一种空投缓冲气囊试验装置的制作方法

本发明涉及空投物资着陆缓冲时的动力学参数测试和气囊缓冲性能测试技术领域，特别是涉及一种空投缓冲气囊试验装置。

背景技术：

气囊缓冲是物资空投当前最主要的着陆缓冲方式之一，相比物资空投的其它着陆缓冲方式，如可压缩蜂窝材料和制动火箭等，空投试验件具有结构简单、使用方便、缓冲效果好及成本低等许多优点。空投缓冲气囊的缓冲性能关乎物资空投安全。缓冲性能差的空投缓冲气囊，会使物资着陆时冲击过载过大，并且物资会出现较高反弹甚至侧翻现象，造成物资损坏。在空投缓冲气囊研制阶段，需开展着陆冲击试验，分析评估其在典型工况下的缓冲性能，看是否满足物资空投着陆缓冲需要。当前，空投缓冲气囊试验采用的主要方法是：利用大型吊车作为吊挂装置，将空投物提升至一定高度后释放以获得需要的空投着陆初速。实际空投过程中，因为空投飞机的水平带动及地面风的影响，空投物着陆时通常具有一定的垂直速度和一定的水平速度，由于该方法提供的空投着陆初速仅是竖直方向的，未考虑水平着陆速度对空投缓冲气囊的影响，导致空投试验件缓冲性能分析精确度低，同时现有技术中缺乏能够提供水平速度和垂直速度两种速度的试验装置。

因此，如何克服上述缺陷成为本领域技术人员目前所亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种能够提供水平速度和垂直速度两种速度的空投缓冲气囊试验装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种空投缓冲气囊试验装置，包括：升降组件，其包括平行设置的第一竖直升降装置和第二竖直升降装置；轨道，其包括水平段和斜坡段，所述水平段的一端设置于所述第一竖直升降装置上，所述水平段远离所述第一竖直升降装置的一端与所述斜坡段的较低端连接，所述斜坡段的较高端设置于所述第二竖直升降装置上，所述第一竖直升降装置用于驱动所述水平段远离所述斜坡段较低端的一端升降，所述第二竖直升降装置用于驱动所述斜坡段的较高端升降；可移动小车，其可滑动地设置于所述轨道上；用于固定和释放空投试验件的自动释放装置，其设置于所述可移动小车上、以随所述可移动小车同步运动，所述空投试验件包括空投物和设置于所述空投物上的空投缓冲气囊。

优选地，空投缓冲气囊试验装置还包括数据采集分析系统，所述数据采集分析系统包括工控机、载体测量系统、多个气囊压力测量系统以及多台高速摄像机，所述载体测量系统、各所述气囊压力测量系统以及各所述高速摄像机均与所述工控机通信连接，所述载体测量系统设置于所述空投物上，所述载体测量系统用于实现所述空投物着陆缓冲过程中姿态、位置、过载、角速度、速度、温湿度的采集和存储，所述空投缓冲气囊的各个气囊中均设置有所述气囊压力测量系统，所述气囊压力测量系统用于实现着陆缓冲过程其所对应的所述气囊工作状态参数数据的采集和存储。

优选地，所述载体测量系统包括第一嵌入式处理器以及均与所述第一嵌入式处理器通信连接的第一存储模块、第一通信模块、第一电源模块、第一温湿度测量模块、三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁场计、gnss卫星导航系统和气压高度计。

优选地，气囊压力测量系统，其包括第二嵌入式处理器以及均与所述第二嵌入式处理器通信连接的第二存储模块、第二通信模块、第二电源模块、第二温湿度测量模块和气体压力测量模块。

优选地，所述轨道还包括弧形过渡段，所述弧形过渡段设置于所述水平段和所述斜坡段之间，且所述弧形过渡段的较低端与所述水平段远离所述第一竖直升降装置的一端相切并连接，所述弧形过渡段的较高端与所述斜坡段的较低端相切并连接。

优选地，空投缓冲气囊试验装置还包括用于将所述可移动小车锁紧于所述轨道上以及释放所述可移动小车的小车锁紧机构。

优选地，所述轨道由高强度工字型钢一体化锻造成型。

优选地，所述自动释放装置为自动释放挂钩，所述空投试验件上设置有吊带，所述吊带吊挂于所述自动释放挂钩上。

优选地，空投缓冲气囊试验装置还包括多个靶标，各个所述靶标均设置于所述空投物上。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的空投缓冲气囊试验装置，包括：升降组件，其包括平行设置的第一竖直升降装置和第二竖直升降装置；轨道，其包括水平段和斜坡段，水平段的一端设置于第一竖直升降装置上，水平段远离第一竖直升降装置的一端与斜坡段的较低端连接，斜坡段的较高端设置于第二竖直升降装置上，第一竖直升降装置用于驱动水平段远离斜坡段较低端的一端升降，第二竖直升降装置用于驱动斜坡段的较高端升降；可移动小车，其可滑动地设置于轨道上；用于固定和释放空投试验件的自动释放装置，其设置于可移动小车上、以随可移动小车同步运动，空投试验件包括空投物和设置于空投物上的空投缓冲气囊。

