专利名称：光－机－电组合投放式撞击试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种评价与研究有效载荷(重物)在自由下落状态下撞击性能的试验装置，特别是由光控、电控和机械脱钩共同组成的模拟重物与地面撞击的试验装置，该装置特别适用于重物具有垂直和水平速度组合时的低速撞击试验。
背景技术：
目前国内还没有可用于模拟重物以一定的速度与地面撞击和将撞击参数进行自动测量的撞击试验系统。数量有限的塔式投放装置也只能用于垂直投放试验的定性分析，不能实现对撞击参数的测量。而且这种装置造价昂贵，无法实现重物在具有水平速度情况下的撞击试验，应用具有一定的局限性。从文献上查阅，国外有一种摆杆式投放装置，可用于投放重物试验，但结构复杂且价格昂贵，而且占用大量的空间，也属于专用研究设备。而对于物资设备的空投以及航天器回收中着陆缓冲性能的研究，必须解决重物在不同条件下包括不同撞击速度(大小与方向)，不同缓冲条件下的撞击力的一般规律，得到运动物体的撞击速度和撞击力两个衡量冲击特性的基本参量。所以撞击实验装置必须能准确的给出运动物体的撞击速度与撞击力之间的关系。为解决这一问题专门设计了投放撞击试验装置和建立了相应的测量系统。

发明内容
为了解决目前没有能够做模拟重物同时具有垂直和水平速度的撞击实验的装置以及不能测出撞击力的问题，提供一种能够测出模拟重物同时具有垂直和水平速度撞击地面时的撞击力的撞击实验装置。本发明是通过下述方案予以实现的一种光-机-电组合投放式撞击试验装置，它由支架11、重物20、柔性摆杆5、柔性摆杆6、脱钩装置9、测量装置8组成，柔性摆杆5和柔性摆杆6的上端分别水平方向间隔开地连接在支架11的两处上，柔性摆杆5和柔性摆杆6的下端分别通过两个脱钩装置9与重物20相连接，能测出重物20撞击力的测量装置8与重物20相连接。本装置在试验过程中，先打开一个脱钩装置，这时候变成仅与一根柔性摆杆连接的重物就开始摆动，当达到一定的摆动速度后，打开另一个脱钩装置，重物就以一定的水平速度抛射出去，当重物撞击地面或其它物体时，设置在重物上的测量装置中的传感器就能检测到撞击的加速度信号，并把该信号传送给计算机，从而计算出撞击力。本装置通过改变两根柔性摆杆的长度就能调整撞击的水平速度，撞击的垂直速度由重物的下降高度确定，从而准确地给出了运动物体的撞击速度与撞击力之间的关系，进而达到了本发明的目的。本发明的实验装置整体构思合理、结构性能稳定、操作方便，系统安全可靠；制造成本较低，易于实现。该系统的建立为结构的撞击行为研究提供了试验保障，为评价结构的冲击特性提供有效的手段。它的采用光电控制的动态投放试验装置整体构思合理，系统性能稳定安全可靠，控制精度高，试验数据自动采集，测试准确。结构简单、造价低廉，适应性强，撞击速度的大小与方向可调节，是一种比较理想的投放撞击实验装置。


图1是本发明实施方式一的结构示意图，图2是图1中的I处放大示意图，图3是实施方式二中脱钩器9-3与柔性摆杆、拉线和重物的连接结构示意图，图4是实施方式三的结构示意图。
具体实施例方式
一下面结合图1具体说明本实施方式。它由支架11、重物20、柔性摆杆5、柔性摆杆6、脱钩装置9、测量装置8组成，柔性摆杆5和柔性摆杆6的上端分别水平方向间隔开地连接在支架11的两处上，柔性摆杆5和柔性摆杆6的下端分别通过两个脱钩装置9与重物20相连接，能测出重物20撞击力的测量装置8与重物20相连接。测量装置8由传感器8-1、传感器8-2、信号放大器8-3、波形存储器8-4、计算机8-5和导线8-6组成，传感器8-1和传感器8-2固定在重物20上，传感器8-1的输出端和传感器8-2的输出端分别通过导线8-6连接在信号放大器8-3的两个输入端上，信号放大器8-3的两个输出端连波形存储器8-4的两个输入端，波形存储器8-4的两个输出端连计算机8-5的两个输入端。