專利名稱：一種著陸器與土體相互作用沖擊模型試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種因沖擊物體垂直沖擊土體而對(duì)其沖擊過(guò)程進(jìn)行力學(xué)參數(shù)測(cè)試，并用于反映土與沖擊物相互作用動(dòng)力特性的模型試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著人類對(duì)地球以外空間探測(cè)技術(shù)研究的逐步深入，對(duì)著陸器設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高，一臺(tái)具有安全性、多功能的著陸器必不可少。由于著陸器著陸沖擊土體過(guò)程中受到土體巨大的沖擊作用，為保證內(nèi)部精密儀器不受損壞，合理選擇著陸區(qū)域，使著陸器實(shí)現(xiàn)軟著陸，對(duì)著陸器沖擊土體的力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量是模型試驗(yàn)研究的重點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外研究土與結(jié)構(gòu)相互作用課題較多，特別是剪切作用，然而研究垂直沖擊作用并用于測(cè)量著陸器與土體相互作用的沖擊試驗(yàn)裝置極少。強(qiáng)夯是僅存在的與沖擊著陸相類似的工業(yè)過(guò)程，但前者更著重于研究如何進(jìn)行建筑地基的加固，而很少考慮著陸器因多種不同工況下受土體的沖擊作用所帶來(lái)的實(shí)時(shí)力學(xué)影響，例如動(dòng)量(包括沖擊速度和質(zhì)量)、沖擊能量、土體表層的密實(shí)度及刺入深度等因素。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種著陸器與土體相互作用沖擊模型試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種著陸器與土體相互作用沖擊模型試驗(yàn)裝置，它包括橫梁、棉線、邊柱、上橫梁支撐、沖擊筒、下橫梁支撐、下滑導(dǎo)軌、計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理器、土槽、移動(dòng)滑軌和位移計(jì)；其中，所述橫梁和移動(dòng)滑軌分別固定在邊柱的頂部和底部，橫梁下方中心固接位移計(jì)，上橫梁支撐和下橫梁支撐鉚接于邊柱；下滑導(dǎo)軌通過(guò)上橫梁支撐和下橫梁支撐固定；沖擊筒安裝至下滑導(dǎo)軌上，并通過(guò)棉線張拉穩(wěn)定；土槽置于沖擊筒正下方；信號(hào)處理器與計(jì)算機(jī)相連。進(jìn)一步地，所述土槽的側(cè)壁由有機(jī)玻璃制成。進(jìn)一步地，所述沖擊筒包括下滑滑塊、配重砝碼、軸力計(jì)、第一加速度計(jì)、第二加速度計(jì)和沖擊足墊；其中，下滑滑塊固定于沖擊筒圓筒壁外，配重砝碼置于沖擊筒圓筒壁內(nèi)并固定于沖擊筒底部。軸力計(jì)貼于沖擊筒軸柱上，第一加速度計(jì)和第二加速度計(jì)黏貼于足墊上，軸力計(jì)、第一加速度計(jì)和第二加速度計(jì)均與信號(hào)處理器相連。本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型簡(jiǎn)單地通過(guò)控制高度和砝碼質(zhì)量達(dá)到預(yù)定沖擊速率和沖擊質(zhì)量垂直沖擊土體，方便實(shí)時(shí)測(cè)得沖擊所需試驗(yàn)參數(shù)；不僅滿足模型試驗(yàn)條件要求，而且能實(shí)時(shí)測(cè)得在沖擊瞬態(tài)過(guò)程中沖擊物體包括軸力，加速度及刺入土體深度等重要力學(xué)參數(shù)，反映沖擊過(guò)程相互作用動(dòng)力特性。本試驗(yàn)裝置已用于采集垂直沖擊動(dòng)態(tài)過(guò)程的動(dòng)力參數(shù)試驗(yàn)，并承擔(dān)著科研研究項(xiàng)目，為科研航天單位提供了寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