具体使用过程中，可移动小车自斜坡段下落到水平段后，可移动小车带动空投试验件以一定的水平初速度在水平段上运动，当可移动小车移动至水平段的特定位置(根据需要选择)后，通过自动释放装置释放空投试验件，空投试验件下落过程中又形成一定的竖直速度，在水平速度和竖直速度的共同作用下，空投试验件的做自由落体抛物运动。该空投缓冲气囊试验装置能够为空投试验件提供水平速度和竖直速度两种速度，能够精确模拟空投试验件下落过程，大大提高了空投试验件缓冲性能分析精确度。另外，通过调整可移动小车在斜坡段的下落高度能够调整空投试验件的水平速度，通过调整第一升降装置和第二升降装置的升降高度，能够调整空投试验件的竖直速度，进而能够分析空投试验件在不同水平速度和不同竖直速度下的缓冲性能，进一步提高了空投试验件缓冲性能分析精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的空投缓冲气囊试验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的空投缓冲气囊试验装置的升降高度示意图；

图3为本发明实施例中提供的空投缓冲气囊试验装置数据采集分析系统的结构示意图。

附图标记说明：1、第一竖直升降装置；2、第二竖直升降装置；3、水平段；4、弧形过渡段；5、斜坡段；6、空投物；7、空投缓冲气囊；8、可移动小车；9、自动释放装置；10、吊带；11、载体测量系统；12、气囊压力测量系统；13、高速摄像机；14、工控机；15、外部通信模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种能够提供水平速度和垂直速度两种速度的空投缓冲气囊试验装置。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1-图3所示，本实施例提供一种空投缓冲气囊试验装置，包括：升降组件，其包括平行设置的第一竖直升降装置1和第二竖直升降装置2；轨道，其包括水平段3和斜坡段5，水平段3的一端设置于第一竖直升降装置1上，水平段3远离第一竖直升降装置1的一端与斜坡段5的较低端连接，斜坡段5的较高端设置于第二竖直升降装置2上，第一竖直升降装置1用于驱动水平段3远离斜坡段5较低端的一端升降，第二竖直升降装置2用于驱动斜坡段5的较高端升降；可移动小车8，其可滑动地设置于轨道上；用于固定和释放空投试验件的自动释放装置9，其设置于可移动小车8上、以随可移动小车8同步运动，空投试验件包括空投物6和设置于空投物6上的空投缓冲气囊7。该空投缓冲气囊试验装置考虑了水平着陆速度对空投缓冲气囊7的影响，该空投缓冲气囊试验装置能够为空投试验件提供水平速度和垂直速度两种速度，更符合实际空投过程，空投缓冲气囊7缓冲性能分析精确度大大提高。

需要说明的是，第一竖直升降装置1和第二竖直升降装置2具体选用何种结构属于现有技术，任何能够实现竖直升降的结构均可，例如，电动推杆、液压升降机。另外，第一竖直升降装置1和第二竖直升降装置2同步升降，且升降高度相同。与吊车相比，第一竖直升降装置1和第二竖直升降装置2可根据试验要求设计和调整空投试验件着陆高度、速度，更为安全可靠，且操作方便、扩展性和通用性好。

于本实施例中，空投缓冲气囊试验装置还包括数据采集分析系统，数据采集分析系统包括工控机14、载体测量系统11、多个气囊压力测量系统12以及多台高速摄像机13，载体测量系统11、各气囊压力测量系统12以及各高速摄像机13均与工控机14通信连接，载体测量系统11设置于空投物6上，载体测量系统11用于实现空投物6着陆缓冲过程中姿态、位置、过载、角速度、速度、温湿度的采集和存储，空投缓冲气囊7的各个气囊中均设置有气囊压力测量系统12，气囊压力测量系统12用于实现着陆缓冲过程其所对应的气囊工作状态参数数据的采集和存储。设置多台高度摄像机的目的是为了对空投物6进行多角度拍摄。本实施例中，高速摄像机13的数量具体为两个，且载体测量系统11以及各气囊压力测量系统12均通过外部通信模块15与工控机14通信连接。

现有技术中，利用安装在空投物上的过载测量仪采集着陆冲击载荷，地面高速摄像机采集着陆缓冲过程，进而分析不同垂直着陆速度下空投缓冲气囊性能，现有技术中试验数据采集单一，仅采集过载数据，缺少物资着陆姿态、气囊内压等参数采集，不利于气囊缓冲性能分析。空投缓冲气囊7系统通常由多个独立的气囊并联组成，实际空投中因物资着陆姿态、地面起伏等因素影响，着陆缓冲过程中各气囊工作状态可能不同步，造成不同工况下空投缓冲气囊缓冲性能有较大差异。本实施例提供的空投缓冲气囊试验装置试验数据采集更完备，包括空投物6着陆姿态、位置、角速度、冲击过载、温湿度、气囊内压、气囊形变等数据，气囊缓冲性能定量分析更准确。

