大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的制作方法

本发明属于综合环境可靠性试验领域技术领域，具体涉及一种大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置。

背景技术：

美国的综合环境试验技术能力发展很快，较早开展了基于温度-湿度-振动应力的战术导弹全弹综合环境可靠性试验。俄罗斯对火箭、导弹武器系统等重要产品都要进行充分的环境试验。俄罗斯国家火箭中心试验基地建成专用的综合环境试验系统，武器系统可在水平式箱体或垂直式箱体内进行试验。水平式箱体尺寸为20m*4m*4m，垂直式箱体尺寸为4.5m*9m*12.2m，箱内温度测量范围为-70～120℃，误差为±3℃，温度±(70±3)℃，相对湿度(在40-60℃时)20％～90％。

随着国内国防安全对武器装备可靠性要求的不断提高以及环境可靠性模拟试验技术的不断发展，为了提高导弹武器系统的基本可靠性和任务可靠性，新研导弹武器都提出了全尺寸级综合环境可靠性试验需求。全尺寸试验可以考核各个系统部分之间的接口、匹配性、工作协调性以及整体功能性。因此，在真实的全弹或全尺寸边界条件下，通过在温湿度环境下施加多台并激的振动应力，尽可能模拟实际工作环境是非常必要的。

一段时间以来，受试验设备能力的限制，我国的综合环境可靠性试验主要集中在单机、分系统级产品和小型战术武器系统上。国内各军工试验室建设了大量有效容积在1m³-40m³之间试验设备，而针对大型和超大型试验系统，建设之初通常是立足于需求牵引，满足型号需求。这种建设思路其优势在于针对特 定外形的特定型号，具有较强的针对性，环境应力施加准确、使用操作简便。而也正是这一优势使其缺陷也暴露的更为明显，即灵活性差，未来发展空间受限，一旦受试系统外形发生变化(如外形加长或翼展变宽)。直接导致设备不可用，将直接影响试验实施的可操作性。

技术实现要素：

本发明的目的是建立大型通用化综合环境试验装置，解决大型系统通用化温-湿-振综合环境试验装置总体设计问题，大型综合环境试验装置承力系统设计问题，试验装置内部重型产品悬吊问题，产品红外、微波特性测试技术问题及试验过程中运行能耗问题，提供一种大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置。

本发明是这样实现的：

一种大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置，包括温湿度试验箱系统、地基与承力系统、振动系统和悬吊系统，地基与承力系统分为地基和承力系统两个部分，承力系统坐落在地基上；温湿度试验箱系统也坐落在地基上，位于承力系统内侧；振动系统设置在地基的内部，位于温湿度试验箱系统的下方；悬吊系统悬挂在承力系统上，位于温湿度试验箱系统的上方；温湿度试验箱系统用于容纳产品并施加温度湿度应力；地基与承力系统用于为试验箱、振动台和承力系统提供接口和连接面，并起隔离作用，同时固定悬吊系统；振动系统用于对产品施加振动应力；悬吊系统用于在温湿度试验箱系统内部吊装产品，保证振动系统施加的振动应力在自由状态下输出。

如上所述的温湿度试验箱系统包括试验箱、正门、侧门、第一顶门、第二顶门、第三顶门、引线孔、控制面板、观察窗、双层隔断、第一门板中央开槽、第二门板中央开槽、第三门板中央开槽、箱底开槽和吊环安装孔；正门共有三个，设置在试验箱的正面，沿试验箱长度方向均布；侧门设置在试验箱的一个 侧面上，观察窗设置在试验箱的另一个侧面上；第一顶门、第二顶门、第三顶门均盖合在试验箱的上端，沿试验箱的长度方向依次布置；第一门板中央开槽开设在第一顶门的中心线上，长度小于第一顶门的长度，沿试验箱的长度方向设置；第二门板中央开槽开设在第二顶门的中心线上，长度小于第二顶门的长度，沿试验箱的长度方向设置；第三门板中央开槽开设在第三顶门的中心线上，长度小于第三顶门的长度，沿试验箱的长度方向设置；箱底开槽开设在试验箱底面的中心线上，共有三段，沿试验箱的长度方向设置；双层隔断整体为方形板状结构，共有两层，沿竖直方向插入试验箱的内部，与试验箱的侧面平行，双层隔断的下端与试验箱的底面固定连接，将试验箱分割成为多个空间；引线孔有多个，设置在试验箱的外表面上，用于穿过线缆；控制面板有多个，设置在试验箱的外表面上，用于控制试验箱的运行；吊环安装孔有多个，分别设置在第一顶门、第二顶门和第三顶门的上端面的四个角上。