[0008]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置縱剖面圖。圖2是圖1中沖擊筒的縱剖面放大構(gòu)造圖。圖3是試驗(yàn)過(guò)程控制流程圖。圖中，橫梁1、棉線2、邊柱3、上橫梁支撐4、沖擊筒5、下橫梁支撐6、下滑導(dǎo)軌7、計(jì)算機(jī)8、信號(hào)處理器9、土槽10、試驗(yàn)土 11、移動(dòng)滑軌12、位移計(jì)13 ；下滑滑塊14、加重砝碼
15、軸力計(jì)16、第一加速度計(jì)17、第二加速度計(jì)18。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型，本實(shí)用新型的目的和效果將變得更加明顯。如圖1所示，本實(shí)用新型著陸器與土體相互作用沖擊模型試驗(yàn)裝置包括橫梁1、 棉線2、邊柱3、上橫梁支撐4、沖擊筒5、下橫梁支撐6、下滑導(dǎo)軌7、計(jì)算機(jī)8、信號(hào)處理器9、 土槽10、移動(dòng)滑軌12、位移計(jì)13。其中，橫梁1和移動(dòng)滑軌12分別固定在邊柱3的頂部和底部，整體試驗(yàn)裝置框架通過(guò)橫梁1和邊柱3固定，通過(guò)移動(dòng)滑軌12可整體軸向移動(dòng)，一次填土可通過(guò)移動(dòng)裝置測(cè)量多組試驗(yàn)。橫梁1下方中心固接位移計(jì)13，上下橫梁支撐4、6鉚接于邊柱3。下滑導(dǎo)軌7 通過(guò)上下橫梁支撐4、6固定，通過(guò)調(diào)節(jié)上下橫梁支撐4、6的長(zhǎng)度保證下滑導(dǎo)軌7的間距一致。沖擊筒5安裝至下滑導(dǎo)軌7上，并通過(guò)棉線2張拉穩(wěn)定。填實(shí)試驗(yàn)土 11的土槽10放于沖擊筒5正下方，側(cè)壁由有機(jī)玻璃制成，既保證土槽強(qiáng)度，還具有較強(qiáng)的可視性。通過(guò)在土槽側(cè)壁畫有的標(biāo)記線，得以控制土體的相對(duì)密實(shí)度和填土進(jìn)程。如圖2所示，沖擊筒5縱剖面放大構(gòu)造圖，包括下滑滑塊14、配重砝碼15、軸力計(jì)
16、第一加速度計(jì)17、第二加速度計(jì)18、沖擊足墊19。其中，固定于沖擊筒壁的下滑滑塊14通過(guò)下滑滑軌7控制沖擊筒鉛垂運(yùn)動(dòng)。沖擊筒內(nèi)放置配重砝碼15，用于調(diào)節(jié)沖擊筒總質(zhì)量，并通過(guò)螺栓固定于沖擊筒底。軸力計(jì)16貼于沖擊筒軸柱上，當(dāng)沖擊筒5受沖擊作用時(shí)，用于測(cè)量足墊19所受動(dòng)態(tài)軸力，加速度計(jì)17、 18通過(guò)502固體膠黏貼于足墊19上，用于測(cè)量沖擊筒受土體作用時(shí)沖擊筒加速度的變化。 軸力計(jì)16、第一加速度計(jì)17和第二加速度計(jì)18均與信號(hào)處理器9相連，信號(hào)處理器9與計(jì)算機(jī)相連。通過(guò)圖1中信號(hào)處理器9對(duì)軸力計(jì)16和加速度計(jì)17、18數(shù)據(jù)處理，可以得到?jīng)_擊筒所受軸力、速度、位移、加速度的實(shí)時(shí)顯示。如圖3所示，試驗(yàn)過(guò)程如下。1、按照試驗(yàn)要求填土；2、連接各數(shù)據(jù)通道；3、開(kāi)啟數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；4、檢查各傳感器正常工作；5、將沖擊筒提升至指定高度；6、剪斷棉線，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)釋放；7、關(guān)閉系統(tǒng)，并分析保存的力學(xué)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下將試驗(yàn)土 11按試驗(yàn)要求(密實(shí)度，填土高度)填至土槽中，通過(guò)振動(dòng)機(jī)和木板密實(shí)或找平。將沖擊筒5提升至指定高度，剪斷棉線2，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)釋放，使沖擊筒5沿光滑下滑導(dǎo)軌鉛垂沖擊土槽10中裝有的試驗(yàn)土 11。由于受到?jīng)_擊作用， 安裝在沖擊筒5中的傳感器內(nèi)部應(yīng)變片發(fā)生形變，電阻的改變引起電壓的變化。變化的電壓信號(hào)(包括有軸力、加速度以及固定于橫梁1上的位移計(jì)測(cè)量的位移)通過(guò)數(shù)據(jù)采集通道傳至信號(hào)處理器9，并通過(guò)計(jì)算機(jī)8將所獲得的結(jié)果進(jìn)行采集、保存、轉(zhuǎn)換以及實(shí)時(shí)顯示。
