一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置及使用方法

摘要

本发明公开了一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置及使用方法，该装置包括托架、两个支撑台、旋转组件和悬吊件，所述托架用于支撑弹体，两个所述支撑台用于为所述弹体提供旋转支撑平台，所述旋转组件包括固定件和对称设于所述固定件两侧的旋转件，所述旋转件的一端与所述固定件连接，另一端固定于所述支撑台上，所述固定件用于套设于所述弹体上，起吊所述固定件时，所述固定件带动所述弹体绕所述旋转件在预定角度内转动，所述悬吊件用于设于所述弹体的一端并辅助所述弹体的悬吊。本发明提供了一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置及使用方法，适用于大质量且不能承拉承弯，只能承压弹体的翻转及竖直悬吊，具有结构简单、成本低、安全的特点。

权利要求

1.一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置，其特征在于，其包括：

托架(2)，其用于支撑弹体(1)；

两个支撑台(3)，其用于为所述弹体(1)提供旋转支撑平台；

旋转组件，其包括固定件和对称设于所述固定件两侧的旋转件，所述固定件包括起吊卡环和两根承力梁(62)，所述起吊卡环包括前卡环(60)和后卡环(61)，所述前卡环(60)和后卡环(61)分别用于套设于所述弹体(1)上，每一所述承力梁(62)的一端与所述前卡环(60)相连，另一端与所述后卡环(61)相连，所述旋转件的一端与所述后卡环(61)连接，另一端固定于所述支撑台(3)上，起吊所述前卡环(60)时，所述固定件带动所述弹体(1)绕所述旋转件在预定角度内转动；

悬吊件(4)，其用于设于所述弹体(1)的一端并辅助所述弹体(1)的悬吊，所述悬吊件(4)上沿其四周方向均匀间隔设有多个凸块，所述凸块与悬吊件(4)一体成型，每一所述凸块上均设有一悬吊通孔(41)，所述悬吊件(4)上还设有多个旋转通孔(40)，每一所述旋转通孔(40)均与一悬吊通孔(41)对应，且位于所述悬吊通孔(41)的内侧，所述承力梁(62)与其对应的所述旋转通孔(40)之间设有连接杆(7)，所述连接杆(7)的一端与所述承力梁(62)相连，另一端与对应的所述旋转通孔(40)相连。

2.如权利要求1所述的一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置，其特征在于：所述承力梁(62)与前卡环(60)的连接处均设有起吊轴(63)。

3.如权利要求1所述的一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置，其特征在于，所述旋转件包括：旋转底座(50)，其设于所述支撑台(3)上，所述旋转底座(50)上设有旋转槽；

旋转轴(51)，其一端与所述承力梁(62)连接，另一端位于所述旋转槽内。

4.如权利要求1所述的一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置，其特征在于：所述托架(2)包括底座和托台，所述托台呈弧形，且其尺寸与所述弹体(1)的尺寸匹配。

5.一种如权利要求1所述的弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置的使用方法，其特征在于：将弹体(1)放置在所述托架(2)和支撑台(3)上，将固定件套设于所述弹体(1)上；

将悬吊件(4)固定在弹体(1)的一端，在所述弹体(1)翻转前，将所述固定件与旋转通孔(40)连接，起吊所述固定件，带动所述弹体(1)翻转至竖直方向；

拆除所述固定件，起吊所述悬吊通孔(41)，使所述弹体(1)实现竖直悬吊，完成后续的模态试验。

说明书

一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置及使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及大型航天器力学环境试验技术领域，具体涉及一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置及使用方法。

背景技术

[0002] 模态试验中的边界条件对模态参数的精度影响较大，为了获取弹体自由状态的模态参数，其所处边界条件应最大程度的接近自由状态。常用的模态试验悬吊方案主要有水平悬吊和竖直悬吊两种，对于大质量、复杂结构的弹体，若采用水平悬吊的方式进行模态试验，弹体在重力和悬吊共同作用下会产生较大弯曲，进而影响连接刚度，致使某些工况下的模态试验结果与自由状态存在较大差异，因此，针对大质量、复杂结构的弹体，需采用竖直模态悬吊方式进行模态试验。