如上所述的第一顶门、第二顶门和第三顶门的上端设置有加强筋，用于增加结构强度，下端设置有保温材料层，用于隔热；所述的观察窗采用四层钢化玻璃制成，或采用透波范围为18ghz至40ghz的透波材料制成。

如上所述的试验箱的整体尺寸为：3500mm高；16000mm宽；4000mm深；所述的双层隔断为一至二个，将试验箱的内部分为两个或三个独立空间；当插入二个双层隔断时，分割容积为：分割容积a：3500mm高；6000mm宽；4000mm深；分割容积b：3500mm高；6000mm宽；4000mm深；分割容积c：3500mm高；4000mm宽；4000mm深。

如上所述的地基与承力系统包括地基、第一地轨、立柱、横梁、纵梁、第二地轨、地基内部开槽和排水槽；地基整体为中空的长方体形；第一地轨设置在地基的上端面，共有四根，两根为一组，平行设置于试验箱的前后两侧；立 柱共有四根，两根为一组，分别设置在前后两个第一地轨上，沿第一地轨线性移动；纵梁共有两根，分别固定连接在两组立柱的上端；横梁平行设置，方向垂直于纵梁，沿纵梁线性平移；第二地轨设置在地基内部的底面上，共有三根，与试验箱的长度方向一致；在地基的上端面开设有地基内部开槽，位置与箱底开槽对应；排水槽开设在地基内部底面的四角，用于进行排出冷凝水。

如上所述的地基采用钢筋编织，混凝土浇筑；第一地轨和第二地轨均采用i50c工字钢制成；立柱、横梁和纵梁采用钢结构。

如上所述的振动系统包括振动功放、振动台和锁紧工装；振动功放共有多个，设置在试验箱的外部，通过电缆与振动台连接；锁紧工装共有多个，固定在第二地轨上，用于紧固振动台；振动台的下端与锁紧工装固定连接，振动台的扩展头伸出地基内部开槽和箱底开槽，与产品固定连接，用于对产品加载振动应力；锁紧工装整体为“田”字形板状，下端面与第二地轨固定连接，上端面设置有多个压板连接孔，通过压板与振动台固定连接。

如上所述的锁紧工装采用钢结构焊接制成。

如上所述的悬吊系统包括悬挂基座，吊葫芦、骨架组合、旋转吊梁以及钢丝绳或吊带；悬挂基座的上端与横梁的下端固定连接，下端与吊葫芦的上端连接；吊葫芦的下端与骨架组合连接；骨架组合内部穿有橡皮绳，下端通过钢丝绳或吊带与旋转吊梁连接；旋转吊梁通过设置在第一顶门、第二顶门、第三顶门上的第一门板中央开槽、第二门板中央开槽、第三门板中央开槽伸入至试验箱的内部，与产品连接。

如上所述的骨架组合由上下两块圆形骨架板和橡皮绳组成，在圆形骨架板上设置有多个通孔，橡皮绳从通孔中穿过；悬挂基座、骨架组合和旋转吊梁均采用钢质结构。

本发明的有益效果是：

本发明包括温湿度试验箱系统、地基与承力系统、振动系统和悬吊系统。本发明可以满足大尺寸、大重量的产品进行综合环境应力试验，温度应力范围：-70℃～180℃，湿度范围：20～95％rh，同时具备红外、微波环境下产品测试能力。可以实现战略武器、大中型战术导弹、发射装置、舰面设备等大型产品的综合环境试验需求。

附图说明

图1是本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的结构示意图；

图2是本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的温湿度试验箱系统的内部分解图；

图3是本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的温湿度试验箱系统的内部局部俯视图；

图4是本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的温湿度试验箱系统的试验箱顶部开槽图；

图5是本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的振动系统的内部结构图；

图6是本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的振动系统的锁紧工装的结构示意图；

图7是本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的悬吊系统的结构示意图；

图8是操作本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的步骤1状态完成示意图；

图9是操作本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的步骤2状 态完成示意图；

图10是操作本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的步骤3状态完成示意图；

图11是操作本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的典型a+b双箱运行状态示意图；

图12是操作本发明的大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置的单箱运行状态示意图。

其中：1.试验箱，2.地基，3.正门，4.侧门，5.第一顶门，6.第二顶门，7.第三顶门，8.承力轨道，9.引线孔，10.控制面板，11.观察窗，12.双层隔断，13.第一门板中央开槽，14.第二门板中央开槽，15.第三门板中央开槽，16.箱底开槽，17.吊环安装孔，18.第一地轨，19.立柱，20.横梁，21.纵梁，22.功放，23.第二地轨，24.地基内部开槽，25.振动台，26.排水槽，27.锁紧工装，28.悬挂基座，29.吊葫芦，30.骨架组合，31.旋转吊梁，32.旋转吊环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

