二级带罩自由边界和整流罩在振动塔内固支边界实施方法
【专利摘要】本发明公开了一种二级带罩自由边界和整流罩在振动塔内固支边界实施方法，其中二级带罩自由边界实施的步骤包括：设置自由悬吊工装——将箭体吊装和整流罩先后吊入塔体——将整流罩与箭体对接——确定吊篮安装位置——整流罩分离——固定吊篮半篮等步骤；整流罩在振动塔内固支边界实施方法的步骤包括：固支工装和固支边界实施两大步骤。本发明和现有技术相比，具有试验准备周期短、有效利用现有资源、降低了试验成本、同时配套的风险处理方案降低了试验风险的优点。
【专利说明】二级带罩自由边界和整流罩在振动塔内固支边界实施方法
【背景技术】
[0001]结构动特性试验是是产品研制过程中一项常规且重要的环节，试验的一般目的是考核产品真实状态下结构的动特性参数；对于运载航天器、导弹武器来说，可以为其提供姿态控制稳定系统重要的设计参数，同时也可提供重要参数用于理论预示模型修正；也可用于结构健康检测，发现结构设计缺陷等。而产品边界条件是决定结构动特性参数的一个决定性因素。因此如何安全高效低成本的实现试验产品特定的边界条件在结构动特性试验实施前期策划和试验实施过程中都是一个重要的环节。
[0002]对于常规结构自由边界条件的相关技术已经相当的成熟，积累了丰富的经验。随着国内相关试验技术的发展，现有技术已经达到了国外相关试验技术先进水平。特别是对于运载器、导弹武器类大型梁模型结构件，使用经典的竖直悬吊方式模拟产品的自由飞行状态，技术经验相当丰富。同时水平悬吊方式模拟产品的自由飞行状态，同样也积累了相当的技术经验。
[0003]其中弹性模拟结构要保证系统的刚体弹性频率与产品的第一阶弹性频率满足结构动特性试验规范规定的强度和刚度要求，不同的行业对此有不同的要求。以《导弹与运载火箭模态试验规范》中规定的强度和刚度要求为例。要求产品的第一阶弹性频率与系统的刚体弹性频率比值要大于6。
[0004]以上是产品自由悬吊系统基本的技术指标要求。由于产品特性的不同，自由悬吊系统，会根据结构特性进行针对性的设计，满足任务需求。
[0005]如果应用常规的产品自由悬吊系统设计方案对某型号二级带罩状态在振动塔内进行竖直悬吊方案设计及某型号整流罩在振动塔内固支方案设计，存在如下问题:
[0006](I)某型号二级带罩状态，当整流罩吊装进塔与二级箭体对接之后，整流罩吊具的吊篮部分已经不能吊出振动塔，也不能下放到振动塔地下二层地面；而试验状态要求试验件不包含吊篮状态。
[0007](2)某型号整流罩固支状态，要求的试验件状态存在多个低于固支平面的爆炸螺栓装置和铰链装置，如何方便实现其现场安装及固支边界实施，固支工装设计难度较大。
[0008](3)某型号整流罩固支状态，当整流罩吊装进塔置于振动塔地下二层固支工装上时，整流罩吊具的吊篮部分已经不能吊出振动塔，同时吊篮部分此时是主承力结构。如何实现将整流罩吊篮拆除，实施固支边界状态。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是弥补现有技术的不足，解决二级带罩自由边界和整流罩在振动塔内固支边界实施过程中面临的技术问题。
[0010]为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种二级带罩自由边界和整流罩在振动塔内固支边界实施方法，具体内容为:
[0011]二级带罩自由边界实施的步骤包括:
[0012]步骤I，设置自由悬吊工装；从振动塔地面第五层处对称下放若干根自由悬吊工装钢丝绳，自由悬吊工装钢丝绳末端固定有水平的支撑框，自由悬吊工装钢丝绳和支撑框组成自由悬吊工装；
