CN114061930B - 通航水上飞机浮筒静强度试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通航水上飞机浮筒静强度试验装置及试验方法,其中,所述试验装置包括:地轨、主体框架、单向加载单元和双向加载单元,所述主体框架固定于所述地轨上,用于固定待检测的浮筒结构试验件,所述单向加载单元和所述双向加载单元固定于所述地轨上,用于向所述待检测的浮筒结构试验件加载载荷。该通航水上飞机浮筒静强度试验装置,结构合理、操作简单、造价低、可靠性高,可对待检测的浮筒结构试验件进行静强度试验。
Description
技术领域
本发明提供了一种通航水上飞机浮筒静强度试验装置及试验方法,用于小型通航水上飞机的浮筒结构静强度试验。
背景技术
随着经济的发展,社会对民航运输和通用航空的需求日渐增长。近几年,通用航空在我国开始迅速发展,但通航水上飞机在我国仍是一片有待开发的领域。通航水上飞机的应用前景十分广阔,可运输、旅游、森林消防、体育运动、航拍救援、飞播造林等,我国领土水域众多通航水上飞机符合我国的发展国情。
水上飞机分为船身式水上飞机和浮筒式水上飞机,浮筒式水上飞机的全机重量完全由机身下的浮筒去承担。因此,对于浮筒式水上飞机而言,浮筒及其连接结构能否满足水机的性能要求尤为重要,这也是浮筒式水上飞机适航性的重要断定依据之一。浮筒多为船身状圆筒结构,使用传统的重物加载方式对其进行强度试验时,常因空间及载荷所限,难以实现加载,使用军机领域的液压做动筒加载,成本又太高,不符合通航飞机的发展趋势。
因此,提出一种新型通航水上飞机浮筒静强度试验装置,成为通航水上飞机研发的迫切需求。
发明内容
鉴于此,本发明的目的在于提供一种通航水上飞机浮筒静强度试验装置及试验方法,以解决现有强度试验实施困难、载荷加载方式成本高等问题。
本发明一方面提供了一种通航水上飞机浮筒静强度试验装置,包括:地轨、主体框架、单向加载单元和双向加载单元,其中,所述主体框架固定于所述地轨上,用于固定待检测的浮筒结构试验件,所述单向加载单元和所述双向加载单元固定于所述地轨上,用于向所述待检测的浮筒结构试验件加载载荷,所述单向加载单元包括第一加载单元立柱、第一螺旋升降机、第一压力传感器、第一球型压头、第一转接法兰和第一随形加载头,所述第一加载单元立柱固定于所述地轨上,所述第一螺旋升降机固定于所述第一加载单元立柱上,通过蜗杆的旋转驱动丝杠升降,所述丝杠的自由端依次经所述第一压力传感器、所述第一球型压头、第一转接法兰与所述第一随形加载头的底部连接,用于向所述第一随形加载头传递试验载荷,所述双向加载单元包括纵向加载支撑座、第二螺旋升降机、横向导轨滑块、第二压力传感器、第二球型压头、第二转接法兰、第二随形加载头、横向加载支撑座、加载丝杠、第三压力传感器和第三球型压头,所述第二螺旋升降机固定于所述纵向加载支撑座上,通过蜗杆的旋转驱动丝杠升降,所述丝杠的自由端依次经所述横向导轨滑块、第二压力传感器、第二球型压头、第二转接法兰与所述第二随形加载头的底部连接,用于向所述第二随形加载头传递纵向试验载荷,所述加载丝杠横向安装于所述横向加载支撑座上,且端部依次经所述第三压力传感器、第三球型压头与所述第二随形加载头的侧面抵接,用于向所述第二随形加载头传递横向试验载荷,所述加载丝杠的轴向与所述横向导轨滑块的可滑动方向平行。
优选,所述主体框架为龙门架结构,包括框架左立柱、框架右立柱和连接于所述框架左立柱与框架右立柱之间的框架横梁。
进一步优选,所述框架横梁与所述框架左立柱及框架右立柱通过螺栓连接。
进一步优选,所述主体框架上固定设置有安装点转接件,用于固定待检测的浮筒结构试验件。