一种大型全尺寸系统通用化综合环境试验装置，包括温湿度试验箱系统、地基与承力系统、振动系统和悬吊系统，地基与承力系统分为地基和承力系统两个部分，承力系统坐落在地基上。温湿度试验箱系统也坐落在地基上，位于承力系统内侧。振动系统设置在地基的内部，位于温湿度试验箱系统的下方。悬吊系统悬挂在承力系统上，位于温湿度试验箱系统的上方。温湿度试验箱系统用于容纳产品并施加温度湿度应力。地基与承力系统用于为试验箱、振动台和承力系统提供接口和连接面，并起隔离作用，同时固定悬吊系统。振动系统用于对产品施加振动应力。悬吊系统用于在温湿度试验箱系统内部吊装产品， 保证振动系统施加的振动应力在自由状态下输出。

如图1至图4所示，温湿度试验箱系统包括试验箱1、正门3、侧门4、第一顶门5、第二顶门6、第三顶门7、引线孔9、控制面板10、观察窗11、双层隔断12、第一门板中央开槽13、第二门板中央开槽14、第三门板中央开槽15、箱底开槽16和吊环安装孔17。正门3共有三个，设置在试验箱1的正面，沿试验箱1长度方向均布。侧门4设置在试验箱1的一个侧面上，观察窗11设置在试验箱1的另一个侧面上。第一顶门5、第二顶门6、第三顶门7均盖合在试验箱1的上端，沿试验箱1的长度方向依次布置。第一门板中央开槽13开设在第一顶门5的中心线上，长度小于第一顶门5的长度，沿试验箱1的长度方向设置。第二门板中央开槽14开设在第二顶门6的中心线上，长度小于第二顶门6的长度，沿试验箱1的长度方向设置。第三门板中央开槽15开设在第三顶门7的中心线上，长度小于第三顶门7的长度，沿试验箱1的长度方向设置。箱底开槽16开设在试验箱1底面的中心线上，共有三段，沿试验箱1的长度方向设置。双层隔断12整体为方形板状结构，共有两层，沿竖直方向插入试验箱1的内部，与试验箱1的侧面平行，双层隔断12的下端与试验箱1的底面固定连接，将试验箱1分割成为多个空间。引线孔9有多个，设置在试验箱1的外表面上，用于穿过线缆。控制面板10有多个，设置在试验箱1的外表面上，用于控制试验箱1的运行。吊环安装孔17有多个，分别设置在第一顶门5、第二顶门6和第三顶门7的上端面的四个角上。

在本实施例中，第一顶门5、第二顶门6和第三顶门7的上端设置有加强筋，用于增加结构强度，下端设置有保温材料层，用于隔热。观察窗11采用四层钢化玻璃制成，或采用透波范围为18ghz至40ghz的透波材料制成。双层隔断12为一至二个，可以将试验箱1的内部分为两个或三个独立空间。试验箱1的 整体尺寸为：3500mm高；16000mm宽；4000mm深。当插入二个双层隔断12时，分割容积为：分割容积a：3500mm高；6000mm宽；4000mm深；分割容积b：3500mm高；6000mm宽；4000mm深；分割容积c：3500mm高；4000mm宽；4000mm深。试验箱内部可分割为独立的3部分a、b、c。试验箱可实现a、b、c单箱运行、ab、bc双箱运行和abc整箱运行3种运行模式。根据各种不同运行模式需求，试验箱容积可调整为56m³、84m³、140m³、160m³和224m³以满足不同外形尺寸产品的使用需求。

如图1、图5和图6所示，地基与承力系统包括地基2，第一地轨18、立柱19、横梁20、纵梁21、第二地轨23、地基内部开槽24和排水槽26。地基2整体为中空的长方体形。第一地轨18设置在地基2的上端面，共有四根，两根为一组，平行设置于试验箱1的前后两侧。立柱19共有四根，两根为一组，分别设置在前后两个第一地轨18上，可以沿第一地轨18线性移动。纵梁21共有两根，分别固定连接在两组立柱19的上端。横梁20平行设置，方向垂直于纵梁21，可以沿纵梁21线性平移。第二地轨23设置在地基2内部的底面上，共有三根，与试验箱1的长度方向一致。在地基2的上端面开设有地基内部开槽24，位置与箱底开槽16对应。排水槽26开设在地基2内部底面的四角，用于进行排出冷凝水。

