CN207181068U - 运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置，其应用于捆绑式运载火箭及其他适配运载器的模态试验。所述八点自由悬挂装置包括：承力横梁、单点悬挂系统、横向稳定系统，在承力横梁的每个边横梁上分别悬挂两根单点悬挂系统，用以悬挂一个助推器，依靠八个单点悬挂系统和一个横向稳定系统以实现整个运载火箭的自由‑自由边界的模拟。本实用新型的所述八点自由悬挂装置可以有效模拟新一代运载火箭的自由‑自由边界，满足运载火箭飞行状态模拟试验的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置，其应用于捆绑式运载火箭及其他适配运载器的模态试验。
背景技术
随着航天技术的不断发展，载人登月工程和空间站建设等需求日益紧迫，这对运载火箭的运载能力提出了更高要求。以往的运载火箭不能满足新的需求。我国研制的新一代大直径捆绑式运载火箭，运载能力实现了极大提升，可以满足载人登月和空间站建设的要求，但是其直径和结构形式都发生了巨大变化，芯级直径由原来的3.35米增大到5米，助推器直径由原来的2.25米增大到3.35米，芯级和助推器的高度也增加了很多，单个助推器的规模就和以往整个火箭相当。由于火箭规模增大、结构复杂，整个火箭的支承点设置在四个助推器上，而以往的火箭的支承点都在芯级底部。
新研制的运载火箭在首飞前必须开展全箭模态试验，所述模态试验关系到火箭飞行的成败，其为运载火箭动力学模型修正、控制系统设计及载荷设计提供重要参数。在模态试验中需要将整个运载火箭模拟成飞行状态，不受其他边界约束的影响，其模拟方法一般是将火箭自由悬挂，实现自由-自由边界。根据相关试验标准火箭的自由悬挂装置必须满足强度、刚度、稳定性和频率的若干要求并和运载火箭的结构特点相匹配。但是新一代运载火箭的质量加大，柔性增加，全箭支承点发生了变化，以往运载火箭的自由悬挂装置及安装方法均不能适用于新一代运载火箭。因此必须针对新一代运载火箭的特点重新设计与之匹配的自由悬挂系统，实现模态试验中运载火箭飞行边界的模拟，以期获得准确的模态参数。
同时，在现有技术中，也没有找到公开发表的有关新型运载火箭空间八点自由悬挂装置的相关资料。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
为了满足上述需求，本实用新型提供一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置，其可以有效模拟新一代运载火箭的自由-自由边界，满足运载火箭飞行状态模拟试验的要求。
(二)技术方案
一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置，包括：
承力横梁，其呈井字形结构具有四个边横梁，作为试验场地的固有设施承担整个运载火箭的重量；
单点悬挂系统，其数量为八个，用于悬挂所述运载火箭的全部四个助推器，实现自由边界的模拟；
横向稳定系统，不对运载火箭的自由边界产生影响的柔性系统，安装在运载火箭上部，用以预防运载火箭倾倒；
在承力横梁的每个边横梁上分别悬挂两根单点悬挂系统，用以悬挂一个助推器，依靠八个单点悬挂系统和一个横向稳定系统以实现整个运载火箭的自由-自由边界的模拟。
进一步的，运载火箭的支承点设置在四个助推器上，芯级底部不承力，所述八点自由悬挂装置中每两点支承一个助推器，每个助推器设置一个承力环，承力环下部设置三轴移动装置，所述三轴移动装置在助推器悬挂前起到支撑和移动的作用，所述承力环用以承担一个助推器的重量，并作为单点悬挂系统和助推器的中间连接件。
进一步的，所述单点悬挂系统包括：
连接装置，其与试验场地固定好的承力横梁连接；
高度调节装置，用以调节所述单点悬挂系统的高度；
测力系统，用以测量所述单点悬挂系统的受力情况；
弹簧筒，其具有一定弹性，使得整个单点悬挂系统的纵向频率满足试验规范要求；
拉板，用以连接高度调节装置和弹簧筒；
调节拉杆和旋转机构，用以增加所述单点悬挂系统操作便利性；
单点悬挂系统钢丝绳，其长度根据运载火箭的高度可调节；
滑轮装置，用以与助推器上的承力环连接。
进一步的，所述横向稳定系统包括：立柱、调节杆、弹簧组、横向稳定系统钢丝绳、包带、运载火箭本体，包带缠绕运载火箭本体，所述包带依次串联横向稳定系统钢丝绳、弹簧组、调节杆至与振动塔楼层内的立柱连接，所述立柱为四根，且位于正方形四角处。
(三)有益效果
本实用新型采用八点自由悬挂方法将悬挂点设置在运载火箭的助推器上，适应了新一代运载火箭所设计的新的支承点布置方式，克服了以往悬挂装置采用四点悬挂只能支承火箭芯级的缺点。本实用新型的所述八点自由悬挂装置中增加了分布式测力系统、大量程高度调节系统和三轴移动支撑装置，解决了多点自由悬挂系统调整垂直度的难题。
附图说明
图1所述八点自由悬挂装置结构示意图。
图2所述八点自由悬挂装置的单个助推器自由悬挂示意图。
图3所述八点自由悬挂装置的单点悬挂系统结构示意图。
图4所述八点自由悬挂装置的横向稳定系统示意图。
附图标记如下：
1-承力横梁、2-单点悬挂系统、3-横向稳定系统、4-助推器、5-承力环、6-三轴移动装置、7-连接装置、8-高度调节装置、9-测力系统、10-拉板、11-弹簧筒、12-调节拉杆、13-旋转机构、14-单点悬挂系统钢丝绳、15-滑轮装置、16-立柱、17-调节杆、18-弹簧组、19-横向稳定系统钢丝绳、20包带、21-运载火箭本体。
具体实施方式
参见图1的运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置结构示意图：
本实用新型的运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置包括：
