本发明属于落震、抗坠毁试验技术领域，涉及一种无导轨式投放姿态控制装置和方法。
背景技术：
滑撬起落架落震及其他部件耐坠撞等垂向自由冲击试验，通常采用自由落体方式获取撞击速度，在试验件吊篮不同的重量、重心及坠落姿态角度下与地面发生自由冲击，冲击过程中试验件及吊篮仅承受地面的反作用力，考核试验件的缓冲及耐坠性能。试验件吊篮，以下简称吊篮，与试验件固定连接，用于模拟试验件所承载部位的重量、重心和转动惯量，并提供各类传感器和起吊点的安装接口。
目前，主要有两种控制试验件吊篮坠落姿态角的方式：全导轨式和半导轨式。
全导轨方式能够较为精准地保证坠落姿态，但在试验件坠撞过程中提供了多余的侧向和转动约束，一般只应用三点式起落架落震试验，无法满足自由落体坠撞试验边界条件。
半导轨方式是在试验件吊篮坠落过程中进行了姿态控制，在试验件即将坠地时脱离导轨，这种方式需要内外双层导轨来保证吊篮上下支撑点能够同时脱离，但在试验件发生向上变形或向上回弹时，导轨底部会干涉试验件变形，且吊篮也需要设计双层滑轮，结构复杂，无效重量多，不利于吊篮设计。
技术实现要素：
鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种无导轨式投放姿态控制方法，用于准确模拟落震、抗坠毁等垂向冲击试验中吊篮的投放姿态，并保证试验件在追撞变形过程中不受多余约束，与真实情况一致。
一种无导轨式投放姿态控制装置，包括吊篮和试验件，试验件安装于吊篮下方，所述装置还包括：双轴倾角传感器和悬吊点位置调节机构；
所述悬吊点位置调节机构安装在吊篮顶部，所述双轴倾角传感器安装于吊篮上，所述双轴倾角传感器安装方向与试验件水平面平行；
所述双轴倾角传感器用于实时检测试验件横向和纵向姿态角并通过悬吊点位置调节机构调节悬挂点从而将试验件横向和纵向姿态角调整至目标值。
进一步，所述悬吊点位置调节机构包括：吊环、横向滑块、纵向调节杆、两根横向调节杆和两个固定支座；
所述两个固定支座固定在吊篮上，所述两根横向调节杆设有外螺纹，所述两根横向调节杆一端通过螺纹安装在两个固定支座的螺纹孔内；
所述吊篮上设有横向滑槽，横向滑块设置在横向滑槽内并可沿横向滑槽滑动；
所述两根横向调节杆另一端与横向滑块连接；通过旋转所述横向调节杆调节横向滑块的横向位置；
所述横向滑块设有纵向滑槽，所述吊环安装在横向滑块的纵向滑槽内；所述纵向调节杆设有外螺纹，所述纵向调节杆穿过纵向滑槽一端的螺纹孔插入纵向滑槽内；通过旋转纵向调节杆调节吊环的纵向位置。
进一步，所述装置还包括轴向支撑套和固定螺母；
所述吊环下方安装轴向支撑套用于支撑横向滑块所承受的吊篮重力；所述固定螺母将吊环、横向滑块和轴向支撑套三者轴向固定。
进一步，所述吊环、横向滑块和轴向支撑套三者之间为小间隙配合，保证横向滑块在吊篮的横向滑槽内既能顺畅滑动，又无明显松动。
进一步，所述装置还包括滑块定位销；所述滑块定位销设置在横向滑块上，所述滑块定位销用于限制横向滑块相对于吊篮纵向运动，使吊挂点位置的横向和纵向调节的互不影响，调节过程更为简便。
进一步，所述横向滑块上下表面、吊篮的横向滑槽内表面以及轴向支撑套上表面均为光滑平面，保证吊挂点在起吊状态下根据实际能进行横向和纵向调节。
进一步，所述吊环上部设有吊耳，所述吊耳由光滑圆柱弯折而成(所述吊耳截面为圆形)，使吊耳与投放装置接触方式为点接触，进而提高悬吊姿态对吊挂点位置的敏感性和悬吊姿态调整精度，并最大程度减少投放瞬间对吊篮及试验件姿态的影响。
一种无导轨式投放姿态控制方法，所述方法通过上所述的装置实施，所述方法包括以下步骤：
步骤一：计算吊篮重心坐标g；
