高耸多塔连体式大型悬吊试验设备支撑平台的制作方法

本实用新型涉及大型悬吊试验设备支撑技术领域，具体是一种高耸多塔连体式大型悬吊试验设备支撑平台。

背景技术：

火星低重力模拟试验平台的功能是在其工作空间内提供火星表面的模拟重力环境，为完成火星探测器的悬停、避障、缓速下降段地面验证试验和投放试验提供设备保障。目前国外仅美国进行了空间探测器试验的试验架建设，但试验要求与我国不同，无法参考。我国在进行月球着陆器的地面试验时进行过月球着陆试验架的研究和建设，但由于月球着陆试验的模拟重力环境，试验空间要求及试验随动机构的受力需求和精度与火星探测器的着陆试验均有较大不同，无法直接借用。需研制满足火星探测器随动跟踪控制试验要求，能为火星探测器着陆试验搭建足够大的试验空间的试验支撑平台结构。目前国内外提供悬吊作用的大型支撑结构，一般工作空间范围较小，高度和跨度均较小，且其变形控制精度要求也不高，无法满足火星探测器地面验证试验工艺要求。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的在于为火星探测器试验搭建出足够大的运行空间，为完成火星探测器的地面验证试验提供设备保障，且能够满足各项刚度指标从而满足试验精度要求，确保在试验工况下平台的水平位移满足设计要求。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种高耸多塔连体式大型悬吊试验设备支撑平台，由基础、桁架塔柱、顶部悬挑桁架梁以及外环桁架、内环桁架构成，其中，

桁架塔柱设置有多根，多根桁架塔柱在平面上以整体呈圆形固定在基础上；

顶部悬挑桁架梁设置有多根，每根顶部悬挑桁架梁自一根桁架塔柱的顶端向圆心延伸形成悬挑结构；

外环桁架为连接相邻两根桁架塔柱顶端的连梁构成的环形桁架支撑结构；

内环桁架为连接相邻两根顶部悬挑桁架梁悬挑端的连梁构成的环形桁架支撑结构；

外环桁架和内环桁架将桁架塔柱及顶部悬挑桁架梁连接固定，形成内部大空间、无遮挡的稳定支撑平台。

作为一种具体改进，所述桁架塔柱为钢管混凝土桁架结构，顶部悬挑桁架梁以及外环桁架、内环桁架均为钢管桁架结构。

作为一种具体改进，所述桁架塔柱的竖杆钢管内部填充c40自密实混凝土，横杆钢管、斜杆钢管为空心钢管。

作为一种具体改进，其中一根桁架塔柱的高度高出支撑平台顶部平面70-80m，作为投放塔。

作为一种具体改进，所述桁架塔柱横截面为矩形，并由底部向顶部渐缩，底部矩形长18m，宽12m，顶部矩形长12m，宽12m。

作为一种具体改进，所述顶部悬挑桁架梁横截面为矩形，并由固定端向自由端渐缩，固定端矩形宽12m，高14m，自由端矩形宽9m，高7m。

作为一种具体改进，所述顶部悬挑桁架梁的底部与桁架塔柱之间设置有桁架斜撑。

作为一种具体改进，所述顶部悬挑桁架梁的自由端设置有拉索吊点，作为试验随动装置的悬吊支撑结构。

作为一种具体改进，多根桁架塔柱在平面上形成的圆形半径不小于58米。

作为一种具体改进，所述桁架塔柱高140-150m，桁架塔柱设置五、六或八根，在圆周上均匀布置。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：本实用新型的支撑平台能够为探测器试验搭建出足够大的运行空间，为完成火星探测器的地面验证试验提供设备保障，且能够满足各项刚度指标从而满足试验精度要求，确保在试验工况下平台的水平位移满足设计要求，满足了探测器实施各项地面试验时对整个支撑平台各个方向及局部变形的严格要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内。

图1为本实用新型一种实施方式的支撑平台顶部平面布置图；

图2为本实用新型一种实施方式的支撑平台立面布置图一；

图3为本实用新型一种实施方式的支撑平台立面布置图二；

图4为本实用新型一种实施方式的支撑平台立体结构示意图；

图5为本实用新型一种实施方式的桁架塔柱局部结构示意图；

图6为本实用新型一种实施方式的支撑平台顶部悬挑桁架梁立面布置图；

图7为本实用新型一种实施方式的支撑平台桁架塔柱平面布置图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型实施例作进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

需要理解的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参照附图对本实用新型的技术方案进行具体阐述。

参见图1-4，一种高耸多塔连体式大型悬吊试验设备支撑平台，由基础(图中未示出)、桁架塔柱1、顶部悬挑桁架梁2以及外环桁架3、内环桁架4构成，其中，

桁架塔柱1设置有多根，多根桁架塔柱在平面上以整体呈圆形固定在基础上；

顶部悬挑桁架梁2设置有多根，每根顶部悬挑桁架梁自一根桁架塔柱的顶端向圆心延伸形成悬挑结构；

外环桁架3为连接相邻两根桁架塔柱1顶端的连梁构成的环形桁架支撑结构；

内环桁架4为连接相邻两根顶部悬挑桁架梁2悬挑端的连梁构成的环形桁架支撑结构；

外环桁架和内环桁架将桁架塔柱1及顶部悬挑桁架梁2连接固定，形成内部大空间、无遮挡的稳定支撑平台。

借助本实用新型的支撑平台，能够为探测器试验搭建出足够大的运行空间，为完成火星探测器的地面验证试验提供设备保障，且能够满足各项刚度指标从而满足试验精度要求，确保在试验工况下平台的水平位移满足设计要求。