[0013]步骤2:将箭体吊装进入振动塔塔体内，并让箭体末端的对界面与自由悬吊工装对接；在箭体外表面与整流罩对接处周向缠绕包带，然后通过横向保护装置将包带和振动塔塔体连接；
[0014]步骤3:利用整流罩吊篮将整流罩吊装进入振动塔塔体内；
[0015]步骤4:将整流罩与箭体对接组成二级带罩箭体；
[0016]步骤5:确定整流罩吊篮在振动塔塔体内的悬吊高度低于整流罩吊篮安装高度
0.3m和方位顺时针旋转约10度；
[0017]步骤6:在振动塔地面四层处设置承力梁，利用承力梁安装用于悬挂整流罩吊篮的承重拉绳，同时准备好固定整流罩吊篮的水平固定拉绳，水平固定拉绳的一端固定在振动塔地面二层F2和振动塔地面三层之间的振动塔塔体上；
[0018]步骤7:整流罩吊篮与二级带罩箭体的整流罩分离，整流罩吊篮分成两个吊篮半條.ΓΤΤΓ.，
[0019]步骤8:利用承重拉绳将吊篮半篮悬吊在步骤5确定的高度；
[0020]步骤9:利用水平固定拉绳将吊篮半篮与振动塔操作平台连接，将吊篮半篮固定在步骤4确定的方位；
[0021]步骤10:调整吊篮半篮与二级带罩箭体、自由悬吊工装钢丝绳、振动塔操作平台之间的活动空间，使其最小距离均大于100_ ；
[0022]整流罩在振动塔内固支边界实施方法的步骤包括:
[0023]步骤1:固支工装；
[0024]步骤1.1:根据整流罩对接面处突起物的分布位置及尺寸、对接面形式和对接孔分布尺寸，确定配打孔周径和用于避免对接面结构干涉的通孔位置；
[0025]步骤1.2:根据整流罩试验现场组装和对接操作所需空间尺寸，确定用于避免对接面结构干涉的通孔的尺寸；
[0026]步骤1.3:根据振动塔内地下2层的地面上地轨的分布形式和地轨间距Im确定工装内径和工装外径；
[0027]步骤1.4:固支工装现场配打孔；整流罩现场配打孔，具有较大的操作难度，同时实施周期较长，为此通过提前使用整流罩的对接结构转接框，在固支工装上配打对接螺纹孔，可有效降低实施难度缩短试验周期；
[0028]步骤2，固支边界实施
[0029]步骤2.1，对整流罩竖直支撑状态对接面受力状态进行分析，确定整流罩垫块和整流罩吊篮垫块高度和分布方式；
[0030]步骤2.2:整流罩吊装进塔，处于竖立支撑状态，在整流罩垫块和整流罩吊篮垫块表面都覆盖上同等厚度的橡胶垫；
[0031]步骤2.3:裹整流罩中间部位周向缠绕包带，然后通过横向保护装置把包带和振动塔塔体地下一层连接；
[0032]步骤2.4:整流罩吊篮与整流罩分离，形成两个吊篮半篮，将吊篮半篮放置在振动塔塔体地下2层的地面上；
[0033]步骤2.5:利用紧固螺栓将整流罩端轴颈安装在整流罩的端轴颈连接处；
[0034]步骤2.6:利用振动塔吊车和吊带将整流罩吊起500mm的高度；
[0035]步骤2.7:将整流罩垫块和整流罩吊篮垫块从固支工装上移走，放置到振动塔地下2层的地面上；
[0036]步骤2.8:整流罩与固支工装对接；
[0037]步骤2.9:固支工装固定。
[0038]所述整流罩在振动塔内固支边界实施方法中，步骤2.1中的整流罩垫块和整流罩吊篮垫块均布，同时整流罩垫块与整流罩吊篮垫块的高度差与整流罩吊篮下端面同整流罩对接面高度差相同，每个垫块平面面积不小于200mmX200mm。
[0039]本发明和现有技术相比，具有试验准备周期短、有效利用现有资源、降低了试验成本、同时配套的风险处理方案降低了试验风险的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为某型号二级带罩状态转换示意图。
[0041]图2为某型号二级带罩状态吊篮拆除后状态示意图。
[0042]图3为整流罩吊篮分离后状态俯视示意图。