进一步优选,所述单向加载单元还包括第一转接杆、第一手摇杆立柱和第一手摇杆,其中,所述第一手摇杆立柱固定于所述地轨上且与所述第一加载单元立柱间隔设置,所述第一转接杆转动安装于所述第一手摇杆立柱上且一端与所述第一手摇杆连接,另一端与所述第一螺旋升降机的蜗杆连接。
进一步优选,所述第一转接杆的一端通过第一轴承安装于所述第一手摇杆立柱上,所述第一转接杆通过第一联轴器与所述第一螺旋升降机的蜗杆连接。
进一步优选,所述双向加载单元还包括第二转接杆、第三转接杆、第二手摇杆立柱、第二手摇杆和第三手摇杆,其中,所述第二手摇杆立柱固定于所述地轨上且与所述纵向加载支撑座及横向加载支撑座间隔设置,所述第二转接杆和第三转接杆均转动安装于所述第一手摇杆立柱上,所述第二转接杆的一端与所述第二手摇杆连接,另一端与所述第二螺旋升降机的蜗杆连接,所述第三转接杆的一端与所述第三手摇杆连接,另一端与所述加载丝杠连接。
进一步优选,所述第二转接杆和第三转接杆分别通过第二轴承和第三轴承安装于所述第一手摇杆立柱上,所述第二转接杆和第三转接杆分别通过第二联轴器和第三联轴器与所述第二螺旋升降机的蜗杆和加载丝杠连接。
进一步优选,所述横向导轨滑块通过第一连接板与所述第二压力传感器连接,所述加载丝杠通过第二转接板与所述第三压力传感器连接。
本发明还提供了一种通航水上飞机浮筒静强度试验方法,利用上述的通航水上飞机浮筒静强度试验装置对待检测的浮筒结构试验件进行静强度试验,其中,所述待检测的浮筒结构试验件的船艏着水工况和船艉着水工况试验采用所述单向加载单元进行载荷加载,所述待检测的浮筒结构试验件的断阶着水工况试验采用所述双向加载单元进行载荷加载。
本发明提供的通航水上飞机浮筒静强度试验装置,结构合理、操作简单、造价低、可靠性高,可对待检测的浮筒结构试验件进行静强度试验。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1为本发明提供的通航水上飞机浮筒静强度试验装置的结构示意图;
图2为主体框架的结构示意图;
图3为单向加载单元的一实施例的结构示意图;
图4为单向加载单元的另一实施例的结构示意图;
图5为双向加载单元的结构示意图;
图6为图5所示的双向加载单元的分解图;
图7为本发明提供的通航水上飞机浮筒静强度试验装置的使用状态图;
图8为待检测的双浮筒结构试验件。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释,但并不局限本发明。
为了解决以往通航水上飞机浮筒静强度试验装置实施不便、成本高等问题,如图1至图6所示,本发明提供了一种通航水上飞机浮筒静强度试验装置,包括:地轨1、主体框架2、单向加载单元3和双向加载单元4,其中,所述主体框架2固定于所述地轨1上,用于固定待检测的浮筒结构试验件5(如图7、图8所示),所述单向加载单元3和所述双向加载单元4固定于所述地轨1上,用于向所述待检测的浮筒结构试验件5加载载荷,所述单向加载单元3包括第一加载单元立柱304、第一螺旋升降机305、第一压力传感器307、第一球型压头311、第一转接法兰310和第一随形加载头306,所述第一加载单元立柱304固定于所述地轨1上,所述第一螺旋升降机305固定于所述第一加载单元立柱304上,通过蜗杆的旋转驱动丝杠升降,所述丝杠的自由端依次经所述第一压力传感器307、所述第一球型压头311、第一转接法兰310与所述第一随形加载头306的底部连接,用于向所述第一随形加载头306传递试验载荷,其中,所述第一压力传感器用于检测试验载荷,所述第一球型压头与第一转接法兰配合,第一球型压头在加载过程中起到万向节的作用,可抵消因浮筒异形和加载时的结构变形产生的角度偏转,使加载方向保持在球心位置加载至预期的位置