承力横梁1，其呈井字形结构具有四个边横梁，作为试验场地的固有设施承担整个运载火箭的重量；
单点悬挂系统2，其数量为八个，用于悬挂所述运载火箭的全部四个助推器，实现自由边界的模拟；
横向稳定系统3，不对运载火箭的自由边界产生影响的柔性系统，安装在运载火箭上部，用以预防运载火箭倾倒；
在承力横梁1的每个边横梁上分别悬挂两根单点悬挂系统2，用以悬挂一个助推器，依靠八个单点悬挂系统2和一个横向稳定系统3以实现整个运载火箭的自由-自由边界的模拟。
参照图2的单个助推器自由悬挂示意图：
运载火箭的支承点设置在四个助推器4上，芯级底部不承力，所述八点自由悬挂装置中每两点支承一个助推器4，每个助推器4设置一个承力环5，承力环5下部设置三轴移动装置6，所述三轴移动装置6在助推器4悬挂前起到支撑和移动的作用，所述承力环5用以承担一个助推器4的重量，并作为单点悬挂系统2和助推器4的中间连接件。
参见图3的所述八点自由悬挂装置的单点悬挂系统结构示意图：
本实用新型的所述八点自由悬挂装置的单点悬挂系统2包括：
连接装置7，其与试验场地固定好的承力横梁1连接；
高度调节装置8，用以调节所述单点悬挂系统2的高度，其优选为油缸；
测力系统9，用以测量所述单点悬挂系统2的受力情况；
弹簧筒11，其具有一定弹性，使得整个单点悬挂系统2的纵向频率满足试验规范要求；
拉板10，用以连接高度调节装置8和弹簧筒11；
调节拉杆12和旋转机构13，用以增加所述单点悬挂系统2操作便利性；
单点悬挂系统钢丝绳14，其长度根据运载火箭的高度可调节；
滑轮装置15，用以与助推器上的承力环5连接。
参照图4的所述八点自由悬挂装置的横向稳定系统示意图：
所述横向稳定系统3包括立柱16、调节杆17、弹簧组18、横向稳定系统钢丝绳19、包带20、运载火箭本体21，包带20缠绕运载火箭本体21，所述包带20依次串联横向稳定系统钢丝绳19、弹簧组18、调节杆17至与振动塔楼层内的立柱16连接，所述立柱16为四根，且位于正方形四角处。所述横向稳定系统3有一定的弹力，且确保火箭垂直状态时不发生倾倒。
Claims (4)
1.一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置，其特征在于：包括：
承力横梁，其呈井字形结构具有四个边横梁，作为试验场地的固有设施承担整个运载火箭的重量；
单点悬挂系统，其数量为八个，用于悬挂所述运载火箭的全部四个助推器，实现自由边界的模拟；
横向稳定系统，不对运载火箭的自由边界产生影响的柔性系统，安装在运载火箭上部，用以预防运载火箭倾倒；
在承力横梁的每个边横梁上分别悬挂两根单点悬挂系统，用以悬挂一个助推器，依靠八个单点悬挂系统和一个横向稳定系统以实现整个运载火箭的自由-自由边界的模拟。
2.如权利要求1所述的一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置，其特征在于：运载火箭的支承点设置在四个助推器上，芯级底部不承力，所述八点自由悬挂装置中每两点支承一个助推器，每个助推器设置一个承力环，承力环下部设置三轴移动装置，所述三轴移动装置在助推器悬挂前起到支撑和移动的作用，所述承力环用以承担一个助推器的重量，并作为单点悬挂系统和助推器的中间连接件。
3.如权利要求1所述的一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置，其特征在于：所述单点悬挂系统包括：
连接装置，其与试验场地固定好的承力横梁连接；
高度调节装置，用以调节所述单点悬挂系统的高度；
测力系统，用以测量所述单点悬挂系统的受力情况；
弹簧筒，其具有一定弹性，使得整个单点悬挂系统的纵向频率满足试验规范要求；
拉板，用以连接高度调节装置和弹簧筒；
调节拉杆和旋转机构，用以增加所述单点悬挂系统操作便利性；
单点悬挂系统钢丝绳，其长度根据运载火箭的高度可调节；
滑轮装置，用以与助推器上的承力环连接。
4.如权利要求1所述的一种运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置，其特征在于：所述横向稳定系统包括：立柱、调节杆、弹簧组、横向稳定系统钢丝绳、包带、运载火箭本体，包带缠绕运载火箭本体，所述包带依次串联横向稳定系统钢丝绳、弹簧组、调节杆至与振动塔楼层内的立柱连接，所述立柱为四根，且位于正方形四角处。
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| CN201721013717.5U Withdrawn - After Issue CN207181068U (zh) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | 运载火箭全箭模态试验八点自由悬挂装置 |
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| CN109974523A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-07-05 | 北京航天发射技术研究所 | 多喷管火箭喷流试验系统 |
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| CN111947901A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-11-17 | 北京强度环境研究所 | 一种新型弹簧钢索自由边界模拟系统 |
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