[0003] 大型弹体进行竖直悬吊模态试验时，由于弹体采用复合材料，不允许其前端框承拉起吊，只能采用弹体后端框托底的方式承压起吊，弹体在整个翻转、起吊过程中不允许承拉，只允许承压，且不允许承受弯矩。悬吊支撑工装的安全系数要高但质量需尽可能小以降低模态试验附加质量影响，悬吊支撑工装需避让弹体后端面突出的喷管、电源和单机插头等元件，还需预留插拔喷管气管的操作空间和喷管的摆动空间，弹体模态试验时，要求悬吊支撑工装吊点距弹体外表面350mm，其起吊力臂大，对悬吊支撑工装强度要求很高。

[0004] 传统大型弹体模态试验的翻转主要有双行车配合翻转、液压机构翻转和电机机构翻转。双行车配合翻转适用于质量和尺寸较小的弹体，对于大尺寸、大质量弹体的翻转，由于在翻转中存在“歪拉斜吊”，不符合安全操作规程且风险较大；液压机构翻转和电机机构翻转成本太高，弹体翻转后，需起吊弹体上部至模态试验塔的托盘上，弹体在起吊过程承受拉力，对于不能承拉、只能承压的弹体并不适用。因此需设计一套针对不能承拉、只能承压弹体的低成本、高可靠性的翻转装置。

发明内容

[0005] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置及使用方法，适用于大质量且不能承拉承弯，只能承压弹体的翻转及模态竖直悬吊。

[0006] 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

[0007] 托架，其用于支撑弹体；

[0008] 两个支撑台，其用于为所述弹体提供旋转支撑平台；

[0009] 旋转组件，其包括固定件和对称设于所述固定件两侧的旋转件，所述旋转件的一端与所述固定件连接，另一端固定于所述支撑台上，所述固定件用于套设于所述弹体上，起吊所述固定件时，所述固定件带动所述弹体绕所述旋转件在预定角度内转动；

[0010] 悬吊件，其用于设于所述弹体的一端并辅助所述弹体的悬吊。

[0011] 在上述技术方案的基础上，所述固定件包括：

[0012] 起吊卡环，其包括前卡环和后卡环，所述前卡环和后卡环分别用于套设于所述弹体上；

[0013] 两根承力梁，每一所述承力梁的一端与所述前卡环相连，另一端与所述后卡环相连。

[0014] 在上述技术方案的基础上，所述承力梁与前卡环的连接处均设有起吊轴。

[0015] 在上述技术方案的基础上，所述旋转件包括：

[0016] 旋转底座，其设于所述支撑台上，所述旋转底座上设有旋转槽；

[0017] 旋转轴，其一端与所述承力梁连接，另一端位于所述旋转槽内。

[0018] 在上述技术方案的基础上，所述悬吊件上沿其四周方向均匀间隔设有多个凸块，所述凸块与悬吊件一体成型，每一所述凸块上均设有一悬吊通孔。

[0019] 在上述技术方案的基础上，所述悬吊件上还设有多个旋转通孔，每一所述旋转通孔均与一悬吊通孔对应，且位于所述悬吊通孔的内侧。

[0020] 在上述技术方案的基础上，所述承力梁与其对应的所述旋转通孔之间设有连接杆，所述连接杆的一端与所述承力梁相连，另一端与对应的所述旋转通孔相连。

[0021] 在上述技术方案的基础上，所述托架包括底座和托台，所述托台呈弧形，且其尺寸与所述弹体的尺寸匹配。

[0022] 本发明还提供了一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置的使用方法，其包括：

[0023] 将弹体放置在所述托架和支撑台上，将固定件套设于所述弹体上；

[0024] 将悬吊件固定在弹体的一端，起吊所述固定件，带动所述弹体翻转至竖直方向；

[0025] 起吊所述悬吊件，使所述弹体实现竖直悬吊，完成后续的模态试验。

[0026] 在上述技术方案的基础上，所述悬吊件上还设有多个旋转通孔，每一所述旋转通孔均与一悬吊通孔对应，且位于所述悬吊通孔的内侧；

[0027] 在所述弹体翻转前，将所述固定件与旋转通孔连接，起吊所述固定件，带动所述弹体翻转至竖直方向，拆除所述固定件，起吊所述悬吊通孔，使所述弹体实现竖直悬吊，完成后续的模态试验。

