大變形柔性織物測(cè)量傳感器固定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于降落傘測(cè)量應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于大變形柔性織物動(dòng)態(tài)測(cè)量的傳感器在柔性織物上的固定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]回收著陸系統(tǒng)的降落傘在工作過(guò)程中的傘衣應(yīng)力測(cè)量一直是空投試驗(yàn)測(cè)量中的空白和難點(diǎn)。在開(kāi)傘過(guò)程中其受力情況能為新型降落傘的研制和已有傘型的改進(jìn)提供重要依據(jù)。由于降落傘為柔性材料，加之表面積大，且在工作過(guò)程中環(huán)境惡劣，同時(shí)又相對(duì)于試驗(yàn)?zāi)Ｐ陀谐掷m(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以對(duì)測(cè)量工作是一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn)。
[0003]在開(kāi)傘過(guò)程中，由于降落傘會(huì)產(chǎn)生很大的形變和抖動(dòng)，可能會(huì)造成傳感器脫落，甚至傳感器采集線路斷裂等異常情況；在對(duì)部署了應(yīng)力測(cè)量傳感網(wǎng)系統(tǒng)的降落傘進(jìn)行打包封裝時(shí)，相關(guān)設(shè)備巨大的沖擊力和壓力可能會(huì)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)造成損傷，致使傳感器節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作。因此如何在傘衣織物上部署傳感器，是決定能否完成測(cè)量工作的關(guān)鍵之一。
[0004]目前國(guó)內(nèi)外對(duì)降落傘傘衣的性能分析多為靜態(tài)實(shí)驗(yàn)或仿真為主，如何有效地在柔性織物表面部署傳感器進(jìn)行傘衣受力情況動(dòng)態(tài)測(cè)量仍然沒(méi)有較好的解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種傳感器在柔性織物表面的固定方法，所述方法為傳感器的部署步驟與工藝，進(jìn)而為解決大形變?nèi)嵝钥椢锏撵o/動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)量問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明的大變形柔性織物測(cè)量傳感器固定方法，包括如下步驟:
[0008]步驟1、對(duì)歐米伽型傳感器的兩個(gè)底邊(與降落傘傘衣的接觸面)和底邊四周進(jìn)行打磨，去除傳感器上的毛刺。輕微的毛刺都可能對(duì)超薄降落傘傘材料造成損壞；
[0009]步驟2、對(duì)打磨后的歐米伽型傳感器底腳及柔性織物表面進(jìn)行清洗；
[0010]步驟3、待柔性織物自然風(fēng)干后，將選位模具放置在柔性織物表面指定位置并進(jìn)行按壓，使柔性織物表面留下按壓印后在按壓印周圍涂抹凡士林，涂抹凡士林的目的是阻隔膠水的漫沿，如膠水漫沿到傳感器和傘衣的接觸面之外將改變傘衣的透氣量從而影響測(cè)量結(jié)果；
[0011 ] 步驟4、在柔性織物表面按壓印中間涂抹膠水，涂膠兩次膠水必須浸透到傘衣的內(nèi)表面，同時(shí)對(duì)歐米伽傳感器底面涂膠一次；
[0012]步驟5、將歐米伽型傳感器放置在按壓印中間，之后壓緊；
[0013]步驟6、利用10號(hào)棉線將傳感器與柔性織物進(jìn)行縫合，每孔兩針，繩結(jié)系在傘衣的內(nèi)表面；
[0014]步驟7、對(duì)步驟6縫合過(guò)程中的縫合線進(jìn)行涂膠保護(hù)，常溫放置24小時(shí)后完成傳感器的部署。
[0015]進(jìn)一步地，步驟I中所述歐米伽型傳感器的主體為歐米伽型金屬媒介，應(yīng)變片粘貼在金屬媒介外表面，歐米伽型傳感器有兩個(gè)底腳，每個(gè)底腳上有三個(gè)小孔，該三個(gè)小孔用于傳感器與柔性織物進(jìn)行縫合使用。
[0016]進(jìn)一步地，步驟I中所使用的打磨工具為1000目干磨砂紙。
[0017]進(jìn)一步地，步驟2中所用的清洗液為工業(yè)用無(wú)水酒精，所用清洗工具為脫脂棉簽。
[0018]進(jìn)一步地，步驟3中選位模具結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體中央有兩個(gè)與歐米伽型傳感器底腳相吻合的開(kāi)口。
[0019]進(jìn)一步地，步驟4中膠水為工業(yè)用單組份401膠水。該膠水以α —氰基丙烯酸乙酯為主，是一種高強(qiáng)度的單組份快速固化膠黏劑；具有成分單一，快速接著，常溫硬化，透明無(wú)色，較高強(qiáng)度的特點(diǎn)，具有中粘度，適用于小面積粘接。