撞击试验装置的撞击力是通过测量运动物体的撞击加速度来完成的，在本实施方式中两个传感器选用高灵敏度的压电式加速度传感器6153，用于分别拾取水平和垂直方向的加速度信号。信号放大器8-3选用BK2635型电荷放大器或国产3114、3112电荷放大器。波形存储器8-4选用能采集和记录动态信号的国产BC-885瞬态波形存储器。本实施方式中的测量装置既能测量撞击力又能记录整个撞击过程。
具体实施方式
二下面结合图1、图2和图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，脱钩装置9由电磁驱动器9-1、拉线9-2、脱钩器9-3组成，电磁驱动器9-1固定在支架11的下表面上，拉线9-2由套管线9-2-1和芯线9-2-2组成，拉线9-2上端处的芯线9-2-2与电磁驱动器9-1的衔铁相连接，套管线9-2-1与电磁驱动器9-1的外壳相连接。脱钩器9-3由吊钩体9-3-1、角杆9-3-2、挡杆9-3-3、横杆9-3-4、滑块9-3-5、销轴9-3-6和销轴9-3-7组成，“L”形的角杆9-3-2通过固定在吊钩体9-3-1上的销轴9-3-6连接在吊钩体9-3-1上并能绕销轴9-3-6旋转，横杆9-3-4通过固定在吊钩体9-3-1上的销轴9-3-7连接在吊钩体9-3-1上并能绕销轴9-3-7旋转，横杆9-3-4的悬臂端搭置于角杆9-3-2的水平臂9-3-2-1上；挡杆9-3-3固定在吊钩体9-3-1上，滑块9-3-5撑在角杆9-3-2的铅垂臂9-3-2-2的上端与挡杆9-3-3之间，滑块9-3-5的上端与拉线9-2的芯线9-2-2相连接，拉线9-2的套管线9-2-1固连在吊钩体9-3-1上，吊钩体9-3-1的上端与柔性摆杆5或柔性摆杆6相连接，重物20挂在横杆9-3-4上。当电磁驱动器9-1得电后，电磁驱动器9-1的衔铁就通过芯线9-2-2上提滑块9-3-5使之与角杆9-3-2脱离，在重物20的作用下，角杆9-3-2旋转，搭置在角杆上的横杆9-3-4随之旋转，放脱重物。本实施方式的脱钩装置具有工作可靠、反应灵敏的优点。其它组成和连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式
三下面结合图1和图4具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是，它还包括控制装置4，控制装置4由控制开关4-1、光控开关4-2和挡块4-3组成，挡块4-3设置在柔性摆杆6上，光控开关4-2设置在与挡块4-3的运动范围相对应的位置处，控制开关4-1控制电磁驱动器9-1-1，光控开关4-2控制电磁驱动器9-1-2，其它组成和连接关系与实施方式一相同。本装置在使用时，先通过控制开关4-1所控制的电磁驱动器9-1-1打开与柔性摆杆5相连的脱钩器，重物20就在柔性摆杆的向心拉力作用下发生摆动，当挡块4-3挡住光控开关4-2后，光控开关4-2控制下的电磁驱动器9-1-2打开与柔性摆杆6相连的脱钩器，重物20就在同时具有水平速度和垂直速度的状况下飞出。由于本实施方式中的光控装置调整位置方便，而且位置容易测量，为计算重物飞行速度提供了方便，还具有控制准确、工作可靠、响应迅速的优点。
权利要求
1.一种光-机-电组合投放式撞击试验装置，其特征是它由支架(11)、重物(20)、柔性摆杆(5)、柔性摆杆(6)、脱钩装置(9)、测量装置(8)组成，柔性摆杆(5)和柔性摆杆(6)的上端分别水平方向间隔开地连接在支架(11)的两处上，柔性摆杆(5)和柔性摆杆(6)的下端分别通过两个脱钩装置(9)与重物(20)相连接，能测出重物(20)撞击力的测量装置(8)与重物(20)相连接。
