一种铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装

本发明属于载人航天工程空间站科学实验柜地面试验设备领域，具体地说是一种铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，为空间站科学实验舱内不同的科学实验柜提供地面力学环境试验支撑。

背景技术：

1、空间站是一个地球空间近地轨道长期运行的大型空间实验室系统，可实现多名航天员长期驻留，其科学实验舱体能够开展大规模的多学科领域的空间应用科学实验研究，而科学实验柜是在空间站的实验舱内进行这些科学应用任务的主要实验设施。每一类科学实验通过安装于实验舱内科学实验柜上的空间科学载荷设备为载体，提供严格标准的机、电、软、热、液、气和环境接口以及控制系统和信息管理等。

2、科学实验柜在发射过程中要经历严酷而复杂的力学环境，经历多个方向的振动耦合，因此在研制过程中的各个阶段，在地面进行模拟真实发射时的力学环境试验是必不可少的环节。在地面力学环境试验中，将实验柜借助力学试验工装真实模拟实验柜与空间站舱段的安装方式，并安装于振动台上进行正弦振动、随机振动等力学环境试验，来衡量实验柜的环境适应性，鉴定评估实验柜的设计质量，检验实验柜的工艺制造质量，保证实验柜的可靠性。为真实反映实验柜在一定输入条件下的力学反馈，并且兼顾各个实验柜的质量和振动台的承载能力，同时提高工装的利用效率，拆卸方便，要求工装具备足够的设计刚度、强度、阻尼，并满足传递特性好、波形不失真、横向振动小、真实模拟安装连接、接口面运动均匀等要求，这些条件对力学试验工装的设计提出了很高的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，以满足空间站科学实验柜地面力学环境试验要求。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明包括底部平板、前部支撑及后部支撑，其中前部支撑与后部支撑分别安装于底部平板上表面的两端，所述前部支撑及后部支撑均包括主立板、下安装板及侧板，所述下安装板的下表面与底部平板及振动台固接，所述下安装板的上表面分别设有主立板及对称位于主立板两侧的侧板，所述前部支撑及后部支撑的主立板上均固接有与科学实验柜上转接件对应的转接板，所述科学实验柜通过转接板与前部支撑、后部支撑转接安装。

4、其中：所述前部支撑的主立板为主立板a、下安装板为下安装板a、侧板为侧板a，所述主立板a朝向后部支撑的一面固接有转接板，所述主立板a背向后部支撑的一面设有加强筋，所述主立板a的顶部设有上加强板a。

5、所述前部支撑为铝合金一体铸造成型，所述主立板a及两侧的侧板a上均开设有减重孔a，所述主立板a上每个减重孔a背向后部支撑的一面四周均设有加强筋a。

6、所述上加强板a上开设有多个用于搬运前部支撑时提供吊环安装点的吊装孔a，所述主立板a上方的两侧均开设有角转件安装孔a，所述下安装板a上开设有振动台和底部平板安装孔a，所述振动台和底部平板安装孔a为可调节式的腰形孔。

7、所述后部支撑的主立板为主立板b、下安装板为下安装板b、侧板为侧板b，所述主立板b朝向前部支撑的一面固接有转接板，所述主立板b背向前部支撑的一面设有加强筋b，所述主立板b的顶部设有上加强板b。

8、所述后部支撑为铝合金一体铸造成型，所述主立板b及两侧的侧板b上均开设有减重孔b，所述主立板b上每个减重孔b背向前部支撑的一面四周均设有加强筋b。

9、所述上加强板b上开设有多个用于搬运后部支撑时提供吊环安装点的吊装孔b，所述主立板b上方的两侧均开设有角转件安装孔b，所述主立板b下方的两侧均开设有可调节角转接板安装孔，所述下安装板b上开设有振动台和底部平板安装孔b，所述振动台和底部平板安装孔b为非可调节式的圆孔。

10、所述底部平板为方形板，中间开设有减重孔c，所述底部平板上分别开设有吊装孔c、用于与振动台台面相连的与振动台安装孔、与振动台和前部支撑或后部支撑的安装孔；所述底部平板分别与前部支撑、后部支撑及振动台相连，形成一个结构整体。

