[實(shí)用新型]一種油氣支承裝置及包括其的航天器全尺寸振動試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720341256.8
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN207180976U
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹濤;王有杰;侯京鋒;竇雪川;郝巖研;楊志鵬;張靜
• 申請（專利權(quán)）人: 北京強(qiáng)度環(huán)境研究所;中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M7/06
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天動力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于航天器全尺寸振動試驗(yàn)邊界模擬的油氣支承裝置，以及包括該油氣支承裝置的航天器全尺寸振動試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在航天器如戰(zhàn)略導(dǎo)彈、大型運(yùn)載火箭的設(shè)計和定型過程中，了解與掌握其振動特性，關(guān)系到彈(箭)飛行的成敗。以運(yùn)載火箭為例，火箭屬于彈性體，其動力學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)測是非常難的，通常通過理論分析幾乎不可能。因此世界各國均采取全尺寸全箭振動試驗(yàn)，得到其在自由飛行狀態(tài)下的振動特性，在火箭飛行前處理好結(jié)構(gòu)振動與控制系統(tǒng)相互作用、動載荷等問題，為確定控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、航天器的飛行軌跡提供幫助。

我國對此采用彈性繩索將火箭懸吊起來，真實(shí)的模擬火箭自由飛行的邊界條件，并激起振動來確定其動力學(xué)特性。然而，使用這種懸吊支撐系統(tǒng)時，獲取的數(shù)據(jù)在很大程度上受到懸吊點(diǎn)力和支撐系統(tǒng)繩索的共振頻率的影響。這些影響呈現(xiàn)高度非線性，以至于在試驗(yàn)結(jié)果的分析過程中很難排除。同時，繩索支撐系統(tǒng)與不同試驗(yàn)件的匹配比較困難，例如運(yùn)載火箭、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)、飛機(jī)，則需要制造特殊的工裝用來懸掛不同的試件，這些工裝干擾了試件的質(zhì)量分布。此外，隨著運(yùn)載火箭不斷追求更大的運(yùn)載能力，繩索懸吊支撐系統(tǒng)吊起火箭對試驗(yàn)塔頂部承力結(jié)構(gòu)的承載要求越來越大，將使試驗(yàn)塔設(shè)計難度和建造成本變得難以承受。

由此，需要一種新的用于航天器全尺寸振動試驗(yàn)邊界模擬的支承裝置，以解決現(xiàn)有彈性繩索懸吊系統(tǒng)中存在的受共振頻率影響大、不同試驗(yàn)件需要設(shè)計不同工裝、試驗(yàn)塔設(shè)計與建設(shè)成本高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，研究提出新的用于航天器全尺寸振動試驗(yàn)邊界模擬的支承裝置，以更準(zhǔn)確的獲取火箭結(jié)構(gòu)振動特性，降低試驗(yàn)塔的設(shè)計建造成本。

本發(fā)明公開了一種用于航天器全尺寸振動試驗(yàn)邊界模擬的油氣支承裝置，包括靜壓支承單元、油氣彈簧單元和承力框架，所述承力框架安裝在靜壓支承單元和油氣彈簧單元外部，上端有一個圓形開口，所述靜壓支承單元底部通過螺栓連接安裝在油氣彈簧單元上部，所述油氣彈簧單元下部通過螺栓連接在承力框架底部；

所述靜壓支承單元包括半球、球窩、底板、節(jié)流器，所述半球上端從所述承力框架上端的圓形開口伸出，能夠水平移動到所述圓形開口側(cè)壁后停止移動；所述半球和球窩相互配合，分別具有相匹配的半球凸起球面和球窩的凹陷球面，球窩底面和底板頂面相接觸，分別具有相匹配的平面，半球凸起球面、球窩的凹陷球面以及球窩底面、底板頂面之間可以相對自由滑動；球窩凹陷球面內(nèi)部設(shè)有若干個靜壓油腔，所述每個靜壓油腔內(nèi)部安裝一個節(jié)流器，球窩側(cè)面設(shè)有外部進(jìn)油口和回油口；球窩下表面設(shè)有若干平面油腔，球窩上表面或下表面設(shè)有環(huán)形的回油槽，每個平面油腔內(nèi)部安裝有一個節(jié)流器，球窩凹陷球面內(nèi)部設(shè)有若干孔道用來連接進(jìn)油口與節(jié)流器，高壓油通過外部進(jìn)油口供給，通過節(jié)流器為靜壓油腔和平面油腔供油；當(dāng)油液充滿油腔、建立壓力狀態(tài)下，半球、球窩、底板能夠隔絕，油液將在分界面形成油膜并持續(xù)流動，油液流出油膜間隙后溢出到球窩上表面或者下表面的回油槽并通過回油口排出；

所述油氣彈簧單元包括活塞、第一環(huán)形靜壓支承、第二環(huán)形靜壓支承、缸筒、底座、端蓋、若干環(huán)形支承節(jié)流器、浮子，所述缸筒內(nèi)部設(shè)有長孔道，所述第一環(huán)形靜壓支承、第二環(huán)形靜壓支承內(nèi)表面設(shè)有若干扇形靜壓油腔；第一環(huán)形靜壓支承、第二環(huán)形靜壓支承分別過盈壓入安裝在缸筒內(nèi)部的上下兩端；第一環(huán)形靜壓支承、第二環(huán)形靜壓支承為圓筒狀，其圓筒內(nèi)壁有若干個對稱分布的扇形靜壓油腔，高壓油通過下部進(jìn)油口進(jìn)入缸筒內(nèi)部，通過缸筒內(nèi)部的長孔道和環(huán)形支承節(jié)流器后進(jìn)入到對應(yīng)連接的扇形靜壓油腔，下部進(jìn)油口通過長孔道及缸筒內(nèi)部的其它孔道與環(huán)形支承節(jié)流器以及扇形靜壓油腔連通；扇形靜壓油腔內(nèi)部建立壓力后使活塞與第一環(huán)形靜壓支承、第二環(huán)形靜壓支承之間形成油膜；環(huán)形支承節(jié)流器與扇形靜壓油腔的數(shù)量相同，并且相互連接；活塞嵌入到缸筒內(nèi)部與底座共同形成一個高壓油腔，浮子嵌入到活塞內(nèi)部形成一個高壓氣腔，活塞和底座的接觸面形成了毛細(xì)封油邊，高壓油腔內(nèi)的油液通過毛細(xì)封油邊泄出；浮子將高壓油腔與高壓氣腔隔開；

所述底板為圓形板，所述節(jié)流器為階梯狀圓柱體結(jié)構(gòu)，設(shè)有六角形柱體可與球窩螺紋連接，內(nèi)部設(shè)有小直徑的長孔，提供很大的液阻；所述活塞為階梯狀圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)；所述第一環(huán)形靜壓支承、第二環(huán)形靜壓支承、缸筒為圓筒形結(jié)構(gòu)；所述環(huán)形支承節(jié)流器為階梯狀圓柱體結(jié)構(gòu)，與缸筒內(nèi)部螺紋連接，內(nèi)部設(shè)有小直徑的長孔，提供很大的液阻；所述端蓋為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，與缸筒頂部螺栓連接，內(nèi)部設(shè)有密封圈與活塞接觸密封；所述底座為階梯狀圓筒結(jié)構(gòu)，與缸筒底部螺栓連接。