在本实施例中，地基2采用钢筋编织，混凝土浇筑。第一地轨18和第二地轨23均采用i50c工字钢制成。立柱19、横梁20和纵梁21采用钢结构。

如图1、图5和图6所示，振动系统包括振动功放22、振动台25和锁紧工装27。振动功放22共有多个，设置在试验箱1的外部，通过电缆与振动台25连接。锁紧工装27共有多个，固定在第二地轨23上，用于紧固振动台25。振动台25的下端与锁紧工装27固定连接，振动台25的扩展头伸出地基内部开槽 24和箱底开槽16，与产品固定连接，用于对产品加载振动应力。锁紧工装27整体为“田”字形板状，下端面与第二地轨23固定连接，上端面设置有多个压板连接孔，通过压板与振动台25固定连接。

在本实施例中，锁紧工装27采用钢结构焊接制成。

如图7所示，悬吊系统包括悬挂基座28，吊葫芦29、骨架组合30、旋转吊梁31以及钢丝绳或吊带。悬挂基座28的上端与横梁20的下端固定连接，下端与吊葫芦的上端连接。吊葫芦的下端与骨架组合30连接。骨架组合30内部穿有橡皮绳，下端通过钢丝绳或吊带与旋转吊梁31连接。旋转吊梁31通过设置在第一顶门5、第二顶门6、第三顶门7上的第一门板中央开槽13、第二门板中央开槽14、第三门板中央开槽15伸入至试验箱1的内部，与产品连接。

在本实施例中，骨架组合30由上下两块圆形骨架板和橡皮绳组成，在圆形骨架板上设置有多个通孔，橡皮绳从通孔中穿过。悬挂基座28、骨架组合30和旋转吊梁31均采用钢质结构。

通过旋转吊环32可以使旋转吊梁31进行360度的转动，旋转吊梁31在试验箱内部可以自由旋转调整姿态，从而实现对产品的悬吊。通过吊葫芦29可以调节旋转吊梁31的高度，骨架组合30中的橡皮绳可以防止振动台激振频率与悬吊结构发生耦合。

本发明的操作流程如下：

步骤1、根据试验需求确定振动台准确位置

松开锁紧螺钉，用行吊将纵梁21移开，然后将第一顶门5、第二顶门6和第三顶门7用行吊吊起，放到地基上的安全位置。根据参试产品具体尺寸、重量以及振动应力试验条件，确定振动台25的使用数量和相对位置，并确定各振动台25在试验箱内的位置，确定位置后通过锁紧螺钉将振动台与地基内部的地 轨18紧固连接，然后采用隔热泡沫覆盖住试验箱底板的箱底开槽18，起到隔热、保温、密封的作用，振动台25在隔热泡沫下面，试验箱的下方。根据试验需求，确定试验箱使用方案，通过调整双层隔断12，即可实现三箱、两箱或单箱使用方案。步骤1完成状态示意图见图8。

步骤2、参试产品进箱，搭建承力系统

振动台位置确定后，通过高频液压球头和隔热板，安装参试产品配套的专用工装，并将各振动台上的专用工装支撑于试验箱内第一导轨8上。然后将参试产品通过行吊吊装进入试验箱，参试产品与专用工装连接好，此时参试产品和专用工装一起支撑于第一导轨8上。通过行吊盖上试验箱第一顶门5、第二顶门6和第三顶门7，然后再用行吊将纵梁21吊起两端分别搭在试验箱两边的横梁20上，纵梁21的位置与专用工装上吊点位置对应。纵梁20的位置确定后，用紧固螺钉将纵梁21与横梁20锁紧。步骤2完成状态示意图见图9。

步骤3、安装悬吊系统

在纵梁21上从上到下依次安装悬挂基座28、吊葫芦29、骨架组合30、旋转吊梁31，旋转吊梁31从试验箱顶门开槽13处伸入试验箱中，在试验箱内部旋转吊梁31通过吊带或钢丝绳将参试产品的专用工装连接好，同步调节各个纵梁21上的吊葫芦29就可以在试验箱内将参试产品升高或降低。吊葫芦29的规格根据产品重量而定，一般为3t或5t。步骤3完成状态示意图见图10。

步骤4、综合应力加载

加载温度、湿度和振动应力，温湿度应力的加载和振动应力的加载分别运行，互不影响，互不干涉。

步骤5、试验状态示例

完成上述步骤后，即可以开展大型系统级产品的综合环境试验。典型a+b 双箱运行状态示意图见图11，单箱运行示意图见图12。

本发明可以实现各种规模的全尺寸(长度不超过15m、重量不超过8t)产品综合环境应力试验，同时具备红外、微波环境下产品测试能力，使参试产品可以在综合环境下进行有关红外、微波性能的测试。目前已经完成了某导弹产品(9500mm长，5t)、某型贮运发射装置(6500mm长，3t)、某武器产品(两个5000mm舱体)的温度、湿度、振动综合环境应力试验。

上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，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。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。