和方向上,所述双向加载单元4包括纵向加载支撑座410、第二螺旋升降机411、横向导轨滑块412、第二压力传感器413、第二球型压头420、第二转接法兰419、第二随形加载头414、横向加载支撑座408、加载丝杠416、第三压力传感器415和第三球型压头418,所述第二螺旋升降机411固定于所述纵向加载支撑座410上,通过蜗杆的旋转驱动丝杠升降,所述丝杠的自由端依次经所述横向导轨滑块412、第二压力传感器413、第二球型压头420、第二转接法兰419与所述第二随形加载头414的底部连接,用于向所述第二随形加载头414传递纵向试验载荷,其中,所述第二压力传感器用于检测纵向试验载荷,所述第二球型压头与第二转接法兰配合,第二球型压头在加载过程中起到万向节的作用,可抵消因浮筒异形和加载时的结构变形产生的角度偏转,使加载方向保持在球心位置加载至预期的位置和方向上,所述加载丝杠416横向安装于所述横向加载支撑座408上,且端部依次经所述第三压力传感器415、第三球型压头418与所述第二随形加载头414的侧面抵接,用于向所述第二随形加载头414传递横向试验载荷,所述第三压力传感器用于检测横向试验载荷,所述第三球型压头直接与所述第二随形加载头的侧面相抵,所述加载丝杠416的轴向与所述横向导轨滑块412的可滑动方向平行,当通过加载丝杠向待检测的浮筒结构试验件施加横向载荷时,横向导轨滑块可使第二随形加载头不受试验加载机构或试验夹具的约束而自由的横向移动,试验载荷能够准确的传递至待检测的浮筒结构试验件上,满足试验要求,保证试验准确性。
该通航水上飞机浮筒静强度试验装置,可对待检测的浮筒结构试验件进行静强度试验,试验方法如下:首先,将主体框架安装于地轨上,将待检测的浮筒结构试验件固定在主体框架上,之后,根据载荷加载位置几加载方向固定单向加载单元和双向加载单元,接着,对待检测的浮筒结构试验件进行载荷加载及卸载,并获得相应的实验数据,其中,单向加载单元用于待检测的浮筒结构试验件的船艏着水工况和船艉着水工况试验的载荷加载,双向加载单元用于待检测的浮筒结构试验件的断阶着水工况试验的载荷加载
作为技术方案的改进,如图1、图2所示,所述主体框架2为龙门架结构,包括框架左立柱201、框架右立柱203和连接于所述框架左立柱201与框架右立柱203之间的框架横梁202,优选,所述框架横梁202与所述框架左立柱201及框架右立柱203通过螺栓连接,可根据待检测的浮筒结构试验件的尺寸调整主体框架的尺寸。
作为技术方案的改进,如图1、图2所示,所述主体框架2上固定设置有安装点转接件204,用于固定待检测的浮筒结构试验件5。
所述第一螺旋升降机的蜗杆可通过电机驱动,也可手动驱动,为了降低试验成本,作为技术方案的改进,如图4所示,所述单向加载单元3还包括第一转接杆303、第一手摇杆立柱302和第一手摇杆301,其中,所述第一手摇杆立柱302固定于所述地轨1上且与所述第一加载单元立柱304间隔设置,所述第一转接杆303转动安装于所述第一手摇杆立柱302上且一端与所述第一手摇杆301连接,另一端与所述第一螺旋升降机305的蜗杆连接,通过第一转接杆连接第一手摇杆和第一螺旋升降机的蜗杆,可保证加载人员与待检测的浮筒结构试验件具有一定的安全距离,保证加载人员安全。
作为技术方案的改进,如图4所示,所述第一转接杆303的一端通过第一轴承309安装于所述第一手摇杆立柱302上,所述第一转接杆303通过第一联轴器308与所述第一螺旋升降机305的蜗杆连接。