[0028] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0029] (1)本发明提供的一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置，其包括托架、悬吊件、旋转组件及支撑台，托架用于支撑弹体，支撑台在支撑弹体的基础上还作为旋转固定平台，旋转底座置于支撑台上，悬吊件设于弹体的尾端，且与承力梁相连，承力梁与套设于弹体上的前卡环和后卡环相连，在翻转过程中承力梁承担了弹体大部分的弯矩，保护了弹体不受损，使翻转过程平稳可控。

[0030] (2)本发明提供的一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置，在悬吊件上分别设有多个旋转通孔和悬吊通孔，当弹体需要翻转时，将承力梁通过连接杆相连，起吊承力梁的过程中弹体整体实现平稳翻转，当弹体需要悬吊时，将行车的吊索与悬吊通孔连接固定，实现弹体的悬吊，避免了弹体承受过大的拉力，具有结构简单、成本低、可靠性及安全性高的特点。

附图说明

[0031] 图1为本发明实施例中的弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置的结构示意图；

[0032] 图2为本发明实施例中的弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置的悬吊件的结构示意图；

[0033] 图3为本发明实施例中的弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置的支撑台的结构示意图。

[0034] 图中：1-弹体，2-托架，3-支撑台，4-悬吊件，40-旋转通孔，41-悬吊通孔，50-旋转底座，51-旋转轴，60-前卡环，61-后卡环，62-承力梁，63-起吊轴，7-连接杆。

具体实施方式

[0035] 以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

[0036] 参见图1所示，本发明实施例提供一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置，包括托架2、两个支撑台3、旋转组件和悬吊件4，托架2用于支撑弹体1，根据实际情况增加或减少个数，两个支撑台3用于为弹体1提供旋转支撑平台，在实际使用时，对称设于弹体1的两侧位置，旋转组件包括固定件和对称设于固定件两侧的旋转件，旋转件的一端与固定件连接，另一端固定于支撑台3上，固定件用于套设于弹体1上，起吊固定件时，固定件带动弹体1绕旋转件在预定角度内转动，承载翻转过程中的大部分的弯矩，有效的放置弹体1本身因弯矩过大而变形或损坏，悬吊件4用于设于弹体1的一端并辅助弹体1的悬吊，使弹体1在悬吊的过程中免受拉力，只承受自身的重力，尽可能保护弹体1本身不发生损坏或变形。

[0037] 参见图1所示，具体的，固定件包括起吊卡环和两根承力梁62，起吊卡环包括前卡环60和后卡环61，前卡环60和后卡环61分别用于套设于弹体1上，前卡环60位于弹体1的前段，后卡环61位于弹体1的后段。这里前卡环60和后卡环61均为一端连接，另外一端的两头可自由闭合的设计，能使前卡环60和后卡环61更加方便的套设固定于弹体1上，其中，闭合处采用螺丝固定，保证其稳定性。每一承力梁62的一端与前卡环60相连，另一端与后卡环61相连，使前卡环60、后卡环61和位于其两侧的承力梁62构成刚性整体。其中，承力梁62与前卡环60、后卡环61均为可拆卸连接，且采用螺丝结构固定，另外优选的，在起吊时，承力梁62对称设于弹体1的两侧，且位于前卡环60和后卡环61的某一直径两端，保证了起吊过程中的稳定性和结构合理性。

[0038] 进一步的，由于弹体1本身质量很大，且体积也很大，本身材质相对于金属材质较软，为了避免在起吊过程中弹体1与前卡环60和后卡环61的连接处应力集中，使弹体1变形造成损坏，因此，这里前卡环60和后卡环61具有一定的宽度，使前卡环60和后卡环61与弹体1的接触面积增大。首先，能有效的避免在起吊时出现应力集中；其次，当前卡环60和后卡环
61与弹体1的接触面积增大后，前卡环60和后卡环61与弹体1的摩擦力也相应的增大。由于前卡环60和后卡环61之间设有承力梁62，前卡环60和后卡环61套设于弹体1上时，位置不会移动，起吊时，当弹体1有发生变形的趋势时，前卡环60和后卡环61与弹体1之间产生的摩擦力能抵消其变形的大部分力，阻止其发生形变产生弯矩，保护了弹体1本身。