步骤二：根据试验件投放姿态角目标值θ和重心坐标g计算悬吊点位置坐标；
步骤三：按照计算出的悬吊点位置坐标悬挂吊篮；
步骤四：通过双轴倾角传感器测量试验件的悬吊姿态角的实际值θ'；
步骤五：根据悬吊姿态角实测值θ'与理论值θ的差值，通过悬吊点位置调节机构调节悬吊点位置直至悬吊姿态角实测值θ'调整至理论值θ一致。
本发明实现了无导轨方式控制投放姿态的要求，使滑撬起落架落震、抗坠毁等垂向自由冲击试验过程中试验件变形不受多余约束，与真实情况一致；投放姿态角控制精度高，达到了±0.05°；可两方向独立调节姿态角，姿态角实时显示，调整过程连续、简便；能对投放瞬间和坠落过程的姿态角数据进行监控，提高了试验数据的有效性和可追溯性。
附图说明
图1为一种无导轨式投放姿态控制方法原理图；
图2为一种无导轨式投放姿态控制装置示意图；
图3为悬吊点位置调节机构示意图；
图中，1-悬吊点位置调节机构；2-双轴倾角传感器；3-吊环；4-横向滑块；5-纵向调节杆；6-轴向支撑套；7-固定螺母；8-横向调节杆；9-固定支座；滑块10-定位销；11-吊篮；12-试验件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种无导轨式投放姿态控制装置，如图2所示，包括一套悬吊点位置调节机构1和一个双轴倾角传感器2。
一种无导轨式投放姿态控制方法，如图1所示，在试验方案设计时，确定试验件吊篮的重心坐标，根据悬吊点坐标与重心坐标关系确定悬吊点位置调节机构1在吊篮上的安装位置。在试验具体实施时，通过双轴倾角传感器2实时测量吊篮悬吊及投放过程中的姿态角，并通过悬吊点位置调节机构1连续调节吊篮的悬吊点的横向和纵向位置，进而调整吊篮的姿态角，直至双轴倾角传感器2测得的横向和纵向姿态角均能稳定满足试验要求再实施投放操作。在吊篮投放瞬间及坠落过程中，吊篮除重力外基本不受其他因素影响，吊篮姿态将继续保持原有状态，直至与地面发生碰撞，即悬吊姿态即为投放姿态。
悬吊姿态角θ定义为试验件12的水平面的偏转角，其控制方法为：在试验设计过程中，先通过设计软件或人工计算出吊篮11的重心坐标g，将试验件12以所要求的悬吊姿态摆放，则悬吊点d应在吊篮11的重心坐标g的正上方，以此确定悬吊点位置坐标。在实际悬吊过程中，通过双轴倾角传感器2测量悬吊姿态角的实际值θ'，根据实测值θ'与理论值θ的差值，利用调整悬吊点位置调节机构1调节悬吊点位置，进而使悬吊姿态角实测值θ'与目标值θ的差值满足精度要求。
悬吊点位置调节机构1，如图3所示，主要由吊环3、横向滑块4、横向调节杆8、纵向调节杆5、轴向支撑套6、固定螺母7、固定支座9和滑块定位销10组成。悬吊点位置调节机构1通过两个固定支座9固定在吊篮上部结构上，悬吊及投放装置通过抓钩吊环3对吊篮进行悬吊，吊环3安装在横向滑块4的纵向滑槽内，能且只能沿滑槽进行纵向滑动；吊环3下部安装有轴向支撑套6用于支撑横向滑块所承受的吊篮重力。固定螺母7将吊环3、横向滑块4和轴向支撑套6三者轴向约束，通过轴向支撑套6的长度公差保证三者轴向为小间隙配合，横向滑块4和轴向支撑套6选取摩擦系数较小的摩擦副，保证吊环3和轴向支撑套6相对于横向滑块4灵活且无松动地滑动。纵向调节杆5安装在横向滑块4一端的螺纹孔内，纵向调节杆5的一端卡在吊环3的槽内，通过转动纵向调节杆5的手柄可以带动吊环3沿横向滑块4的纵向滑槽滑动，进而实现悬吊点的纵向调节。滑块定位销10安装在横向滑块4上，用于保证横向滑块4只能沿吊篮11结构的横向滑槽进行横向滑动，两根横向调节杆8分别通过螺纹安装在两个固定支座9的螺纹孔内，横向调节杆8的一端卡在横向滑块4的槽内，同步旋转两根横向调节杆8可以带动横向滑块4和吊环3沿吊篮结构的横向滑槽滑动，进而实现悬吊点的纵向调节。
