CN114046951B - 航天器爆炸冲击响应谱垂直向激励模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了航天器爆炸冲击响应谱垂直向激励模拟系统，包括底座，所述底座的顶部设置有支架组件，所述支架组件上设置有谐振台面，所述谐振台面的底部中心处设置有波形发生器，所述谐振台面的左右两侧设置有约束组件，所述底座的内部设置有冲击组件，且冲击组件设置在波形发生器的正下方，所述底座上设置有用于带动约束组件左右移动的驱动组件。本发明中，在谐振台面底部设置台面约束组件，并且设置驱动件、导向轮，台面约束组件可以沿谐振台面左右移动并对台面夹紧约束，从而实现谐振台面有效面积的调整，针对不同尺寸的试验产品可以灵活调节谐振台面的有限冲击面积，提高模拟系统测试的灵活性。

Description

航天器爆炸冲击响应谱垂直向激励模拟系统

技术领域

本发明涉及航天器动力学试验技术领域，尤其涉及航天器爆炸冲击响应谱垂直向激励模拟系统。

背景技术

在航天器全任务过程中，需要经历各种类型的力学环境，包括振动、噪声、冲击、加速度等。其中，冲击环境主要是由航天器上各种火工装置在工作的过程中产生的，爆炸冲击环境是航天器所经历的最强烈的动力学环境之一，在产品的鉴定和验收阶段一般都要通过爆炸冲击环境模拟试验手段来完成，以提高产品的可靠性。

在GJB1027A发布之后，用冲击响应谱试验模拟爆炸冲击，冲击响应谱试验对设备能力要求较高。目前主要通过两种方式实现，一是由振动控制仪计算得出相应的时域控制曲线控制振动台完成冲击试验，振动台模拟成本低，可控性高，但只能进行低幅值冲击响应谱模拟，主要用于低量级(通常500g以下)、频率范围较窄(低于4kHz)的冲击环境模拟；另一种是机械撞击模拟，通常使用摆锤冲击试验机或者气动式水平冲击台，当进行产品垂直向冲击试验时需要将产品安装到转接工装上，冲击响应谱较难控制，并且安装过程费时费力。

目前航天器产品的冲击试验量级普遍要求超过1000g，部分产品的冲击试验量级达到了2000g，甚至有些型号产品的冲击试验量级超过3000g，这些需要进行试验的产品有些产品质量较大，接近200kg，对于目前的试验技术条件不能满足试验的需求。为了适应航天器日益发展的需求，避免航天器产品在试验过程中考核不充分，不能充分暴露产品设计和制造缺陷，需要研制一套能够进行航天器分系统爆炸冲击响应谱垂直向激励模拟系统。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的航天器爆炸冲击响应谱垂直向激励模拟系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

航天器爆炸冲击响应谱垂直向激励模拟系统，包括底座，所述底座的顶部设置有支架组件，所述支架组件上设置有谐振台面，所述谐振台面的底部中心处设置有波形发生器，所述底座的内部设置有冲击组件，且冲击组件设置在波形发生器的正下方。

优选地，所述冲击组件包括竖直设置的冲击气缸，所述冲击气缸内设置有活塞推杆，所述活塞推杆的开放端设置有撞击块，所述底座的底部设置有储气缸，且储气缸通过阀门与冲击气缸连通。

优选地，所述谐振台面的下方设置有约束组件，所述底座上设置有用于带动约束组件左右移动的驱动组件。

优选地，所述支架组件包括侧支架和主支架，所述侧支架设置在底座的前后两侧，通过螺栓与底座固定连接，所述主支架设置在两个侧支架的中间位置，主支架的前后方向和向上的方向受两个侧支架的配合面机械限位。

优选地，所述约束组件包括台面锁紧装置和台面支撑板，所述台面锁紧装置为液压或气动锁紧装置，所述台面支撑板与谐振台面平行分布，并且台面支撑板的厚度为30-50mm。

优选地，所述驱动组件包括驱动件和导向轮，所述驱动件为气动伸缩杆、液压伸缩杆或伸缩调节螺杆，所述导向轮沿水平方向固定设置在主支架上，所述侧支架内侧底部设置有与导向轮配合的导向槽，而在主支架下方的前后两侧设置有导向轮，主支架、台面锁紧装置和台面支撑板可以沿底座左右方向移动。

