接的相应孔位，可以通过连接螺钉与星体或飞行器结构相连接，保证了纵向上的牢固性，以及加载的稳定性。
纵向加载连接3包括连板31、夹块32和销钉33，两侧对称布置的连板共同施加纵向载荷，左右两侧施加相等的载荷，其纵向加载的合力作用在模拟储箱结构的中心位置。夹块32通过销钉33与连板31固定连接，相邻模拟储箱结构施加纵向合力。合力的位置在模拟储箱加载装置的中心位置，不会对该结构施加附加弯矩，夹块32通过连接销钉与连板连接，可以用于两个相邻储箱的纵向合力施加。
横向加载装置4可以设置有多个，横向加载装置4可以调节质心的高度。横向加载装置4包括卡箍41、调节垫块42和加载连接耳片43，其中卡箍41呈半圆形，卡箍通过螺钉固定加载连接耳片43。两个半圆形卡箍通过连接螺钉将加载耳片固定在其需要施加载荷的方向，横向质心位置通过调节垫块铺垫在模拟储箱结构的横向加载连接位置上，用以完成单个储箱的横向载荷的施加。
其中纵向加载连接3和横向加载装置4的位置可以沿模拟储箱结构1的长度方向任意调节，调节后模拟
一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验方法，利用上述的一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置，包括：按照模拟储箱承载的需求设计的结构安装形式与星体或飞行器相连接；调整质心高度及横向载荷的施加位置；纵向施加载荷无弯矩，横向载荷按设计方形施加。
其中质心高度调整后重复进行试验，模拟多种类型卫星的储箱结构。高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置用于模拟飞行器结构整体的承载需求。
如图7所示，本实施例中可以设置4个储箱结构进行模拟，模拟储箱均匀设置在柱形舱段的圆周结构上，横向加载装置与横向加载机构相连，横向加载机构施加横向载荷，横向加载机构包括连杆机构、加载传动筒、承力平台和测力传感器，承力平台施加载荷，加载传动筒和承力平台相连，测力传感器设置在加载传动筒和承力平台之间；连杆机构包括第一加载连杆44、第二加载连杆45、第三加载连杆46和第四加载连杆47，第一加载连杆的两端分别连接第二加载连杆和第三加载连杆；第二加载连杆的一端向储箱施加横向载荷，另一端连接第四加载连杆；第三加载连杆的一端向储箱施加横向载荷，另一端连接第四加载连杆；第四加载连杆两端分别向储箱施加横向载荷。各个纵向加载连接3，在左右两侧施加相等的载荷，通过各个纵向加载连接施加纵向载荷。
该装置实现了单个模拟储箱结构纵向载荷无附加弯矩的施加，并与相邻储箱或其它载荷施加点更好的组合，配合其它杠杆系统，使该装置能够完全模拟储箱的载荷施加至星体或飞行器相应承力结构上，提高了试验的可靠性和科学性；利用该方法进行试验方便调节质心的高度，为储箱的设计、加工、实施安装调整提供方便，真实的模拟了卫星在工作状态储箱对其自身结构载荷作用情况，能够确保星体及飞行器的结构静力试验考核的完整性和可靠性。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置，其特征在于，包括模拟储箱结构、上下连接法兰座、纵向加载连接和横向加载装置，所述上下连接法兰在两端连接飞行器，纵向加载连接施加纵向载荷，纵向加载连接的夹块设置在两侧的连板之间通过连接销钉固定；所述横向加载装置包括卡箍和调节垫块，调节垫块通过连接螺钉固定加载连接耳片的位置，加载连接耳片确定施加载荷的方向，调节垫块确定横向载荷的施加位置，横向加载装置对单个模拟储箱结构施加横向载荷；所述纵向加载连接包括连板、夹块和销钉，两侧对称布置的连板共同施加纵向载荷，纵向加载的合力作用在模拟储箱结构的中心位置；所述夹块通过销钉与连板固定连接，向相邻模拟储箱结构施加纵向合力；所述横向加载装置设置有多个，横向加载装置调节质心的高度；所述横向加载装置包括卡箍、调节垫块和加载连接耳片，所述卡箍呈半圆形，卡箍通过螺钉固定加载连接耳片。
2.根据权利要求1所述的一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置，其特征在于，所述上下连接法兰包括上连接法兰和下连接法兰，上连接法兰和下连接法兰设置有内螺纹。
3.根据权利要求2所述的一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置，其特征在于，所述上连接法兰和下连接法兰的分度圆上设置有多个孔位与星体或飞行器的结构相连接。
4.一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验方法，利用权利要求1至3任一项所述的一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置，其特征在于，包括：按照模拟储箱承载的需求设计的结构安装形式与星体或飞行器相连接；调整质心高度及横向载荷的施加位置；纵向施加载荷无弯矩，横向载荷按方形施加。
5.根据权利要求4所述的一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验方法，其特征在于，所述质心高度调整后重复进行试验，模拟多种类型航天器储箱结构。
6.根据权利要求4所述的一种高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验方法，其特征在于，所述高度可调的航天器储箱模拟加载静力试验装置用于模拟飞行器结构整体的承载需求。
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