本發(fā)明針對(duì)采用點(diǎn)式連接與分離的航天器艙段間的分離任務(wù)的驗(yàn)證問(wèn)題，提出了一種地面試驗(yàn)驗(yàn)證方法，利用該方法可進(jìn)行點(diǎn)式連接的同步解鎖以及不同步解鎖分離的試驗(yàn)驗(yàn)證。

背景技術(shù)：

航天器上需要多種連接機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)艙段間的連接與在軌分離功能，解鎖與分離裝置的正常工作是航天器分離的關(guān)鍵一環(huán)，對(duì)發(fā)射任務(wù)的成敗至關(guān)重要。

解鎖分離裝置在不同階段需要完成不同狀態(tài)的功能：航天器發(fā)射過(guò)程中，解鎖裝置作為機(jī)械緊固件使用，需要承受一定載荷，將獨(dú)立的兩個(gè)艙段連接成一個(gè)整體；入軌后系統(tǒng)接收到分離指令后，解鎖裝置需要完成解鎖，并配合分離裝置使被連接的部分可靠分離。對(duì)于同時(shí)使用多個(gè)分離螺母的點(diǎn)式分離裝置，解鎖裝置的解鎖同步性對(duì)航天器艙段分離的能否正常工作具有重大影響。切合航天器當(dāng)前的應(yīng)用需要，本發(fā)明將針對(duì)航天工程實(shí)踐中提出的使用多個(gè)解鎖機(jī)構(gòu)的點(diǎn)式分離裝置設(shè)計(jì)，用于的進(jìn)行航天器艙段間解鎖與分離功能及性能指標(biāo)驗(yàn)證工作，同時(shí)可用于開(kāi)展解鎖不同步性對(duì)解鎖與分離影響性研究工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種針對(duì)不同初始條件下，點(diǎn)式解鎖分離裝置工作性能的地面試驗(yàn)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種航天器艙段間點(diǎn)式分離的地面試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：首先調(diào)試氣浮試驗(yàn)平臺(tái)，裝配試驗(yàn)工裝，通過(guò)氣浮腳墊的螺紋連接調(diào)節(jié)高度，維持艙段模擬件的水平度；所述試驗(yàn)工裝為組裝式試驗(yàn)工裝，可以根據(jù)型號(hào)需要，更換不同的連接環(huán)模擬件、解鎖分離裝置或測(cè)量設(shè)備，便于重復(fù)使用，具有普遍適用性和高利用率。

步驟二：采用電磁鐵解鎖，安裝相同規(guī)格彈簧推桿，不安裝分離插頭的條件下進(jìn)行解鎖分離試驗(yàn)；用繼電器控制兩邊電磁鐵同時(shí)斷電分離，測(cè)得同步解鎖條件下艙段模擬件的分離速度，便于與不同步解鎖試驗(yàn)作對(duì)比；

步驟三：電磁鐵同時(shí)斷電分離，記錄靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟四：設(shè)置解鎖時(shí)間差，使第二端的電磁鐵先解鎖，觀察不同解鎖時(shí)間差對(duì)艙段模擬件分離狀況的影響，記錄靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟五：安裝分離插頭，重復(fù)步驟二，測(cè)得同步解鎖條件下靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟六：設(shè)置解鎖時(shí)間差，使第二端的電磁鐵先解鎖，測(cè)得不同步解鎖條件下靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟七：設(shè)置解鎖時(shí)間差，使第一端的電磁鐵先解鎖，測(cè)得不同步解鎖條件下靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟八：在安裝分離插頭的一端使用初始?jí)嚎s力大、彈簧剛度較小的彈簧推桿，重復(fù)步驟五、步驟六、步驟七，測(cè)得靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟九：拆除兩端的電磁鐵，采用氣動(dòng)分離螺母作為解鎖裝置，重復(fù)步驟五，測(cè)得同步解鎖條件下靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟十：安裝相同規(guī)格的彈簧推桿，重復(fù)步驟九；