2.根据权利要求1所述的光-机-电组合投放式撞击试验装置，其特征是测量装置(8)由传感器(8-1)、传感器(8-2)、信号放大器(8-3)、波形存储器(8-4)、计算机(8-5)和导线(8-6)组成，传感器(8-1)和传感器(8-2)固定在重物(20)上，传感器(8-1)的输出端和传感器(8-2)的输出端分别通过导线(8-6)连接在信号放大器(8-3)的两个输入端上，信号放大器(8-3)的两个输出端连波形存储器(8-4)的两个输入端，波形存储器(8-4)的两个输出端连计算机(8-5)的两个输入端。
3.根据权利要求1所述的光-机-电组合投放式撞击试验装置，其特征是脱钩装置(9)由电磁驱动器(9-1)、拉线(9-2)、脱钩器(9-3)组成，电磁驱动器(9-1)固定在支架(11)的下表面上，拉线(9-2)由套管线(9-2-1)和芯线(9-2-2)组成，脱钩器(9-3)由吊钩体(9-3-1)、角杆(9-3-2)、挡杆(9-3-3)、横杆(9-3-4)、滑块(9-3-5)、销轴(9-3-6)和销轴(9-3-7)组成，“L”形的角杆(9-3-2)通过固定在吊钩体(9-3-1)上的销轴(9-3-6)连接在吊钩体(9-3-1)上并能绕销轴(9-3-6)旋转，横杆(9-3-4)通过固定在吊钩体(9-3-1)上的销轴(9-3-7)连接在吊钩体(9-3-1)上并能绕销轴(9-3-7)旋转，横杆(9-3-4)的悬臂端搭置于角杆(9-3-2)的水平臂(9-3-2-1)上；挡杆(9-3-3)固定在吊钩体(9-3-1)上，滑块(9-3-5)撑在角杆(9-3-2)的铅垂臂(9-3-2-2)的上端与挡杆(9-3-3)之间，滑块(9-3-5)的上端与拉线(9-2)的芯线(9-2-2)相连接，拉线(9-2)的套管线(9-2-1)固连在吊钩体(9-3-1)上，吊钩体(9-3-1)的上端与柔性摆杆(5)或柔性摆杆(6)相连接。
4.根据权利要求3所述的光-机-电组合投放式撞击试验装置，其特征是它还包括控制装置(4)，控制装置(4)由控制开关(4-1)、光控开关(4-2)和挡块(4-3)组成，挡块(4-3)设置在柔性摆杆(6)上，光控开关(4-2)设置在与挡块(4-3)的运动范围相对应的位置处，控制开关(4-1)控制电磁驱动器(9-1-1)，光控开关(4-2)控制电磁驱动器(9-1-2)。
全文摘要
本发明公开一种评价与研究有效载荷(重物)在自由下落状态下撞击性能的试验装置——光－机－电组合投放式撞击试验装置。它由支架(11)、重物(20)、柔性摆杆(5)、柔性摆杆(6)、脱钩装置(9)、测量装置(8)组成，柔性摆杆(5)和柔性摆杆(6)的上端分别水平方向间隔开地连接在支架(11)的两处上，柔性摆杆(5)和柔性摆杆(6)的下端分别通过两个脱钩装置(9)与重物(20)相连接，能测出重物(20)撞击力的测量装置(8)与重物(20)相连接。该系统的建立为结构的撞击行为研究提供了试验保障，为评价结构的冲击特性提供有效的手段。它采用光电控制的动态投放试验装置整体构思合理，系统性能稳定安全可靠，控制精度高，试验数据自动采集，测试准确，是一种比较理想的投放撞击实验装置。
文档编号G01M7/08GK1544903SQ200310107710
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月19日 优先权日2003年11月19日
发明者万志敏, 苗常青, 杜星文 申请人:哈尔滨工业大学