[發(fā)明專利]模擬微重力環(huán)境的纜繩振動特征參數(shù)地面測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110642254.3
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113375881B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 崔憲莉;席隆;董文博;張建泉;張永康;王喆;于夢溪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;G01M7/02
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 吳佳

1.模擬微重力環(huán)境的纜繩振動特征參數(shù)地面測量方法，其特征在于，采用測量裝置實現(xiàn)，測量裝置包括直線電機、試驗臺、第一三維轉(zhuǎn)臺、第二三維轉(zhuǎn)臺、水平相機和豎直相機，所述試驗臺和第一三維轉(zhuǎn)臺分別與所述直線電機的動子相連接并由動子帶動在豎直方向直線運動，所述水平相機安裝在所述第一三維轉(zhuǎn)臺上并水平朝向所述試驗臺上方布置；所述豎直相機通過第二三維轉(zhuǎn)臺安裝在所述直線電機頂部并豎直朝向所述試驗臺上側(cè)面布置；

測量方法包括以下步驟：

S1，直線電機的定子加電，利用直線電機的動子帶動試驗臺、第一三維轉(zhuǎn)臺和水平相機運動到起始位置；

S2，將纜繩兩端分別與試驗塊a和試驗塊b連接成為試驗組件，并將試驗組件按預設位置擺放在試驗臺上；調(diào)整豎直相機和水平相機的初始位置，使豎直相機在豎直方向?qū)试囼瀴Ka或/和試驗塊b，使水平相機在水平方向?qū)试囼瀴Ka或/和試驗塊b；

S3，利用直線電機的動子帶動試驗臺、試驗組件、第一三維轉(zhuǎn)臺和水平相機向上加速運動，待速度達到預定值后，動子減速，使試驗組件與試驗臺分離，控制動子的速度，使水平相機的水平線與試驗塊a或/和試驗塊b平齊；

S4，利用水平相機記錄試驗塊a或/和試驗塊b在豎直方向的位移和角度，利用豎直相機記錄試驗塊a或/和試驗塊b在水平方向的位移和角度，計算得到纜繩的振動特征參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述模擬微重力環(huán)境的纜繩振動特征參數(shù)地面測量方法，其特征在于，根據(jù)試驗塊a或試驗塊b在豎直方向或水平方向的位移和角度，擬合試驗塊a或試驗塊b在三個方向的位移時間歷程曲線方程或角度時間歷程曲線方程為：其中，X為試驗塊a或試驗塊b在三個方向任意方向的位移或角度；t為時間；A為試驗塊a或試驗塊b的振幅；n為試驗塊a或試驗塊b衰減系數(shù)、ω為試驗塊a或試驗塊b振動的角頻率、為試驗塊a或試驗塊b振動的相位。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述模擬微重力環(huán)境的纜繩振動特征參數(shù)地面測量方法，其特征在于，根據(jù)所述位移時間歷程曲線方程或所述角度時間歷程曲線方程，并利用系統(tǒng)辨識方法，計算得到纜繩的阻尼、頻率、拉壓剛度和扭彎剛度。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述模擬微重力環(huán)境的纜繩振動特征參數(shù)地面測量方法，其特征在于，根據(jù)所述位移時間歷程曲線方程，讀出時間值t_i，及在t_i瞬時，振動幅度達到的最大偏離值A_i；經(jīng)過1個周期后，讀出時間值t_i+1，及在t_i+1瞬時，振動幅度達到的最大偏離值A_i+1；經(jīng)過j個周期后，讀出時間值t_i+j，及在t_i+j瞬時，振動幅度達到的最大偏離值A_i+j，計算出纜繩的衰減系數(shù)阻尼比周期根據(jù)計算出的衰減系數(shù)、阻尼比、周期，推算出纜繩的阻尼纜繩固有頻率根據(jù)ω＝2πf，計算出纜繩的角頻率根據(jù)k₁＝ω²m，計算出纜繩的拉壓剛度其中，m為試驗塊a或試驗塊b的質(zhì)量。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述模擬微重力環(huán)境的纜繩振動特征參數(shù)地面測量方法，其特征在于，根據(jù)所述角度時間歷程曲線方程，讀出時間值t_i，及在t_i瞬時，扭轉(zhuǎn)角度達到的最大偏離值A_i；經(jīng)過1個周期后，讀出時間值t_i+1，及在t_i+1瞬時，扭轉(zhuǎn)角度達到的最大偏離值A_i+1；經(jīng)過j個周期后，讀出時間值t_i+j，及在t_i+j瞬時，扭轉(zhuǎn)角度達到的最大偏離值A_i+j，計算出纜繩的衰減系數(shù)阻尼比周期根據(jù)計算出的衰減系數(shù)、阻尼比、周期，推算出纜繩的阻尼纜繩的固有頻率根據(jù)ω＝2πf，計算出纜繩的角頻率根據(jù)k₂＝ω²J，計算出纜繩的扭彎剛度其中，J為試驗塊a或試驗塊b繞軸的轉(zhuǎn)動慣量。