[0020]進(jìn)一步地，步驟5壓緊的時(shí)間為60s?90s。
[0021]進(jìn)一步地，步驟6中所用的針為7號(hào)針，縫紉方式采用藏針縫的方式進(jìn)行，根據(jù)傳感器中底腳小孔的尺寸，每個(gè)孔所用針數(shù)為兩針。
[0022]進(jìn)一步地，步驟7涂膠保護(hù)所用的膠為雙組份常溫固化型環(huán)氧樹(shù)脂，固化后的環(huán)氧樹(shù)脂具有良好的物理與化堂性能，它對(duì)金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好，變定收縮率小，■尺寸穩(wěn)定性好，柔韌性較好；涂膠時(shí)將膠水均勻涂抹在傳感器底腳的小孔處，將小孔的縫隙填滿；放置的時(shí)間為24小時(shí)以上。
[0023]上述的歐米伽型傳感器的制造方法為:
[0024](I)準(zhǔn)備歐米伽鋼體原材料，并選取應(yīng)變片；
[0025](2)對(duì)歐米伽鋼體原材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；
[0026](3)對(duì)歐米伽鋼體原材料進(jìn)行打磨處理；
[0027](4)對(duì)歐米伽鋼體原材料進(jìn)行線切割加工成型，此時(shí)形成應(yīng)變片媒介；
[0028](5)對(duì)歐米伽鋼體進(jìn)行精加工，具體包括打磨拋光，倒角，鉆孔三個(gè)子步驟；
[0029](6)對(duì)歐米伽鋼體進(jìn)行檢測(cè)，并選取應(yīng)變片與其配對(duì)，此時(shí)形成應(yīng)變片媒介，每個(gè)媒介產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立的動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試參數(shù)有不可互換性；
[0030](7)對(duì)應(yīng)變片媒介進(jìn)行清洗；
[0031](8)將應(yīng)變片媒介的外表面上涂膠并將應(yīng)變片粘貼在媒介的外表面上，涂膠工藝決定傳感器的測(cè)量精度和靈敏度；
[0032](9)給應(yīng)變片焊接上引腳，引腳長(zhǎng)1.5m用于在降落傘傘衣上和測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間的連接;
[0033](10)在應(yīng)變片的外表面上涂膠進(jìn)行保護(hù)，得到歐米伽傳感器，即該歐米伽傳感器包括應(yīng)變片媒介、應(yīng)變片、引腳以及膠。涂保護(hù)膠的目的是使傳感器在降落傘的折疊、加壓、出傘、開(kāi)傘過(guò)程中傳感器不松脫。
[0034]進(jìn)一步地，步驟I中歐米伽鋼體的材料為3Crl3，國(guó)標(biāo)代號(hào)為GB/T1220-1992，屬馬氏體類型不銹鋼。
[0035]進(jìn)一步地，所述3Crl3的主要化學(xué)成分如下:
[0036]碳C 0.26 ?0.35
[0037]硅Si 彡 1.00
[0038]錳Mn 彡 1.00
[0039]硫S 彡 0.030
[0040]磷P 彡 0.035
[0041]鉻Cr 12.00 ?14.00
[0042]鎳Ni 允許含有<0.60%
[0043]進(jìn)一步地，所述3Crl3的主要力學(xué)性能如下:
[0044]抗拉強(qiáng)度Ob(MPa)淬火回火，彡735
[0045]條件屈服強(qiáng)σ 0.2 (MPa)淬火回火，彡540
[0046]伸長(zhǎng)率δ 5(% )淬火回火，彡12
[0047]斷面收縮率Φ (% )淬火回火，彡40
[0048]沖擊功Akv (J)淬火回火，彡24
[0049]硬度退火，(235ΗΒ ;淬火回火，彡217ΗΒ
[0050]進(jìn)一步地，步驟2中調(diào)質(zhì)處理對(duì)3Crl3加工材料經(jīng)1000_1050°C溫度范圍內(nèi)淬火，淬火后經(jīng)過(guò)低溫回火，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后的3Crl3不銹鋼的硬度達(dá)到HRC28?38。
[0051]進(jìn)一步地，步驟3中所述的打磨處理是使用臥軸矩臺(tái)平面磨床對(duì)加工材料進(jìn)行雙面打磨，將材料厚度打磨至0.5mm厚度。
[0052]進(jìn)一步地，步驟4中的線切割加工成型是將打磨處理之后的不銹鋼原材料經(jīng)電火花切割機(jī)床切割出歐米伽鋼體。
[0053]進(jìn)一步地，步驟5中打磨拋光是使用電動(dòng)研磨工具通過(guò)人工將歐米伽鋼體外表面打磨拋光。
[0054]進(jìn)一步地，步驟5中的倒角是使用電磨對(duì)歐米伽鋼體底部四個(gè)角進(jìn)行倒角處理。
[0055]進(jìn)一步地，步驟5中的鉆孔是使用臺(tái)鉆對(duì)歐米伽鋼體兩邊底腳各鉆三個(gè)等距離小孔，孔的直徑為1.2mm。