双轴倾角传感器2安装在吊篮的平面结构上，可以同时测量吊篮横向、纵向姿态角。测量精度为0.01°，测量范围0至±60°(规格可选)。
本发明的优点在于：
采用无导轨方式保证投放姿态，使滑撬起落架落震、抗坠毁等自由垂向冲击试验过程中试验件变形不受侧向、翻转等多余约束；
采用悬吊点位置调节机构可在吊篮悬吊状态下直接调整悬吊点位置，调整过程连续、简便；
采用悬吊点位置调节机构的横向调节杆和纵向调节杆可独立调节悬吊点横向、纵向位置，互不干涉，利于保证精度；
通过双轴倾角传感器实时测量横向和纵向两个方向姿态角的实际值，实现测量、调整同步进行；
采用双轴倾角传感器可实时测量投放瞬间及坠落过程中姿态角变化，提高了试验数据有效性和可追溯性。
1.一种无导轨式投放姿态控制装置，包括吊篮和试验件，试验件安装于吊篮下方，其特征在于：所述装置还包括：双轴倾角传感器和悬吊点位置调节机构；
所述悬吊点位置调节机构安装在吊篮顶部，所述双轴倾角传感器安装于吊篮上，所述双轴倾角传感器安装方向与试验件水平面平行；
所述双轴倾角传感器用于实时检测试验件横向和纵向姿态角并通过悬吊点位置调节机构调节悬挂点从而将试验件横向和纵向姿态角调整至目标值。
2.根据权利要求1所述的一种无导轨式投放姿态控制装置，其特征在于：所述悬吊点位置调节机构包括：吊环、横向滑块、纵向调节杆、两根横向调节杆和两个固定支座；
所述两个固定支座固定在吊篮上，所述两根横向调节杆设有外螺纹，所述两根横向调节杆一端通过螺纹安装在两个固定支座的螺纹孔内；
所述吊篮上设有横向滑槽，横向滑块设置在横向滑槽内并可沿横向滑槽滑动；
所述两根横向调节杆另一端与横向滑块连接；通过旋转所述横向调节杆调节横向滑块的横向位置；
所述横向滑块设有纵向滑槽，所述吊环安装在横向滑块的纵向滑槽内；所述纵向调节杆设有外螺纹，所述纵向调节杆穿过纵向滑槽一端的螺纹孔插入纵向滑槽内；通过旋转纵向调节杆调节吊环的纵向位置。
3.根据权利要求2所述的一种无导轨式投放姿态控制装置，其特征在于：
所述装置还包括轴向支撑套和固定螺母；
所述吊环下方安装轴向支撑套用于支撑横向滑块所承受的吊篮重力；所述固定螺母将吊环、横向滑块和轴向支撑套三者轴向固定。
4.根据权利要求3所述的一种无导轨式投放姿态控制装置，其特征在于：
所述吊环、横向滑块和轴向支撑套三者之间为小间隙配合。
5.根据权利要求2所述的一种无导轨式投放姿态控制装置，其特征在于：
所述装置还包括滑块定位销；所述滑块定位销设置在横向滑块上，所述滑块定位销用于限制横向滑块相对于吊篮纵向运动。
6.根据权利要求2所述的一种无导轨式投放姿态控制装置，其特征在于：
所述横向滑块上下表面、吊篮的横向滑槽内表面以及轴向支撑套上表面均为光滑平面。
7.根据权利要求2所述的一种无导轨式投放姿态控制装置，其特征在于：
所述吊环上部设有吊耳，所述吊耳由光滑圆柱弯折而成。
8.一种无导轨式投放姿态控制方法，所述方法通过权利要求1-7所述的装置实施，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤一：计算吊篮重心坐标g；
步骤二：根据试验件投放姿态角目标值θ和重心坐标g计算悬吊点位置坐标；
步骤三：按照计算出的悬吊点位置坐标悬挂吊篮；
步骤四：通过双轴倾角传感器测量试验件的悬吊姿态角的实际值θ'；
步骤五：根据悬吊姿态角实测值θ'与理论值θ的差值，通过悬吊点位置调节机构调节悬吊点位置直至悬吊姿态角实测值θ'调整至理论值θ一致。
技术总结