一种旋转发射装置投放试验系统的制作方法

本发明属于旋转发射装置地面综合试验，具体涉及一种旋转发射装置投放试验系统。

背景技术：

1、旋转发射装置的投放试验是该类产品研制、调试、鉴定和交付过程中的系统级地面试验。该试验以待试旋转发射装置及其所挂装的投放物为被试对象，通过地面试验装备模拟上级系统向旋转发射装置提供的机械安装条件、产品供电条件、通信条件和投放控制条件，使旋转发射装置在规定安装高度、满载或偏载状态和规定转速下完成状态自检、旋转、解锁、投放及状态上报。试验过程中既要验证旋转发射装置的机械承载、运动和投放功能，又要同步监测升降运动平台位置、传动同步状态、高位锁定状态、投放顺序、投放物落稳和转移状态以及产品通信数据。若地面试验装备不能建立与产品实际使用状态相对应的机械边界和电气边界，试验所得结果便难以用于判定产品功能和性能是否满足任务要求。

2、随着旋转发射装置向大尺寸、大质量、多挂点和连续投放方向发展，地面试验装备面对的载荷类型和动作关系显著复杂。待试旋转发射装置具有较大的外部安装空间和较高的承载需求，试验过程中需在低位装卸状态与高位试验状态之间转换，并能够适应不同规格、不同数量投放物的挂装以及满载、偏载条件下的低速旋转运行。不同挂装方案不仅改变系统总质量，还改变旋转装置两侧及周向的质量分布、重心位置和转动惯量，使运动平台在升降、制动、旋转和投放过程中承受竖向载荷、偏载弯矩、扭转载荷和瞬态冲击的共同作用。

3、旋转发射装置投放过程中，投放物由旋转状态进入自由运动或受控分离状态，投放反力经产品安装工装传递到两侧运动平台，再经升降传动件、导向件、承载立柱和横梁传递至基础。若两侧运动平台在重载升降时高度不同，安装工装将承受附加扭转，产品连接接口容易出现定位偏差，直线导向件也可能因侧向挤压而卡滞。若运动平台到达高位后只依靠丝杆传动链保持，旋转不平衡力和投放反力可能使传动间隙反复换向，导致运动平台产生微量窜动。若高位锁定件与实际导轨截面不匹配，或仅依据外包络尺寸设置夹紧块，则夹持面、安装孔和油口无法与实际导轨及运动平台接口形成可制造、可核查的装配关系，高位锁定状态也难以通过真实装配进行确认。

4、多枚投放物连续投放还会形成承接与转运之间的时序矛盾。投放物质量大、落差高，并可能在接触承接装置之前具有初速度；其冲击能量需要由弹性缓冲、液压阻尼和结构行程共同吸收。与此同时，相邻投放物的连续投放间隔较短，上一投放物若在落区内停留时间过长，下一投放物便可能与其发生二次碰撞。仅采用一层刚性托架虽可提供承托面，却难以降低冲击峰值；仅采用软性缓冲又可能因位移过大而影响落稳判断。投放结束后，还需在规定时间内使影响运动平台下降的相关可移动构件退出或让出投放通道，为运动平台下降、产品拆卸和再次挂装让出空间，因此承接、缓冲、输送和通道让位必须构成一个连续工作过程。

5、产品电气试验与试验台设备控制面向不同的控制对象和功能需求。产品电气试验主要用于模拟上级控制系统，通过相应的通信及信号接口向待试装置发送控制指令、接收运行状态，并提供试验所需电源；试验台设备控制主要用于完成承载运动平台、锁定机构、承接输送机构及安全保护单元的顺序控制。两类控制功能分别设置，并通过必要的许可和状态信号建立关联，由此明确产品测试、设备动作和安全保护之间的功能边界，避免单一控制链路异常影响试验过程的安全性和可靠性。

6、因此，系统级投放试验不仅是旋转发射装置自身的功能验证，还包括试验台机械、液压、电气和数据链之间的协同验证。试验台应在统一坐标基准下完成产品安装和高度转换，在运动平台升降期间保持多点机械同步，在高位试验期间形成独立于升降驱动的辅助抗窜动约束。首次投放前，应确认运动平台到位、升降驱动制动、液压锁定、承接就位和急停状态满足许可条件；后续投放前，还应经相应检测确认上一投放物已移出后续投放区域。上述状态还应由相应传感器采集并由上位机连续显示和记录，使试验过程能够复核、故障能够定位、结果能够追溯。