[0043]图4为整流罩固支工装示意图。
[0044]图5为整流罩进塔置于固支工装上状态示意图。
[0045]图6为吊篮与整流罩分离后状态示意图。
[0046]图中，1-振动塔塔体，2-二级带罩箭体，3-整流罩吊篮，自由悬吊工装，振动塔操作平台，6-横向保护装置，7-吊篮半篮，8-承力梁，9-承重拉，10-水平固定拉绳，11-整流罩，12-自由悬吊工装钢丝绳，13-工装内径，14-工装外径，15-配打孔周径，16-通孔，17-工装起吊吊点，18-整流罩垫块，19-整流罩吊篮垫块，20-振动塔吊车，21-吊带，22-整流罩端轴颈，23-箭体，Fl?F6:振动塔地面层数，F-l、F-2:振动塔地下层数。
【具体实施方式】
[0047]下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
[0048]一种二级带罩自由边界和整流罩在振动塔内固支边界实施方法，包括自由边界实施和固定边界实施两方面,其顺序由任务确定,具体内容为:
[0049]二级带罩自由边界的步骤包括:
[0050]步骤1，设置自由悬吊工装4 ;从振动塔地面第五层F5处对称下放若干根自由悬吊工装钢丝绳12，自由悬吊工装钢丝绳12末端固定有水平的支撑框，自由悬吊工装钢丝绳12和支撑框组成自由悬吊工装4，如图1和图3所示；
[0051]步骤2:将箭体23吊装进入振动塔塔体I内，并让箭体23末端的对界面与自由悬吊工装4对接；在箭体23外表面与整流罩11对接处周向缠绕包带，然后通过横向保护装置6将包带和振动塔塔体I连接，以保持箭体23的稳定；如图1和图3所示；
[0052]步骤3:利用整流罩吊篮3将整流罩11吊装进入振动塔塔体I内，如附图1所示；
[0053]步骤4:将整流罩11与箭体23对接组成二级带罩箭体2，如附图1所示；
[0054]步骤5:考虑振动塔塔体I内部的结构特点及自由悬吊工装钢丝绳11所占空间限制，确定整流罩吊篮3在振动塔塔体I内的悬吊高度低于整流罩吊篮3安装高度0.3m和方位顺时针旋转约10度，当23和11确定，整流罩吊篮3安装高度就确定；如附图2所示；
[0055]步骤6:在振动塔地面四层F4处设置承力梁8，利用承力梁8安装用于悬挂整流罩吊篮3的承重拉绳9，同时准备好固定整流罩吊篮3的水平固定拉绳10，水平固定拉绳10的一端固定在振动塔地面二层F2和振动塔地面三层F3之间的振动塔塔体I上，如附图2所示；
[0056]步骤7:整流罩吊篮3与二级带罩箭体2的整流罩11分离，整流罩吊篮3分成两个吊篮半篮7，如图2所示；
[0057]步骤8:利用承重拉绳9将吊篮半篮7悬吊在步骤5确定的高度，如附图2所示；
[0058]步骤9:利用水平固定拉绳10将吊篮半篮7与振动塔操作平台5连接，将吊篮半篮7固定在步骤4确定的方位，如附图2所示；
[0059]步骤10:调整吊篮半篮7与二级带罩箭体2、自由悬吊工装钢丝绳12、振动塔操作平台5之间的活动空间，使其最小距离均大于100mm，避免因出现相互接触影响试验测量结果，如附图3所示。
[0060]整流罩在振动塔内固支边界实施方法:
[0061]步骤1:固支工装，本步骤为公知常识，如附图4所示；
[0062]步骤1.1:根据整流罩11对接面处突起物的分布位置及尺寸，对接面形式和对接孔分布尺寸，确定配打孔周径15和用于避免对接面结构干涉的通孔16位置；
[0063]步骤1.2:根据整流罩11试验现场组装和对接操作所需空间尺寸，确定用于避免对接面结构干涉的通孔16的尺寸为370_X350_ ；
