[發明專利]雙吊籃對稱疊臂離心試驗裝置

有效

• 申請號: 201710093540.2
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106841028B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 冉光斌;宋瓊;黎啟勝;許元恒;李明海;洪建忠;劉偉;蔣春梅;趙世鵬
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

本發明公開了一種雙吊籃對稱疊臂離心試驗裝置，其中，主轉臂的中心位置安裝有轉臂支承，兩個低速吊籃分別安裝在主轉臂的兩端外側，兩個高速吊籃分別安裝在主轉臂上位于靠近兩端內側的位置，主軸穿過輔轉臂的輔轉臂軸孔且不帶動輔轉臂旋轉，輔轉臂位于主轉臂的上方且能夠在相互接觸時被限位；主機室的頂部中心位置設有輔轉臂防護艙，輔轉臂支承裝置安裝于輔轉臂防護艙內。本發明將主轉臂和輔轉臂、高速吊籃和低速吊籃、輔轉臂防護艙整合在一個組合的轉臂上，使本雙吊籃對稱疊臂離心試驗裝置不僅可承載超過1000gt的試驗模型在超過1000g的離心加速度下安全穩定運行，還可在較低離心加速度下承載大質量、大尺寸的試驗模型進行各種試驗。

技術領域

本發明涉及一種離心試驗裝置，尤其涉及一種雙吊籃對稱疊臂離心試驗裝置。

背景技術

為解決極端環境(深海、深空、深地)、超重力(高能、高速、高壓)、大時空尺度(地質學演變、環境污染)中的高巖土應力和高滲透壓下巖土體中固液氣多相耦合作用、大平面尺度巖土體中污染物長期運移、高速高能沖擊過程、超重力場下物質運動規律等重大科學和技術問題，迫切需要建設世界首臺容量超過1000gt(g為重力加速度，t為質量單位，噸)、離心加速度超過1000g的大容量高速土工離心機。依托該離心機，可對300米以上高壩安全性、千米級深地深海工程、百年跨度地下環境污染、平方公里尺度城市抗震、千米尺度飛行器撞擊及高能爆炸研究等重要課題進行離心模擬試驗研究，為取得具有重大科學意義的創新成果，突破重大工程防災減災、能源開發、環境保護等戰略性領域的科技瓶頸提供強有力支撐。

轉臂是大容量高速土工離心機的關鍵部件，它不僅須支承和驅動吊籃、試驗模型等在高離心加速度場安全穩定運行，還須承載大尺寸、大質量模型在低速(高離心場下，常規試驗所需儀器儀表已不能使用)常規試驗過程中完成各種常規離心模擬試驗。目前，世界上還沒有這樣的離心機轉臂結構可供參考。

按照傳統技術，能實現高離心加速度的離心機轉臂結構尺寸較小、負載低，轉臂上不能安裝任何功能模塊，不能對試驗模型進行常規數據采集、測試等功能；能承載大負載試驗模型的轉臂雖結構尺寸大，并集成了油水氣管路、電纜、數采系統、平衡調節系統等功能模塊，能進行常規數據采集、測試等，但該類轉臂運行離心加速度卻較低。

轉臂為了承載大容量和大尺寸試驗模型，其結構尺寸和質量均較大。當離心加速度較低時，雖轉臂自身質量產生的離心力已很大，但其承載的離心力主要源于試驗模型在離心場產生的離心力。隨著離心加速度增加，因其最大容量沒變，試驗模型產生的離心力基本不變，但其自身質量產生的離心力將隨離心加速度成正比增大，轉臂的受力工況也隨之愈發嚴酷。當離心加速度增大到很高時，轉臂將不能通過增加材料的方式提高負載能力，所以離心加速度極大地影響著轉臂受力工況和研制難度。因此，現有土工離心機的最大容量雖已超過1000gt，但其最大離心加速度卻僅有350g。更沒有同時滿足容量超過1000gt、最大離心加速度超過1000g的土工離心機。

所以，現有高速離心機轉臂結構尺寸小、負載低，不具備常規土工試驗所需功能模塊，只能進行小規模的爆炸等試驗模擬；現有大負載離心機轉臂雖結構尺寸大、負載高，并集成了油水氣管路、電纜、數采系統、平衡調節系統等功能模塊，但其運行速度較低，不能對模型提供高離心加速度。按相似比原理可知，這兩種轉臂均不具備超大規模土工離心模擬試驗能力。

另外，在現有技術條件下，常規離心試驗所涉油水氣管路、電纜、數采系統、平衡調節系統等功能模塊可承受的離心力有限，不能在高離心場下運行，但這些功能模塊對于常規試驗卻必不可少。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種既能適應低速離心試驗又能適應高速離心試驗且能適應大負載離心試驗的雙吊籃對稱疊臂離心試驗裝置。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：