7、现有地面投放试验常采用固定钢结构台架、通用升降设备、临时安装工装、独立液压夹具和单层承接托架分别完成各项任务。该组合方式在载荷较小、动作单一或一次性试验中能够满足基本操作，但在大质量旋转发射装置、多质量等级投放物和连续投放条件下存在以下问题：（1）固定台架或分散升降设备缺少统一的四点传动基准。两侧升降机构分别启动时，其速度和位置误差会在大跨度安装工装上形成高度差；偏载状态下各升降点受力不同，进一步增大运动平台倾斜、丝杆偏磨和导向卡滞的风险。单纯依靠软件同时发出启动指令不能消除传动链固有差异，也不能在传感器或通信异常时建立机械同步约束。（2）运动平台高位保持路径单一。通用升降设备通常由电机抱闸、减速机和丝杆副承担全部静载及扰动载荷，当旋转不平衡力或投放反力反复作用时，传动齿隙和丝杆副间隙会产生换向位移。若直接以普通导轨滑块作为锁定件，滑块的滚动导向功能不能替代沿导轨方向的可靠钳制功能；若另设外包络式夹块，又无法保证夹持面与真实导轨配合。（3）承接装置的吸能与移运相互割裂。刚性承托结构把较大的冲击峰值直接传到移动底架和地面，软性垫层则缺少可控阻尼和复位能力；上一投放物落下后仍停留在原落区时，连续投放容易造成投放物之间或投放物与承接结构之间的二次撞击。临时使用叉车或吊车移位需要人员进入危险区域，难以适应短间隔连续投放要求。（4）机械动作、产品测试和安全保护缺少分层控制。上位机直接向产品下发旋转或投放指令时，若不能同时取得运动平台高位、带制动电机制动、液压钳制压力、承接装置就位和上一投放物移位等许可，便可能在承接装置未准备好或运动平台未稳定时触发投放。仅通过网络传递急停和投放许可，也难以满足通信中断时使系统自动进入安全状态的要求。（5）试验装备缺少适应不同投放物质量、长度、直径、重心和转动惯量的整体调整能力。为每一种投放物分别搭建台架和承接装置，会造成制造周期长、安装基准重复建立、设备利用率低和试验状态一致性差；只更换简单挂钩而不调整承托位置、限位位置和输送控制参数，又可能使承接载荷分配和移运路径不符合实际状态。

8、目前，大型落体试验塔、专用发射试验设施或固定式系统集成试验场可以提供较大的空间和承载能力，并能配置高速测量和安全隔离设施，但此类设施通常按照特定产品和场地建设，基础规模大，建设周期长，产品安装高度不易转换，且承接装置与投放物规格之间的适配范围有限。对于需要在同一试验台上完成装卸、调高、锁定、旋转、连续投放、电气交联和数据管理的任务，仍需要一种关键部件结构边界和连接关系清楚、各分系统能够协同工作的专用试验系统。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的不足，本发明提供了一种旋转发射装置投放试验系统。

2、本发明提供如下技术方案：

3、一种旋转发射装置投放试验系统，包括旋转发射架、安装在旋转发射架上的投放物、承载装置、承载装置上的升降传动装置、承载装置下方设置的缓冲吸能装置和承接输送装置以及液压锁定系统和电气测控系统，其中：

4、所述承载装置包括地基、设置于地基上的承载台架，以及相对设置在承载台架两侧并能够沿高度方向移动的两个运动平台，所述的两个运动平台下端分别安装有安装座和连接件，所述旋转发射架两端分别安装在安装座和连接件上；

5、所述升降传动装置包括带制动电机、减速机、一个主换向器、两个副换向器、传动轴、四台蜗轮丝杆升降机、联轴器和轴承；所述带制动电机的输出端经减速机和联轴器连接主换向器的输入端，主换向器的两个输出端分别经传动轴连接两个副换向器，每个副换向器再经相应传动轴和联轴器驱动位于同侧的两台蜗轮丝杆升降机，所述轴承支承相应轴段，四台蜗轮丝杆升降机的升降螺母分别与两个运动平台的四个承载接口形成竖向承载连接；

6、所述缓冲吸能装置包括两条相互独立的吸能支路：缓冲垫、缓冲承接托、液压缓冲器和缓冲底座构成竖向冲击吸能支路；18个设置于输送终端侧的缓冲器构成水平端部缓冲止停支路；

7、所述承接输送装置包括两台通过下部支座固定于地面的重载链式输送机、设置于两台重载链式输送机承载段上的承托架，以及分别设置于两条竖向冲击吸能支路下方、用于在承接位置举升并将投放物推出至输送承载位置的两台升降承接台；所述缓冲器设置在移动底架的端部输送终端侧；

8、所述液压锁定系统包括液压油源和十六套液压常开钳制器，所述液压油源包括油箱、油源电动机、液压泵、液压阀块和压力开关，液压阀块通过供回油管路与液压常开钳制器连接；

9、所述电气测控系统包括测控机柜以及设置于测控机柜内或与测控机柜连接的上位机、cpci主控计算机、故障安全plc、现场i/o模块、位置检测器、急停单元和程控电源系统。

10、进一步地，所述承载台架包括四个承载立柱和承载立柱顶部的两个长横梁和两个短横梁，每个承载立柱的下部设置与地基连接的柱脚，每个所述承载立柱内侧安装有一对直线导轨，每个直线导轨上设置有连接组件，该连接组件包括一个导向支撑件和两个液压常开钳制器，该连接组件在运动平台端部的连接孔内与其螺栓连接。