權(quán)利要求1.一種著陸器與土體相互作用沖擊模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，它包括橫梁(1)、棉線(2)、邊柱(3)、上橫梁支撐(4)、沖擊筒(5)、下橫梁支撐(6)、下滑導(dǎo)軌(7)、計(jì)算機(jī)(8)、 信號(hào)處理器(9)、土槽(10)、移動(dòng)滑軌(12)和位移計(jì)(13);其中，所述橫梁(1)和移動(dòng)滑軌 (12)分別固定在邊柱(3)的頂部和底部，橫梁(1)下方中心固接位移計(jì)(13)，上橫梁支撐(4)和下橫梁支撐(6)鉚接于邊柱(3);下滑導(dǎo)軌(7)通過(guò)上橫梁支撐(4)和下橫梁支撐(6) 固定；沖擊筒(5)安裝至下滑導(dǎo)軌(7)上，并通過(guò)棉線(2)張拉穩(wěn)定；土槽(10)置于沖擊筒(5)正下方；沖擊筒(5)與信號(hào)處理器(9)相連，信號(hào)處理器(9)與計(jì)算機(jī)(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述著陸器與土體相互作用沖擊模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述土槽(10)的側(cè)壁由有機(jī)玻璃制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述著陸器與土體相互作用沖擊模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述沖擊筒(5)包括下滑滑塊(14)、配重砝碼(15)、軸力計(jì)(16)、第一加速度計(jì)(17)、第二加速度計(jì)(18)和沖擊足墊(19)；其中，下滑滑塊(14)固定于沖擊筒(5)圓筒壁外，配重砝碼 (15)置于沖擊筒(5)圓筒壁內(nèi)并固定于沖擊筒(5)底部；軸力計(jì)(16)貼于沖擊筒(5)軸柱上，第一加速度計(jì)(17)和第二加速度計(jì)(18)黏貼于足墊(19)上，軸力計(jì)(16)、第一加速度計(jì)(17)和第二加速度計(jì)(18)均與信號(hào)處理器(9)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種著陸器與土體相互作用沖擊模型試驗(yàn)裝置；它包括橫梁、棉線、邊柱、上橫梁支撐、沖擊筒、下橫梁支撐、下滑導(dǎo)軌、計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理器、土槽、移動(dòng)滑軌和位移計(jì)；其中，所述橫梁和移動(dòng)滑軌分別固定在邊柱的頂部和底部，橫梁下方中心固接位移計(jì)，上橫梁支撐和下橫梁支撐鉚接于邊柱；下滑導(dǎo)軌通過(guò)上橫梁支撐和下橫梁支撐固定；沖擊筒安裝至下滑導(dǎo)軌上，并通過(guò)棉線張拉穩(wěn)定；土槽置于沖擊筒正下方；本實(shí)用新型通過(guò)控制高度和砝碼質(zhì)量達(dá)到預(yù)定沖擊速率和沖擊質(zhì)量垂直沖擊土體，方便實(shí)時(shí)測(cè)得沖擊所需試驗(yàn)參數(shù)；反映沖擊過(guò)程相互作用動(dòng)力特性。
文檔編號(hào)G01L5/00GK202149827SQ20112025270
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者凌道盛, 吳曉君, 孔令剛, 蔣祝金, 鐘世英, 陳云敏 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)