优选地，所述底座的底部设置有弹性阻尼减振器，且弹性阻尼减振器的底部设置有底板。

优选地，所述台面锁紧装置为液压或气动锁紧装置。

优选地，所述底座的顶部左右两侧均固定设置有台面挡块。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本申请通过在模拟系统上设置谐振台面，在谐振台面底部设置台面约束组件，并且设置驱动件、导向轮，台面约束组件可以沿谐振台面左右移动并对台面夹紧约束，从而实现谐振台面有效面积的调整，针对不同尺寸的试验产品可以灵活调节谐振台面的有限冲击面积，提高模拟系统测试的灵活性。

2、本申请中驱动件用于移动台面支撑板，驱动件为气动伸缩杆、液压伸缩杆或伸缩调节螺杆，采用本驱动件可以快速调节台面约束组件的位置，从而实现冲击有效面积的快速调节。

3、本申请通过设置台面锁紧装置，台面锁紧装置为液压或气动锁紧装置，在加压时，将台面支撑板抬起抵住谐振台面，台面上方受主支架约束，从而起到固定约束作用；在卸压时，降下台面支撑板即可与谐振台面分离，本系统谐振台面的锁紧方式简单，锁紧效果明显。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例提供的系统正视图结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的系统俯视结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的系统侧视结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例提供的冲击组件结构示意图。

图例说明：

1、底板；2、弹性阻尼减振器；3、底座；4、驱动件；5、冲击组件；501、冲击气缸；502、活塞推杆；503、撞击块；6、储气缸；7、波形发生器；8、谐振台面；9、台面挡块；10、侧支架；11、主支架；12、台面支撑板；13、台面锁紧装置；14、导向轮。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：

底座3是该系统的基础部分，具有较强的结构强度，冲击组件5、储气缸6、台面挡块9、侧支架10均通过螺栓连接的方式固定在底座3上，在经受冲击组件5的冲击时，系统具有较强的牢固性。

具体的，如图1、图3所示，系统设置有两组支架组件，两组支架组件左右对称分布，每组包括两个侧支架10和一个主支架11，侧支架10设置在底座3的前后两侧，通过螺栓与底座3固定连接，主支架11设置在两个侧支架10的中间位置，主支架11的前后方向和向上的方向受两个侧支架10的配合面机械限位。如图3所示，主支架11为中空结构，谐振台面8从两个主支架中间穿过，当谐振台面承受冲击组件的撞击时，谐振台面将冲击传递给主支架11，因受侧支架10的结构限位，主支架11相对基座并不发生向上的运动，仅将冲击传递给侧支架10和基座3。

具体的，如图1、图3所示，在谐振台面左右两侧设置有两组约束组件，约束组件包括台面锁紧装置13和台面支撑板12，台面锁紧装置13为液压或气动锁紧装置，台面支撑板12与谐振台面8平行分布，并且台面支撑板12的厚度为30-50mm。台面锁紧装置13为液压或气动锁紧装置，并且为非完全刚性的锁紧装置。

具体的，驱动组件包括驱动件4和导向轮14，驱动件4为气动伸缩杆、液压伸缩杆或伸缩调节螺杆，驱动件4的一端与侧支架10使用螺栓连接，另一端与主支架11。导向轮14沿水平方向固定设置在主支架11上，侧支架10内侧底部设置有与导向轮14配合的导向槽，而在主支架11下方的前后两侧设置有导向轮14，主支架11、台面锁紧装置13和台面支撑板12可以沿底座3左右方向移动。

具体的，如图1和图4所示，谐振台面8用于试验产品安装，并在冲击组件5撞击时，激起冲击响应谱的部件。谐振台面8的底部中心处设置有波形发生器7，通过调整波形发生器7的形式可以调整冲击响应谱的谱型。底座3的内部设置有冲击组件5，且冲击组件5设置在波形发生器7的正下方。冲击组件5包括竖直设置的冲击气缸501，冲击气缸501内设置有活塞推杆502，活塞推杆502的开放端设置有撞击块503，底座3的底部设置有储气缸6，且储气缸6通过阀门与冲击气缸501连通。