步驟十一：拆除分離插頭，重復(fù)步驟九；

步驟十二：先為第二端分離螺母充氣解鎖，測(cè)得一端解鎖后靶標(biāo)的位移變化曲線；待運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，為第一端分離螺母充氣解鎖，觀察分離螺母能否順利抽出，以及此時(shí)靶標(biāo)的位移變化曲線。

優(yōu)選地，所述試驗(yàn)工裝為組裝式試驗(yàn)工裝，可以根據(jù)型號(hào)需要，更換不同的連接環(huán)模擬件、解鎖分離裝置或測(cè)量設(shè)備，便于重復(fù)使用，具有普遍適用性和高利用率。

優(yōu)選地，所述解鎖裝置分別采用電磁鐵和分離螺母，分離裝置采用彈簧推桿，為了與星上狀態(tài)對(duì)應(yīng)，在艙段模擬件的一端安裝了分離電插頭；采用電磁鐵解鎖時(shí)，通過(guò)繼電器設(shè)置解鎖時(shí)間差，默認(rèn)情況下為第一端設(shè)置延遲時(shí)間，使第二端先解鎖。

優(yōu)選地，所述氣浮腳墊的數(shù)量為八組，兩部分艙段模擬件上分別安裝了四組氣浮腳墊，通過(guò)氣浮腳墊兩個(gè)部分的螺紋連接調(diào)節(jié)高度，維持艙段模擬件的水平度；使用兩臺(tái)空壓機(jī)作為氣源，分別帶動(dòng)四組氣浮腳墊，穩(wěn)定時(shí)滿足四路氣路保持在0.5MPa的氣壓值工作。

優(yōu)選地，所述艙段模擬件加配重的總重量按照星艙質(zhì)量等比縮小。

優(yōu)選地，所述步驟十二將高速攝影機(jī)懸掛于頂端，用于俯拍整個(gè)解鎖分離過(guò)程，在艙段連接環(huán)局部模擬件上貼測(cè)試靶標(biāo)和標(biāo)尺，設(shè)置攝像頻率為1000幀/秒；通過(guò)高速攝影機(jī)可以直接獲得四個(gè)靶標(biāo)相對(duì)于各自初始位置的運(yùn)動(dòng)速度以及兩個(gè)相對(duì)靶標(biāo)之間的距離變化，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理，獲得連接環(huán)之間的最大張開(kāi)距離，質(zhì)量模擬件的運(yùn)動(dòng)偏移角度，X、Y軸兩個(gè)方向的分離速度等參數(shù)。

優(yōu)選地，所述航天器艙段間點(diǎn)式分離的地面試驗(yàn)方法采用四組激光位移計(jì)，量程均為300mm，分別放置于兩個(gè)連接環(huán)模擬件兩端，在連接環(huán)模擬件兩端的相應(yīng)位置上各粘貼兩個(gè)鋁片作為靶標(biāo)，激光位移計(jì)采用交錯(cuò)的方式放置于連接環(huán)模擬件兩邊，避免分離運(yùn)動(dòng)過(guò)程發(fā)生碰撞。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

一、本發(fā)明采用組裝式試驗(yàn)工裝，可以根據(jù)型號(hào)需要，更換不同的連接環(huán)模擬件、解鎖分離裝置或測(cè)量設(shè)備，便于重復(fù)使用，具有普遍適用性和高利用率。

二、本發(fā)明采用成熟的測(cè)量設(shè)備，分別采用激光位移計(jì)和高速攝影機(jī)測(cè)量，可以將兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以獲取更精準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果；

三、本發(fā)明采用高速攝影測(cè)量，便于后期進(jìn)行查看分析，精度達(dá)到毫秒級(jí)，可以觀測(cè)到分離螺母螺桿抽出過(guò)程和連接環(huán)模擬件的變形情況。