[0064]步骤1.3:根据振动塔内地下2层F-2的地面上地轨的分布形式和地轨间距Im确定工装内径13和工装外径14 ;为最大限度的利用地轨，保证固支工装固支刚度，确定工装内径13为2.lm、工装外径14为4.4m，这可保证固支工装可以安装10个压紧装置与地轨相连；
[0065]步骤1.4:固支工装现场配打孔；整流罩11对接面设置环向均匀分布的96个对接孔，如提前打对接孔，然后现场对接，易出现大量对接孔对接不上的情况，固支刚度难以保证，因此为保证整流罩11固支现场对接顺利进行，确定固支工装现场配打对接孔，如附图4所示；
[0066]步骤2，固支边界实施
[0067]步骤2.1，对整流罩11竖直支撑状态对接面受力状态进行分析，确定整流罩垫块18和整流罩吊篮垫块19高度和分布方式；经过分析整流罩11安装有整流罩吊篮3的状态，在竖直支撑情况下对接面不可长时间处于集中受力，同时此状态下整流罩吊篮3也不可长时间处于集中受力状态，为此需要对整流罩11对接面和整流罩吊篮3同时支撑，并保证都处于近似分布受力状态；最终确定了整流罩垫块18和整流罩吊篮垫块19均布，同时整流罩垫块18与整流罩吊篮垫块19的高度差与整流罩吊篮下端面同整流罩对接面高度差相同，每个垫块平面面积不小于200mmX 200mm,如附图5所示；
[0068]步骤2.2:整流罩11吊装进塔，处于竖立支撑状态，确定整流罩11与整流罩垫块18、整流罩吊篮垫块19的接触面保护措施；为保护整流罩11与整流罩垫块18和整流罩吊篮垫块19接触面，在整流罩垫块18和整流罩吊篮垫块19表面都覆盖上同等厚度的橡胶垫，如附图5所示；
[0069]步骤2.3:裹整流罩11中间部位周向缠绕包带，然后通过横向保护装置6把包带和振动塔地下一层F-1连接，如附图5所示；
[0070]步骤2.4:整流罩吊篮3与整流罩11分离，形成两个吊篮半篮7，将吊篮半篮7放置在振动塔地下2层F-2的地面上，如附图6所示；
[0071]步骤2.5:工作人员利用紧固螺栓将整流罩端轴颈22安装在整流罩11的端轴颈连接处，见附图6;
[0072]步骤2.6:利用振动塔吊车20和吊带21将整流罩11吊起约500mm的高度；
[0073]步骤2.7:工作人员将整流罩垫块18和整流罩吊篮垫块19从固支工装上移走，放置到振动塔地下2层F-2的地面上；
[0074]步骤2.8:整流罩11与固支工装对接；
[0075]步骤2.9:固支工装固定。
[0076]上述整流罩在振动塔内固支边界实施方法，固支工装设计方法适用于试验对象与固支平面存在结构干涉和需要现场对试验对象进行相关操作的情况；固支边界实施主要考虑试验对象的安全防护和试验状态转换过程中过渡方式。
[0077]上述总技术方案，试验场地和试验对象均不限制，但是要满足试验对象吊具在试验场地内组装过程中，出现随试验对象进试验场地但是出不去也放不下的情况，试验对象吊具在试验场地内悬挂方案的确定，因试验场地和试验对象结构变化而有所不同，但考虑的因素都是不干涉试验对象和试验边界并留有充足的安全活动空间；
[0078]上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种二级带罩自由边界和整流罩在振动塔内固支边界实施方法，其特征在于包括二级带罩自由边界实施和整流罩在振动塔内固支边界实施两部分，具体内容为: 二级带罩自由边界实施的步骤包括: 步骤1，设置自由悬吊工装(4);从振动塔地面第五层(F5)处对称下放若干根自由悬吊工装钢丝绳(12)，自由悬吊工装钢丝绳(12)末端固定有水平的支撑框，自由悬吊工装钢丝绳(12)和支撑框组成自由悬吊工装⑷； 步骤2:将箭体(23)吊装进入振动塔塔体(I)内，并让箭体(23)末端的对界面与自由悬吊工装(4)对接；在箭体(23)外表面与整流罩(11)对接处周向缠绕包带，然后通过横向保护装置(6)将包带和振动塔塔体(I)连接； 