具体的，本实用新型的基础为钻孔灌注桩基础结合钢筋混凝土承台，桩径1m，桩长约16m，桩身混凝土强度等级不低于c35，以确保能够提供足够的竖向承载力。多根桁架塔柱1通过多根m72锚栓固定在基础上。

本实用新型中，桁架塔柱1为钢管混凝土桁架结构，钢管混凝土桁架结构能够提供较高的抗压、抗拉以及抗弯和抗剪强度，满足竖向和横向的受力要求。

顶部悬挑桁架梁2以及外环桁架3、内环桁架4均为钢管桁架结构，钢管桁架结构既能够承载力的要求，又具有重量轻的特点，能够减轻结构自重。

参见图5，本实用新型中，桁架塔柱1下部的竖杆钢管101为φ680x22mm，上部的竖杆钢管101为φ630x22mm，内部浇筑c40自密实混凝土102，横杆钢管103主要为φ325x12mm，斜杆钢管104主要为φ325x12mm、φ299x12mm。

顶部悬挑桁架梁2以及外环桁架3、内环桁架4主要杆件为φ325x12mm、φ299x12mm、φ273x12mm、φ245x12mm、φ219x12mm。

本实用新型中，在多根桁架塔柱1的其中一根桁架塔柱的高度设计为高出支撑平台顶部平面70-80m，作为投放塔5，以满足探测器的投放试验要求。

本实用新型中，桁架塔柱1横截面为矩形，为了提高其整体稳定性，桁架塔柱1由底部向顶部渐缩；底部矩形长18m，宽12m，顶部矩形长12m，宽12m。

参见图6，本实用新型中，顶部悬挑桁架梁2横截面为矩形，为了在确保梁的支撑强度前提下尽可能降低悬臂端自重，顶部悬挑桁架梁2由固定端向自由端渐缩，固定端矩形宽12m，高14m，自由端矩形宽9m，高7m。

参见图6，本实用新型中，顶部悬挑桁架梁2的底部与桁架塔柱1之间设置有桁架斜撑6，以提升悬臂支撑强度和稳定性。

参见图6，本实用新型中，顶部悬挑桁架梁2的自由端设置有拉索吊点7，作为试验随动装置的悬吊支撑结构。

参见图7，多根桁架塔柱1在平面上所围成的圆形半径不小于58米，以能够为探测器试验搭建出足够大的运行空间。

本实用新型中，桁架塔柱1高140-150m，在平面上设置五、六或八根，在圆周上均匀布置。桁架塔柱1的数量由计算确定，主要控制因素是中间试验区域应当空旷无遮挡，以及满足工艺对结构变形控制的要求。桁架塔柱少顶部连接桁架的跨度大，且整体的刚度小，变形控制无法满足工艺要求，本实用新型优选6根桁架塔柱。

本实用新型以多个圆形布置的钢管混凝土桁架塔柱作为竖向承载构件，各桁架塔柱顶部分别向内悬挑桁架，作为试验随动装置的悬吊支撑结构，并通过桁架塔柱间联系的外环桁架以及悬挑端部间联系的内环桁架将其连接成整体，形成顶部支撑平台，其中一个桁架塔柱高出顶部支撑平台作为投放塔，以满足探测器的投放试验要求。各个桁架塔柱通过基础与大地刚性连接，共同组成支撑结构体系。结构体系的布置满足试验的有效内部空间需求，在试验空间内无遮挡。

桁架塔柱、顶部悬挑桁架梁以及内、外环桁架的形式、尺寸及材料与高度、跨度、荷载等有关；桁架塔柱基础形式由地质条件、上部结构荷载决定。该支撑平台结构体系采用高耸多塔连体式结构形式，各个塔柱将顶部桁架传来的各种载荷传递到基础；悬挑桁架为试验随动结构提供吊点并将其所受荷载传递到相应塔柱上，内环及外环桁架将各个塔柱及顶部悬挑桁架梁连接起来形成空间稳定结构体系。

实施例：

本实用新型在某试验场得到了应用。火星着陆试验架系统是火星探测工程的核心设施，其功能是在其试验空间内提供火星表面的模拟重力环境，为完成火星探测器的悬停、避障、缓速下降段地面验证试验和投放试验提供设备保障。

采用本实用新型的高耸多塔连体式支撑平台作为火星着陆试验架。结合图7，六个钢管混凝土桁架塔柱为竖向承载构件，除投放塔塔柱高217m外，其余塔柱高均为140m。塔柱结构底部平面尺寸18mx12m，非投放塔沿高度线性逐渐收进，140米高塔顶平面尺寸12mx9m；投放塔0～140米平面尺寸18mx12m，140～217米平面尺寸12mx12m，每个桁架塔柱由六个主管通过k型支撑相互焊接组成，主管截面为和两种，k型支撑横杆截面和两种，斜杆三种。外环桁架截面尺寸7.8x7m，内环桁架截面尺寸6.4x7m，悬挑桁架悬挑长度28.8m，截面尺寸近端12x14m，远端9x7m。桁架主要杆件主要受力构件材料强度等级为q345，密度7850kg/m3，弹性模量2.1×1011pa，在桁架塔柱主杆(竖杆)内用c40混凝土填实。六个桁架塔柱均匀分布在直径116米的圆周上，整个支撑结构体系形成的有效试验空间不小于70m(长)×70m(宽)×90m(试验净高)，且能够满足试验精度要求，试验工况下支撑平台的水平位移不超过10mm，整体造型实用、简洁、美观，能够满足火星着陆试验模拟需求。

至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本实用新型的示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍然可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。