四、從工程實(shí)際的角度出發(fā)，本發(fā)明的試驗(yàn)方法靈活，相對(duì)于整星分離試驗(yàn)而言大大降低了難度，具有較強(qiáng)操作性。

五、本發(fā)明有針對(duì)性地進(jìn)行解鎖分離產(chǎn)品的工作性能測(cè)試，并重點(diǎn)對(duì)不同步解鎖條件對(duì)艙段分離姿態(tài)的影響進(jìn)行了研究。

六、本發(fā)明提出了一種針對(duì)不同步解鎖條件下解鎖分離裝置工作性能的地面試驗(yàn)方法，針對(duì)解鎖分離裝置單獨(dú)工作時(shí)的工作性能，解鎖分離裝置組合體整體的工作性能，以及在不同步解鎖條件下分離面的變形情況和對(duì)艙段分離姿態(tài)的影響進(jìn)行了研究，為驗(yàn)證解鎖分離地面試驗(yàn)方法提供依據(jù)。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明試驗(yàn)工裝俯視圖；

圖2為本發(fā)明解鎖分離裝置布局圖；

圖3為本發(fā)明連接環(huán)布局截面圖；

圖4為本發(fā)明試驗(yàn)工裝分離示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明航天器艙段間點(diǎn)式分離的地面試驗(yàn)方法采用連接環(huán)模擬件1、艙段模擬件2、高速攝影靶標(biāo)3、激光位移計(jì)4、配重5、氣浮腳墊6、氣動(dòng)分離螺母7、電磁鐵8、彈簧推桿9、分離電插頭10，搭建了艙段分離氣浮試驗(yàn)平臺(tái)，分別測(cè)試了解鎖分離裝置在同步解鎖和不同步解鎖情況下，艙段質(zhì)量模擬件的分離運(yùn)動(dòng)速度和位移變化情況。

請(qǐng)同時(shí)參閱圖1至圖4。本發(fā)明航天器艙段間點(diǎn)式分離的地面試驗(yàn)方法包括以下步驟：

步驟一：首先調(diào)試氣浮試驗(yàn)平臺(tái)，裝配試驗(yàn)工裝，通過(guò)氣浮腳墊的螺紋連接調(diào)節(jié)高度，維持艙段模擬件的水平度，以減小試驗(yàn)過(guò)程影響艙段模擬件分離狀況的干擾因素。所述氣浮腳墊的數(shù)量為八組，兩部分艙段模擬件上分別安裝了四組氣浮腳墊，通過(guò)氣浮腳墊兩個(gè)部分的螺紋連接調(diào)節(jié)高度，維持艙段模擬件的水平度；使用兩臺(tái)空壓機(jī)作為氣源，分別帶動(dòng)四組氣浮腳墊，穩(wěn)定時(shí)可以滿足四路氣路保持在0.5MPa的氣壓值工作。所述艙段模擬件加配重的總重量按照星艙質(zhì)量等比縮小。

步驟二：采用電磁鐵解鎖，安裝相同規(guī)格彈簧推桿，不安裝分離插頭的條件下進(jìn)行解鎖分離試驗(yàn)；用繼電器控制兩邊電磁鐵同時(shí)斷電分離，測(cè)得同步解鎖條件下艙段模擬件的分離速度，便于與不同步解鎖試驗(yàn)作對(duì)比；

步驟三：電磁鐵同時(shí)斷電分離，記錄靶標(biāo)的位移變化曲線，靶標(biāo)位置如圖1所示；

步驟四：設(shè)置10ms、100ms等解鎖時(shí)間差，使第二端K2的電磁鐵先解鎖，觀察不同解鎖時(shí)間差對(duì)艙段模擬件分離狀況的影響，記錄靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟五：安裝分離插頭，重復(fù)步驟二，測(cè)得同步解鎖條件下靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟六：設(shè)置100ms等解鎖時(shí)間差，使第二端K2的電磁鐵先解鎖，測(cè)得不同步解鎖條件下靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟七：設(shè)置100ms等解鎖時(shí)間差，使第一端K1的電磁鐵先解鎖，測(cè)得不同步解鎖條件下靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟八：在安裝分離插頭的一端使用初始?jí)嚎s力大、彈簧剛度較小的彈簧推桿，重復(fù)步驟五、步驟六、步驟七，測(cè)得靶標(biāo)的位移變化曲線；

