[发明专利]一种车载桅杆升降系统风载荷测试装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及桅杆系统的风载荷测试领域，尤其是涉及一种车载桅杆升降系统的风力可控的风载荷测试装置及其方法。

背景技术

为了提高车载侦查的作用范围，增强侦察车的自我隐藏能力，国内陈立学等人研究了一种车载升降桅杆系统。该系统位于侦察车上，由若干节薄壁空心桅杆组成。桅杆采取液压驱动和机械传动相结合的复合结构形式，桅杆顶部装有各种探测设备，桅杆完全伸出时最高可达十余米，这样大大增加了侦察车的侦查范围。

对于车载桅杆升降系统的研究国内做的相对较少，陈立学等人提出了桅杆的设计方法和走线方式，夏元杰等人对桅杆系统做了模态分析和仿真；国外对桅杆结构、顶部光电设备结构、走线方式、液压控制平台等研究较多，对试验领域则涉及较少。

国内外对桅杆的研究大多集中在雷达和海上作业的桅杆，常用的风载荷测试方法有风洞试验、摇摆试验和水池中的拖拽试验。因为车载桅杆升降系统由很多节组成，为了提升侦查距离桅杆高度一般在10米以上且横截面积较小，受风力影响时顶部偏移量较大，考虑到车载桅杆系统的结构特点以及测试精度、成本等问题，所以上述方法均不适合于车载桅杆升降系统的风载荷测试。

由于风力对桅杆应力应变的影响直接关系到桅杆的强度和稳定性，为保障桅杆在大风天气下的观测精度，需要有一种可行的加载方案来对桅杆进行风载荷模拟试验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车载桅杆升降系统的风力可控的风载荷测试装置及其方法。该方法克服了现有风载荷测试方法误差大且不适合车载桅杆系统的弊端，而且能够测试各种状态下的风载荷，并且节能环保、可控性强、节省试验空间。

车载桅杆升降系统风载荷测试装置包括多节伸缩式车载桅杆、反力架、配重、应变片、拉力装置、计算机；多节伸缩式车载桅杆上端部设有配重，在多节伸缩式车载桅杆的各节底部固定有应变片，多节伸缩式车载桅杆与多节伸缩式车载桅杆平行设有反力架，反力架上设多个拉力装置，拉力装置包括反力架横梁、比例调压阀、气缸架、滑轮组、拉力传感器、套环、钢丝绳、拉环、气管、气源，滑轮组包括动滑轮支架、动滑轮、定滑轮支架、定滑轮；反力架横梁上设有比例调压阀和气缸架，气缸架上设有气缸，气缸包括活塞杆、气缸无杆腔、气缸有杆腔，活塞杆底部的活塞两侧分为无杆腔和有杆腔，活塞杆的一端连接动滑轮支架，动滑轮支架连接动滑轮，气缸架一端设有定滑轮支架，定滑轮支架连接定滑轮，钢丝绳一端固定在定滑轮支架下端，通过动滑轮和定滑轮后钢丝绳另一端固定在拉环，拉环、拉力传感器、套环顺次连接，套环套在车载桅杆各节中部上和连接配重底部上；比例调压阀包括比例调压阀进气口、比例调压阀出气口，比例调压阀的进气口连接气源，比例调压阀的出气口通过气管连接无杆腔，有杆腔与大气相通；反力架与拉力装置的横梁相连，比例调压阀、拉力传感器、应变片与计算机相连。

车载桅杆升降系统风载荷测试方法：根据设定的等效风力值转化为相应的电压信号发送至各个比例调压阀，比例调压阀调节开口大小进而调节气缸的气压，使得气缸推力连续可调，气缸活塞杆推动动滑轮从而在钢丝绳上产生拉力，钢丝绳通过拉力传感器将拉力水平作用到多节伸缩式车载桅杆和配重上，拉力传感器将电压值传给计算机，计算机将各路电压值换算成相应的拉力值，并与实际设定的各路输出等效风力值进行比对，控制调节输出电压，使拉力传感器采集到的实际拉力值逐步接近并达到实际输出的风力值；试验时实时采集应变片的应变值，以检测桅杆风载荷试验时的变形和受力情况。

本发明具有的有益效果是：

1、拉力可由比例调压阀、拉力传感器以及控制器进行闭环控制，连续可调且精度较高。

2、用气缸加载，响应迅速、节能环保。

3、采用滑轮组，减小气缸行程，节省试验空间。

4、配重模块化，可根据需要进行加减。

附图说明

以下结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是车载桅杆升降系统风载荷试验结构原理布局图；

图2是本发明气缸、定滑轮和动滑轮结构示意图；

图3是本发明拉环、套环和拉力传感器结构示意图；

图4是本发明的气压原理图。

图中：试验桅杆1、反力架2、反力架横梁3、比例调压阀4、气缸5、气缸架6、滑轮组7、拉力传感器8、套环9、钢丝绳10、活塞杆11、动滑轮支架12、动滑轮13、定滑轮支架14、定滑轮15、拉环16、配重17、应变片18、比例调压阀进气口19、比例调压阀出气口20、气缸无杆腔21、气缸有杆腔22、气管23、气源24。