设备工作前，活塞推杆502在冲击气缸501内，冲击气缸501内没有气体，试验开始时，储气缸6内的气体进入冲击气缸501，推动活塞推杆502运动，带动撞击块503撞击谐振台面8。储气缸6为垂直冲击系统提供动力源，通过调整储气缸6内的压力值，可以获得不同的撞击速度和撞击能量。

具体的，如图1所示，底座3的底部设置有弹性阻尼减振器2，且弹性阻尼减振器2的底部设置有底板1。弹性阻尼减振器2在冲击组件5工作时，在冲击力的作用下，系统会产生较大的振动和跳动，弹性阻尼减振器2起到耗减运动能量的作用，减小冲击时系统对地面的反作用力，使系统恢复稳定状态。

本发明中冲击谐振台面8的有效尺寸可以调节，通过调节左右两组约束组件的间距，实现对谐振台面8有效使用面积的调整。调节前，松开台面锁紧装置13，通过驱动件4移动台面支撑板12到达目标位置，再锁紧台面锁紧装置13。台面锁紧装置13与台面支撑板12固定连接，当加压时，台面支撑板12抬起压紧谐振台面8；底座3的顶部左右两侧均固定设置有台面挡块9，用于限制谐振台面的左右移动，在台面锁紧装置13卸压时，台面挡块9可以用于支撑谐振台面，台面支撑板12落下后，可以与谐振台面8分离，从而方便台面锁紧装置在驱动组件作用下左右移动。

综上所述，本实施例所提供的航天器爆炸冲击响应谱垂直向激励模拟系统，在使用时，首先松开台面锁紧装置13，利用驱动件4带动台面支撑板12沿导向轮14移动到目标位置，接着台面锁紧装置13加压锁紧谐振台面8；然后将试验产品固定在谐振台面8上，更换波形发生器7的类型，调整储气缸6的内部压力，再打开阀门进行冲击，气体进入冲击气缸501，推动活塞推杆502使撞击块503冲击谐振台面8，从而获得冲击响应谱曲线。

实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.航天器爆炸冲击响应谱垂直向激励模拟系统，其特征在于，包括底座（3），所述底座（3）的顶部设置有支架组件，所述支架组件上设置有谐振台面（8），所述谐振台面（8）的底部中心处设置有波形发生器（7），所述底座（3）的内部设置有冲击组件（5），且冲击组件（5）设置在波形发生器（7）的正下方，所述冲击组件（5）包括竖直设置的冲击气缸（501），所述冲击气缸（501）内设置有活塞推杆（502），所述活塞推杆（502）的开放端设置有撞击块（503），所述底座（3）的底部设置有储气缸（6），且储气缸（6）通过阀门与冲击气缸（501）连通，所述谐振台面（8）的下方设置有约束组件，所述底座（3）上设置有用于带动约束组件左右移动的驱动组件；

所述支架组件包括侧支架（10）和主支架（11），所述侧支架（10）设置在底座（3）顶部的前后两侧，通过螺栓与底座（3）固定连接，所述主支架（11）设置在两个侧支架（10）的中间位置，主支架（11）的前后方向和向上的方向受两个侧支架（10）的配合面机械限位；

所述约束组件包括台面锁紧装置（13）和台面支撑板（12），所述台面锁紧装置（13）为液压或气动锁紧装置，所述台面支撑板（12）与谐振台面（8）平行分布，并且台面支撑板（12）的厚度为30-50mm；

所述驱动组件包括驱动件（4）和导向轮（14），所述驱动件（4）为气动伸缩杆、液压伸缩杆或伸缩调节螺杆，所述导向轮（14）沿水平方向固定设置在主支架（11）上，所述侧支架（10）内侧底部设置有与导向轮（14）配合的导向槽，而在主支架（11）下方的前后两侧设置有导向轮（14），主支架（11）、台面锁紧装置（13）和台面支撑板（12）可以沿底座（3）左右方向移动；

所述底座（3）的底部设置有弹性阻尼减振器（2），且弹性阻尼减振器（2）的底部设置有底板（1），所述底座（3）的顶部左右两侧均固定设置有台面挡块（9）。