于本实施例中，具体地，载体测量系统11包括第一嵌入式处理器以及均与第一嵌入式处理器通信连接的第一存储模块、第一通信模块、第一电源模块、第一温湿度测量模块、三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁场计、gnss卫星导航系统和气压高度计。其中，三轴陀螺仪用于测量空投物的角速度，三轴加速度计用于测量空投物的加速度，三轴磁场计测量磁场强度和方向，用于空投物航向修正，gnss卫星导航系统用于测量空投物的位置，气压高度计用于测量空投物的气压高度。

于本实施例中，具体地，气囊压力测量系统12，其包括第二嵌入式处理器以及均与第二嵌入式处理器通信连接的第二存储模块、第二通信模块、第二电源模块、第二温湿度测量模块和气体压力测量模块。气体压力测量模块采用美国迈捷克公司的prtrans1000is。

于本实施例中，轨道还包括弧形过渡段4，弧形过渡段4设置于水平段3和斜坡段5之间，且弧形过渡段4的较低端与水平段3远离第一竖直升降装置1的一端相切并连接，弧形过渡段4的较高端与斜坡段5的较低端相切并连接。本实施例中具体地，水平段3与斜坡段5夹角为150度。

于本实施例中，空投缓冲气囊试验装置还包括用于将可移动小车8锁紧于轨道上以及释放可移动小车8的小车锁紧机构。小车锁紧机构的具体结构属于现有技术，例如选用申请号为201721350144.5的一种滑动解锁锁定装置。

于本实施例中，轨道由高强度工字型钢一体化锻造成型。

于本实施例中，自动释放装置9为自动释放挂钩，空投试验件上设置有吊带10，吊带10吊挂于自动释放挂钩上。本实施例中具体地，自动释放挂钩为电动释放挂钩，具体采用gdg-402a挂弹钩实现。

于本实施例中，空投缓冲气囊试验装置还包括多个靶标，各个靶标均设置于空投物6上。整个试验过程由两台高速摄像机13同步记录，通过在空投物6不同部位粘贴靶标，高速摄像机13拍摄靶标的下落进程及各气囊变形缓冲过程，再通过图像处理软件得到相应的测试参数，具体如何通过图像处理软件得到相应的测试参数属于现有技术，在此不再赘述。

空投试验件的空投高度由空投试验件质心自由落体高度h1和空投试验件质心沿斜坡段5下降高度h2组成。

设空投试验件所需垂直着陆速度和水平着陆速度分别为v1和v2，则h1和h2分别可根据下面公式确定：

g为重力加速度。

本实施例提供的空投缓冲气囊试验装置的工作原理是采用第一竖直升降装置1和第二竖直升降装置2将空投试验件提升至指定高度，释放空投试验件，使其做自由落体抛物运动，模拟实际空投着陆过程。通过调整第一竖直升降装置1和第二竖直升降装置2的升降高度，满足空投试验件不同初始垂直着陆速度和水平着陆速度要求。通过在空投试验件上安装载体测量系统11及气囊压力测量系统12以及采用多方位同步高速摄像(在不同的方位设置高度摄像机)等技术手段，获取空投试验件着陆缓冲过程中同一时标下的姿态、位置、过载、角速度、温湿度、气囊压力、气囊形变等数据，实现空投缓冲气囊7缓冲特性的定量分析和考核验证。

下面结合具体地实例来详细说明该空投缓冲气囊试验装置的试验过程：

开展试验前，先将空投缓冲气囊7安装至空投物6底面，并安装好载体测量系统11、气囊压力测量系统12和高速摄像机13，完成所有地面准备工作。启动相关硬件设备及软件，通过吊带10将空投试验件吊挂在电控释放挂钩上，同步操纵第一竖直升降装置1和第二竖直升降装置2，控制轨道稳步上升,使空投缓冲气囊7底面离地高度为3.27米。操纵可移动小车8移动，使空投试验件随可移动小车8沿轨道斜坡段5稳步提升，当空投缓冲气囊7底面离地高度为5.11米时，通过小车锁紧机构锁紧可移动小车8。进行试验时，解锁小车锁紧机构，释放可移动小车8，空投试验件借助可移动小车8沿轨道自由下滑。当可移动小车8运动至轨道水平段3后，立即解锁电控释放挂钩，释放空投试验件，空投试验件以6米/秒水平速度做自由落体抛物运动。空投试验件按所需初始垂直速度8米/秒和水平速度6米/秒着陆。空投物6在空投缓冲气囊7的缓冲作用下着陆，直至稳定落地，空投试验件着陆缓冲过程结束。将各种测量装置采集的所有测量数据均导入至工控机14进行数据分析和处理，通过数据分析软件，得到统一时标下的各种响应曲线，进而分析出空投缓冲气囊7的缓冲性能。退出系统，试验过程结束。需要说明的是具体如何通过数据分析软件，得到同一时标下的各种响应曲线属于现有技术，且不是本发明保护的重点，在此不再赘述。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。