所述第二螺旋升降机的蜗杆和所述加载丝杠可通过电机驱动,也可手动驱动,为了降低试验成本,作为技术方案的改进,如图5、图6所示,所述双向加载单元4还包括第二转接杆406、第三转接杆405、第二手摇杆立柱402、第二手摇杆401和第三手摇杆403,其中,所述第二手摇杆立柱402固定于所述地轨1上且与所述纵向加载支撑座410及横向加载支撑座408间隔设置,所述第二转接杆406和第三转接杆405均转动安装于所述第一手摇杆立柱302上,所述第二转接杆406的一端与所述第二手摇杆401连接,另一端与所述第二螺旋升降机411的蜗杆连接,所述第三转接杆405的一端与所述第三手摇杆403连接,另一端与所述加载丝杠416连接,通过第二转接杆连接第二手摇杆和第二螺旋升降机的蜗杆,通过第三转接杆连接第三手摇杆和加载丝杠,可保证加载人员与待检测的浮筒结构试验件具有一定的安全距离,保证加载人员安全。
作为技术方案的改进,如图6所示,所述第二转接杆406和第三转接杆405分别通过第二轴承422和第三轴承404安装于所述第一手摇杆立柱302上,所述第二转接杆406和第三转接杆405分别通过第二联轴器409和第三联轴器407与所述第二螺旋升降机411的蜗杆和加载丝杠416连接。
作为技术方案的改进,如图6所示,所述横向导轨滑块412通过第一连接板421与所述第二压力传感器413连接,所述加载丝杠416通过第二转接板417与所述第三压力传感器415连接。
本发明还提供了一种通航水上飞机浮筒静强度试验方法,利用上述的通航水上飞机浮筒静强度试验装置对待检测的浮筒结构试验件5进行静强度试验,其中,所述待检测的浮筒结构试验件5的船艏着水工况和船艉着水工况试验采用所述单向加载单元3进行载荷加载,所述待检测的浮筒结构试验件5的断阶着水工况试验采用所述双向加载单元4进行载荷加载。
本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的,着重强调各个实施方案的不同之处,其相似部分可以相互参见。
上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.通航水上飞机浮筒静强度试验装置,其特征在于,包括:地轨(1)、主体框架(2)、单向加载单元(3)和双向加载单元(4),其中,所述主体框架(2)固定于所述地轨(1)上,用于固定待检测的浮筒结构试验件(5),所述单向加载单元(3)和所述双向加载单元(4)固定于所述地轨(1)上,用于向所述待检测的浮筒结构试验件(5)加载载荷,所述单向加载单元(3)包括第一加载单元立柱(304)、第一螺旋升降机(305)、第一压力传感器(307)、第一球型压头(311)、第一转接法兰(310)和第一随形加载头(306),所述第一加载单元立柱(304)固定于所述地轨(1)上,所述第一螺旋升降机(305)固定于所述第一加载单元立柱(304)上,通过蜗杆的旋转驱动丝杠升降,所述丝杠的自由端依次经所述第一压力传感器(307)、所述第一球型压头(311)、第一转接法兰(310)与所述第一随形加载头(306)的底部连接,用于向所述第一随形加载头(306)传递试验载荷,所述双向加载单元(4)包括纵向加载支撑座(410)、第二螺旋升降机(411)、横向导轨滑块(412)、第二压力传感器(413)、第二球型压头(420)、第二转接法兰(419)、第二随形加载头(414)、横向加载支撑座(408)、加载丝杠(416)、第三压力传感器(415)和第三球型压头(418),所述第二螺旋升降机(411)固定于所述纵向加载支撑座(410)上,通过蜗杆的旋转驱动丝杠升降,所述丝杠的自由端依次经所述横向导轨滑块(412)、第二压力传感器(413)、第二球型压头(420)、第二转接法兰(419)与所述第二随形加载头(414)的底部连接,用于向所述第二随形加载头(414)传递纵向试验载荷,所述加载丝杠(416)横向安装于所述横向加载支撑座(408)上,且端部依次经所述第三压力传感器(415)、第三球型压头(418)与所述第二随形加载头(414)的侧面抵接,用于向所述第二随形加载头(414)传递横向试验载荷,所述加载丝杠(416)的轴向与所述横向导轨滑块(412)的可滑动方向平行。