步驟九：拆除兩端的電磁鐵，采用氣動(dòng)分離螺母作為解鎖裝置，重復(fù)步驟五，測(cè)得同步解鎖條件下靶標(biāo)的位移變化曲線；所述解鎖裝置分別采用電磁鐵和分離螺母，分離裝置采用彈簧推桿，為了與星上狀態(tài)對(duì)應(yīng)，在艙段模擬件的一端安裝了分離電插頭；采用電磁鐵解鎖時(shí)，通過(guò)繼電器設(shè)置解鎖時(shí)間差，默認(rèn)情況下為第一端K1設(shè)置延遲時(shí)間，使第二端K2先解鎖。

步驟十：安裝相同規(guī)格的彈簧推桿，重復(fù)步驟九；

步驟十一：拆除分離插頭，重復(fù)步驟九；

步驟十二：先為第二端K2分離螺母充氣解鎖，測(cè)得一端解鎖后靶標(biāo)的位移變化曲線；待運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，為第一端K1分離螺母充氣解鎖，觀察分離螺母能否順利抽出，以及此時(shí)靶標(biāo)的位移變化曲線。所述步驟十二將高速攝影機(jī)懸掛于頂端，用于俯拍整個(gè)解鎖分離過(guò)程，在艙段連接環(huán)局部模擬件上貼測(cè)試靶標(biāo)和標(biāo)尺，設(shè)置攝像頻率為1000幀/秒，即1ms記錄一組數(shù)據(jù)。通過(guò)高速攝影機(jī)可以直接獲得四個(gè)靶標(biāo)相對(duì)于各自初始位置的運(yùn)動(dòng)速度以及兩個(gè)相對(duì)靶標(biāo)之間的距離變化，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理，可獲得連接環(huán)之間的最大張開(kāi)距離，質(zhì)量模擬件的運(yùn)動(dòng)偏移角度，X、Y軸兩個(gè)方向的分離速度等參數(shù)。

連接環(huán)模擬件上的安裝接口以及解鎖分離裝置的分布，與星上保持一致，艙段模擬件加配重的總重量按星艙總質(zhì)量等比縮小。

本發(fā)明采用八組氣浮腳墊，對(duì)稱(chēng)安裝于艙段模擬件上，使用兩臺(tái)空壓機(jī)作為氣源，穩(wěn)定時(shí)可以滿足四路氣路保持在0.5MPa的工作氣壓。

本發(fā)明采用四組激光位移計(jì)，量程均為300mm，分別放置于兩個(gè)連接環(huán)模擬件兩端，在連接環(huán)模擬件兩端的相應(yīng)位置上各粘貼兩個(gè)鋁片作為靶標(biāo)，激光位移計(jì)采用交錯(cuò)的方式放置于連接環(huán)模擬件兩邊，避免分離運(yùn)動(dòng)過(guò)程發(fā)生碰撞。

高速攝影機(jī)懸掛于頂端，設(shè)置攝像頻率為1000幀/秒，用于俯拍整個(gè)解鎖分離過(guò)程，記錄每1ms靶標(biāo)之間的位移變化。

分別采用電磁鐵和分離螺母作為解鎖裝置，采用電磁鐵解鎖時(shí)通過(guò)繼電器設(shè)置解鎖時(shí)間差，可測(cè)試不同步解鎖條件對(duì)艙段分離姿態(tài)的影響；采用分離螺母解鎖時(shí)可模擬星上的解鎖狀態(tài)。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。