[0056]進(jìn)一步地，步驟6中的應(yīng)變片媒介檢測(cè)是使用游標(biāo)卡尺對(duì)應(yīng)變片媒介的長(zhǎng)度、寬度、厚度、直徑進(jìn)行測(cè)量，使用測(cè)力器對(duì)彈力進(jìn)行測(cè)量。
[0057]進(jìn)一步地，步驟7中使用的清洗液為工業(yè)用無(wú)水酒精，使用的工具為脫脂棉簽。
[0058]進(jìn)一步地，步驟8中使用的膠為單組份工業(yè)401膠水，使用竹簽作為應(yīng)變片粘貼的工具，使用圓柱體金屬棒作為應(yīng)變片媒介的固定工裝。
[0059]進(jìn)一步地，步驟9中焊接點(diǎn)在應(yīng)變片媒介底腳與圓弧的交界處外表面。
[0060]進(jìn)一步地，步驟10中保護(hù)是在應(yīng)變片表面及焊點(diǎn)處涂硅膠進(jìn)行保護(hù)。
[0061]有益效果
[0062]本發(fā)明步驟I)對(duì)歐米伽型傳感器的兩個(gè)底邊(與降落傘傘衣的接觸面)和底邊四周進(jìn)行打磨，去除傳感器上的毛刺，打磨的目的是去除傳感器四周的棱和毛刺，由于包傘時(shí)要加5000kg左右的壓力，開(kāi)傘過(guò)載最大可達(dá)到20g，柔軟的傘衣織物和鋼體材料相接觸，那怕是極輕微的毛刺都可能對(duì)超薄降落傘傘傘衣材料造成損壞；
[0063]本發(fā)明步驟2)中對(duì)打磨后的歐米伽型傳感器底腳及柔性織物表面進(jìn)行清洗，清洗的目的是去除傘衣織物和傳感器由于紡織和機(jī)械加工殘留在表面的油污，否則膠液將不能完全浸透到織物的內(nèi)部使膠粘不牢；
[0064]本發(fā)明步驟3)中待柔性織物自然風(fēng)干后，將選位模具放置在柔性織物表面指定位置并進(jìn)行按壓，使柔性織物表面留下按壓印后在按壓印周圍涂抹凡士林，涂抹凡士林的目的是阻隔膠水的漫沿，如膠水漫沿到傳感器和傘衣的接觸面之外將改變傘衣的材料特性如透氣量、強(qiáng)度、伸長(zhǎng)、抗撕性能等，從而影響測(cè)量結(jié)果；
[0065]本發(fā)明步驟4)中在柔性織物表面按壓印中間涂抹膠水；(涂膠兩次膠水必須浸透到傘衣的內(nèi)表面，同時(shí)對(duì)歐米伽傳感器底面涂膠一次；
[0066]本發(fā)明步驟5)中將歐米伽型傳感器放置在按壓印中間，之后壓緊，壓緊的目的是增加膠粘強(qiáng)度同時(shí)使膠液更好的浸漬到傘衣的組織內(nèi)，減少由于拉伸而產(chǎn)生的織紗經(jīng)瑋剪切應(yīng)力，達(dá)到測(cè)量方向和受力方向的一致性；
[0067]本發(fā)明步驟6)中利用10號(hào)棉線將傳感器與柔性織物進(jìn)行縫合，每孔兩針，繩結(jié)系在傘衣的內(nèi)表面，縫針是膠粘的一個(gè)輔助手段，用于當(dāng)傳感器受到極端外力時(shí)保護(hù)膠粘處不松脫，由于縫線的斷裂伸長(zhǎng)小于傘衣的斷裂伸長(zhǎng)所以在開(kāi)傘過(guò)程中可以保證傳感器不產(chǎn)生位移牢固于傘衣上；
[0068]本發(fā)明步驟7)中對(duì)步驟6縫合過(guò)程中的縫合線進(jìn)行涂膠保護(hù)，常溫放置24小時(shí)后完成傳感器的部署，降落傘的開(kāi)傘速度達(dá)100m/S以上，縫線固定在傘衣上由于直徑的原因?qū)a(chǎn)生一定的阻力面積，涂膠保護(hù)的目的是減小縫線的阻力面積，消除其在工作中由于降落傘的呼吸作用而對(duì)傳感器產(chǎn)生的拉力；
[0069]設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)降落傘傘衣的傳感器，對(duì)柔性傘衣靜/動(dòng)態(tài)過(guò)程中的受力情況進(jìn)行測(cè)量，從而解決大變形柔性織物形變過(guò)程的應(yīng)力測(cè)量問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0070]圖1是傳感器與傘衣的部署結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，標(biāo)號(hào)所代表的含義為:1_降落傘，2-在傘衣上已經(jīng)安裝好的傳感器，3-歐米伽傳感器，4-選位模具。
[0071]圖2是傳感器與選位模具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，標(biāo)號(hào)所代表的含義為:3_歐米伽傳感器，4-選位模具，5-傳感器固定線，6-固定線保護(hù)膠。
[0072]圖3是本發(fā)明的應(yīng)變片媒介的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0073]圖4是本發(fā)明提供的應(yīng)變片粘貼過(guò)程示意圖；圖中，標(biāo)號(hào)所代表的含義為:7_應(yīng)變片媒介，8-應(yīng)變片焊點(diǎn)，9-應(yīng)變片媒介底部小孔，10-圓柱形金屬支撐物，11-箔式電阻應(yīng)變片。
【具體實(shí)施方式】
[0074]以單個(gè)歐米伽傳感器在小型降