2.按照权利要求1所述通航水上飞机浮筒静强度试验装置,其特征在于:所述主体框架(2)为龙门架结构,包括框架左立柱(201)、框架右立柱(203)和连接于所述框架左立柱(201)与框架右立柱(203)之间的框架横梁(202)。
3.按照权利要求2所述通航水上飞机浮筒静强度试验装置,其特征在于:所述框架横梁(202)与所述框架左立柱(201)及框架右立柱(203)通过螺栓连接。
4.按照权利要求1所述通航水上飞机浮筒静强度试验装置,其特征在于:所述主体框架(2)上固定设置有安装点转接件(204),用于固定待检测的浮筒结构试验件(5)。
5.按照权利要求1所述通航水上飞机浮筒静强度试验装置,其特征在于:所述单向加载单元(3)还包括第一转接杆(303)、第一手摇杆立柱(302)和第一手摇杆(301),其中,所述第一手摇杆立柱(302)固定于所述地轨(1)上且与所述第一加载单元立柱(304)间隔设置,所述第一转接杆(303)转动安装于所述第一手摇杆立柱(302)上且一端与所述第一手摇杆(301)连接,另一端与所述第一螺旋升降机(305)的蜗杆连接。
6.按照权利要求5所述通航水上飞机浮筒静强度试验装置,其特征在于:所述第一转接杆(303)的一端通过第一轴承(309)安装于所述第一手摇杆立柱(302)上,所述第一转接杆(303)通过第一联轴器(308)与所述第一螺旋升降机(305)的蜗杆连接。
7.按照权利要求5所述通航水上飞机浮筒静强度试验装置,其特征在于:所述双向加载单元(4)还包括第二转接杆(406)、第三转接杆(405)、第二手摇杆立柱(402)、第二手摇杆(401)和第三手摇杆(403),其中,所述第二手摇杆立柱(402)固定于所述地轨(1)上且与所述纵向加载支撑座(410)及横向加载支撑座(408)间隔设置,所述第二转接杆(406)和第三转接杆(405)均转动安装于所述第一手摇杆立柱(302)上,所述第二转接杆(406)的一端与所述第二手摇杆(401)连接,另一端与所述第二螺旋升降机(411)的蜗杆连接,所述第三转接杆(405)的一端与所述第三手摇杆(403)连接,另一端与所述加载丝杠(416)连接。
8.按照权利要求7所述通航水上飞机浮筒静强度试验装置,其特征在于:所述第二转接杆(406)和第三转接杆(405)分别通过第二轴承(422)和第三轴承(404)安装于所述第一手摇杆立柱(302)上,所述第二转接杆(406)和第三转接杆(405)分别通过第二联轴器(409)和第三联轴器(407)与所述第二螺旋升降机(411)的蜗杆和加载丝杠(416)连接。
9.按照权利要求1所述通航水上飞机浮筒静强度试验装置,其特征在于:所述横向导轨滑块(412)通过第一连接板(421)与所述第二压力传感器(413)连接,所述加载丝杠(416)通过第二转接板(417)与所述第三压力传感器(415)连接。
10.通航水上飞机浮筒静强度试验方法,其特征在于:利用权利要求1至9中任一项所述的通航水上飞机浮筒静强度试验装置对待检测的浮筒结构试验件(5)进行静强度试验,其中,所述待检测的浮筒结构试验件(5)的船艏着水工况和船艉着水工况试验采用所述单向加载单元(3)进行载荷加载,所述待检测的浮筒结构试验件(5)的断阶着水工况试验采用所述双向加载单元(4)进行载荷加载。
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