11、进一步地，所述四台蜗轮丝杆升降机分别设置在承载台架的四个角处。

12、进一步地，所述的每个直线导轨上的两个液压常开钳制器沿运动方向分别设置在导向支撑件的前、后两侧；运动平台升降时液压常开钳制器保持释放，运动平台到达试验位置并确认升降驱动制动后，液压常开钳制器受压夹持直线导轨，形成辅助抗窜动约束。

13、进一步地，所述油源电动机与液压泵为机械驱动连接，液压供回油路径为油箱经吸油管路连接液压泵，液压泵的压力油出口连接液压阀块，液压阀块再通过分区供油管路与各液压常开钳制器并联连接，各液压常开钳制器的回油经回油管路返回油箱，所述压力开关通过取压支路与待检测压力管路连通，其电信号经现场i/o模块送至故障安全plc，故障安全plc再经驱动、接触及保护元件控制油源电动机和液压阀块的电控元件。

14、进一步地，所述上位机与cpci主控计算机双向通信，所述cpci主控计算机连接程控电源系统和产品侧信号接口，并与旋转发射架进行指令及状态交互；所述位置检测器的到位信号、压力开关的压力阈值信号、制动反馈、输送反馈和急停状态经现场i/o模块送入故障安全plc，故障安全plc再经驱动、接触和保护元件控制带制动电机、液压阀块、承接输送执行机构及重载链式输送机；所述cpci主控计算机与故障安全plc双向通信，由cpci主控计算机提出旋转或投放请求，由故障安全plc依据运动平台到位、驱动制动、液压锁定、承接就位及急停状态及产品准备状态返回允许或禁止，后续投放还依据上一投放物是否已移出后续投放区域返回允许或禁止；所述急停单元另设独立安全回路，直接切断或约束关键执行机构的安全使能，并将急停状态送入故障安全plc。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、通过四根承载立柱、两根长横梁、两根短横梁形成的闭合承载框架、两个共基准运动平台以及由安装座和连接件共同形成的产品安装工装建立连续载荷路径，使待试旋转发射架重力、偏载弯矩、旋转载荷和投放反力能够传到地基，降低分散台架重复找正造成的安装误差。

17、2、通过一台带制动电机、一个主换向器、两个副换向器、传动轴系和四台蜗轮丝杆升降机构成共同机械分配链，并由分布式位置检测器检测各升降点的离散到位状态；故障安全plc在到位状态异常时停止驱动并保持制动，使重载和偏载升降具有机械同步约束和到位联锁。

18、3、通过丝杆传动链及带制动电机的制动器承担主要竖向载荷，通过设计配置的十六套ch65r-ea液压常开钳制器与tsx65-e滚柱直线导轨形成高位辅助抗窜动路径；液压钳制压力波动时，主要竖向载荷仍由丝杆传动链和驱动制动路径承担，从而降低投放扰动引起的间隙换向位移风险。

19、4、ch65r-ea液压常开钳制器、导向支承组件与tsx65-e滚柱直线导轨构成沿运动方向依次设置的前液压常开钳制器—导向支承组件—后液压常开钳制器同线装配关系，由导向支承组件承担运动导向，并由前、后液压常开钳制器在平台静止且驱动制动成立后形成辅助抗窜动约束；导轨截面、夹持部位、安装孔位和油口方向能够在设计及装配阶段进行校核。

20、5、通过设置于缓冲承接托上部投放物直接接触区域、由高阻尼垫体和低阻尼垫体组合构成的缓冲垫分散初始接触载荷，通过两组竖向缓冲装置中的四个液压缓冲器进行阻尼耗能，并通过缓冲底座限制结构行程；投放物完成竖向承接后由两台重载链式输送机移出后续投放区域，再由移动底架端部两排九列布置的十八件jhq-c-3聚氨酯缓冲器形成水平端部缓冲止停，使竖向承接吸能与水平转运终端防撞具有清楚的功能边界。

21、6、通过两台固定于地面的重载链式输送机、设置于其承载段的承托架、两台升降承接台以及设置端部jhq-c-3聚氨酯缓冲器的移动底架，分别完成承托、举升推出、输送和终端止停；投放结束后使移动底架等影响下降通道的可移动构件让出投放通道，减少更换整套台架和人员进入落区的操作。

22、7、通过上位机与cpci主控计算机形成产品测试主链，通过故障安全plc形成设备控制主链，通过硬接线安全回路形成独立保护层，使产品通信、试验流程和人员设备安全各自具有明确职责，同时能够按统一状态许可协同。

23、8、将运动平台及各升降点到位状态、驱动制动状态、钳制压力阈值、承接位置、产品供电与通信状态和急停状态作为首次旋转或投放的许可条件，并将上一投放物已移出后续投放区域作为后续投放的附加许可条件，使不满足条件的动作在指令下发前被阻止，而不是在发生异常后再依赖人员处置。

24、9、通过上位机对手动操作、自动流程、供电参数、通信参数、离散量、动作指令、到位状态、故障和报告进行统一管理，使每一次试验的输入、动作时间、状态变化和结果能够按照统一时间基准保存，便于复核、故障定位和交付验收。