步骤3:利用整流罩吊篮(3)将整流罩(11)吊装进入振动塔塔体⑴内； 步骤4:将整流罩(11)与箭体(23)对接组成二级带罩箭体(2); 步骤5:确定整流罩吊篮(3)在振动塔塔体(I)内的悬吊高度低于整流罩吊篮(3)安装高度0.3m和方位顺时针旋转约10度； 步骤6:在振动塔地面四层(F4)处设置承力梁(8)，利用承力梁(8)安装用于悬挂整流罩吊篮(3)的承重拉绳(9)，同时准备好固定整流罩吊篮(3)的水平固定拉绳(10)，水平固定拉绳(10)的一端固定在振动塔地面二层(F2)和振动塔地面三层(F3)之间的振动塔塔体(I)上； 步骤7:整流罩吊篮(3)与二级带罩箭体⑵的整流罩(11)分离，整流罩吊篮(3)分成两个吊篮半篮(7)； 步骤8:利用承重拉绳(9)将吊篮半篮(7)悬吊在步骤5确定的高度； 步骤9:利用水平固定拉绳(10)将吊篮半篮(7)与振动塔操作平台(5)连接，将吊篮半篮(7)固定在步骤4确定的方位； 步骤10:调整吊篮半篮(7)与二级带罩箭体(2)、自由悬吊工装钢丝绳(12)、振动塔操作平台(5)之间的活动空间,使其最小距离均大于10mm ； 整流罩在振动塔内固支边界实施方法的步骤包括: 步骤1:固支工装； 步骤1.1:根据整流罩(11)对接面处突起物的分布位置及尺寸、对接面形式和对接孔分布尺寸，确定配打孔周径(15)和用于避免对接面结构干涉的通孔(16)位置； 步骤1.2:根据整流罩(11)试验现场组装和对接操作所需空间尺寸，确定用于避免对接面结构干涉的通孔(16)的尺寸； 步骤1.3:根据振动塔内地下2层(F-2)的地面上地轨的分布形式和地轨间距Im确定工装内径(13)和工装外径(14)； 步骤1.4:固支工装现场配打孔； 步骤2，固支边界实施 步骤2.1，对整流罩(11)竖直支撑状态对接面受力状态进行分析，确定整流罩垫块(18)和整流罩吊篮垫块(19)高度和分布方式； 步骤2.2:整流罩(11)吊装进塔，处于竖立支撑状态，在整流罩垫块(18)和整流罩吊篮垫块(19)表面都覆盖上同等厚度的橡胶垫； 步骤2.3:裹整流罩(11)中间部位周向缠绕包带，然后通过横向保护装置(6)把包带和振动塔地下一层(F-1)连接； 步骤2.4:整流罩吊篮(3)与整流罩(11)分离，形成两个吊篮半篮(7)，将吊篮半篮(7)放置在振动塔地下2层(F-2)的地面上； 步骤2.5:利用紧固螺栓将整流罩端轴颈(22)安装在整流罩(11)的端轴颈连接处； 步骤2.6:利用振动塔吊车(20)和吊带(21)将整流罩(11)吊起500mm的高度； 步骤2.7:将整流罩垫块(18)和整流罩吊篮垫块(19)从固支工装上移走，放置到振动塔地下2层(F-2)的地面上； 步骤2.8:整流罩(11)与固支工装对接； 步骤2.9:固支工装固定。
2.如权利要求1所述的一种二级带罩自由边界和整流罩在振动塔内固支边界实施方法，其特征在于整流罩在振动塔内固支边界实施时，步骤2.1中的整流罩垫块(18)和整流罩吊篮垫块(19)均布，同时整流罩垫块(18)与整流罩吊篮垫块(19)的高度差与整流罩吊篮下端面同整流罩对接面高度差相同，每个垫块平面面积不小于200mmX200mm。
【文档编号】G01M99/00GK104266856SQ201410490279
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】张永亮, 李宝海, 李明选, 杨晋京, 谷志刚, 付肇庆 申请人:北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院