[0039] 参见图1所示，为了方便起吊，在承力梁62与前卡环60的连接处均设有起吊轴63，起吊轴63与承力梁62连接，且垂直于承力梁62的平面。在起吊时，承力梁62不与弹体1接触，承力梁62与弹体1之间存在一定的间隙，防止弹体1与承力梁62刚性接触发生变形。

[0040] 参见图1所示，旋转件包括旋转底座50和旋转轴51，具体的，旋转底座50设于支撑台3上，并通过螺丝与支撑台3连接固定，保证弹体1在绕旋转底座50旋转时，不会发生移动，旋转底座50上设有旋转槽，在起吊翻转时，旋转轴51的一端与承力梁62连接，另一端位于旋转槽内，保证弹体1在起吊外力的作用下，绕旋转底座50在预定的角度内自由转动。其中，从结构设计的角度出发，旋转轴51位于承力梁62与后卡环61的连接处。

[0041] 参见图2所示，悬吊件4上沿其四周方向均匀间隔设有多个凸块，凸块与悬吊件4一体成型，每一凸块上均设有一悬吊通孔41。当弹体1翻转结束处于竖直状态待悬吊时，起吊的行车通过将起吊的吊索分别固定于位于悬吊件4四周的悬吊通孔41上，竖直悬吊起弹体1，使弹体1在悬吊的过程中免受拉力，只承受自身的重力，尽可能保护弹体1本身不发生损坏或变形。优选的，悬吊通孔41的个数为4个，均匀分布在悬吊件4的周边上。

[0042] 进一步的，悬吊件4上还设有多个旋转通孔40，每一旋转通孔40均与一悬吊通孔41对应，且位于悬吊通孔41的内侧。承力梁62与其对应的旋转通孔40之间均设有连接杆7，连接杆7的一端与承力梁62相连，另一端与对应的旋转通孔40相连，使固定件和悬吊件4成为整体，有助于弹体1翻转至竖直的状态。

[0043] 这里，悬吊件4选用质量较轻且强度较大的材质制成，悬吊件4将翻转支撑功能和悬吊支撑功能合二为一，悬吊件4的设置可避让弹体1后端面突出的喷管、电源和单机插头等电气元件，并预留有喷管摆动的足够空间，结构合理。

[0044] 进一步的，托架2包括底座和托台，托台呈弧形，且其尺寸与弹体1的尺寸匹配，底座上设有三角板，加固托架2的稳定性。

[0045] 进一步的，支撑台3和托架2的高度大于后卡环61距悬吊件4的长度，保证弹体1能顺利完成翻转。支撑台3由普通的大梁拼接构成。

[0046] 本发明还提供了一种弹体竖直模态试验的翻转悬吊装置的使用方法，方法包括首先将托架2和支撑台3放置于预定位置上，将旋转底座50安装固定于支撑台3上，随后将弹体1放置于托架2上，将前卡环60、后卡环61和承力梁62设置于弹体1上，使旋转轴51位于旋转底座50的旋转槽内，再将悬吊件4固定在弹体1靠近后卡环61的一端，在承力梁62与悬吊件4上的旋转通孔40之间设有连接杆7，将悬吊件4与承力梁62连接，以协助弹体1的翻转。

[0047] 布置好翻转悬吊装置和弹体1后，起吊起吊轴63，带动弹体1翻转至竖直方向，由于固定件具有一定的重量，因此，在悬吊弹体1前，先拆除固定件，即前卡环60、后卡环61和承力梁62，随后将吊索与悬吊通孔41固定，再起吊悬吊件4，缓慢竖直上升，使弹体1实现竖直悬吊，完成后续的模态试验。

[0048] 进一步的，由于弹体1的质量很大，在旋转过程中容易发生移动，因此，常常将支撑台3放置于地轨上，并与地轨通过螺丝等连接件固定，保证了弹体1翻转及悬吊过程中的稳定性。

[0049] 本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。