11、所述转接板分为左上角转接板、右上角转接板、左下角转接板、右下角转接板、左后角转接板及右后角转接板，所述左上角转接板及右上角转接板分别连接于前部支撑的主立板上部的两侧，所述左下角转接板及右下角转接板分别连接于后部支撑的主立板上部的两侧，所述左后角转接板及右后角转接板分别连接于后部支撑的主立板下部的两侧。

12、所述转接板为方形板，各所述转接板上分别开设有用于与前部支撑或后部支撑连接的固定孔a及用于与科学实验柜连接的固定孔b。

13、本发明的优点与积极效果为：

14、1.本发明能够反映出科学实验柜安装于空间站舱段中界面的力学特性，从而衡量实验柜的环境适应性，鉴定评估实验柜的设计质量，检验产品的工艺制造质量，保证产品的可靠性，有效地避免在发射过程中由于结构和连接等问题造成载荷和舱段的不良影响，具有结构强度高、刚度质量比大、传递特性好、可重复使用、实用性强等突出特点。

15、2.本发明计成分体式可调整的u形结构形式，以适应各个科学实验柜不同的包络尺寸、结构、质量和安装接口要求，相比于整体式工装具有安装拆卸方便，适应性好，实用性强等特点；分体式工装可按照不同量级的试验输入条件，可进行x向、y向和z向的正弦振动、随机振动、扫频振动和定频振动等多种力学试验。

16、3.本发明的前部支撑和后部支撑采用整体铸造结构，并布置了加强筋结构，非安装接口不加工，相比于螺接和焊接工装，有效增加增强了工装的刚度和阻尼，保证工装具有较高的基频，并且在试验频带内传递特性共振峰数目满足许用值，横向振动小，与试验件接口面运动均匀，满足试验要求。

技术特征：

1.一种铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，其特征在于：包括底部平板(11)、前部支撑(12)及后部支撑(13)，其中前部支撑(12)与后部支撑(13)分别安装于底部平板(11)上表面的两端，所述前部支撑(12)及后部支撑(13)均包括主立板、下安装板及侧板，所述下安装板的下表面与底部平板(11)及振动台(3)固接，所述下安装板的上表面分别设有主立板及对称位于主立板两侧的侧板，所述前部支撑(12)及后部支撑(13)的主立板上均固接有与科学实验柜(2)上转接件对应的转接板，所述科学实验柜(2)通过转接板与前部支撑(12)、后部支撑(13)转接安装。

2.根据权利要求1所述的铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，其特征在于：所述前部支撑(12)的主立板为主立板a(128)、下安装板为下安装板a(127)、侧板为侧板a(129)，所述主立板a(128)朝向后部支撑(13)的一面固接有转接板，所述主立板a(128)背向后部支撑(13)的一面设有加强筋(125)，所述主立板a(128)的顶部设有上加强板a(126)。

3.根据权利要求2所述的铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，其特征在于：所述前部支撑(12)为铝合金一体铸造成型，所述主立板a(128)及两侧的侧板a(129)上均开设有减重孔a(122)，所述主立板a(128)上每个减重孔a(122)背向后部支撑(13)的一面四周均设有加强筋a(125)。

4.根据权利要求2所述的铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，其特征在于：所述上加强板a(126)上开设有多个用于搬运前部支撑(12)时提供吊环安装点的吊装孔a(121)，所述主立板a(128)上方的两侧均开设有角转件安装孔a(124)，所述下安装板a(127)上开设有振动台和底部平板安装孔a(123)，所述振动台和底部平板安装孔a(123)为可调节式的腰形孔。

5.根据权利要求1所述的铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，其特征在于：所述后部支撑(13)的主立板为主立板b(138)、下安装板为下安装板b(137)、侧板为侧板b(139)，所述主立板b(138)朝向前部支撑(12)的一面固接有转接板，所述主立板b(138)背向前部支撑(12)的一面设有加强筋b(135)，所述主立板b(138)的顶部设有上加强板b(130)。

6.根据权利要求5所述的铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，其特征在于：所述后部支撑为铝合金一体铸造成型，所述主立板b(138)及两侧的侧板b(139)上均开设有减重孔b(132)，所述主立板b(138)上每个减重孔b(132)背向前部支撑(12)的一面四周均设有加强筋b(135)。

7.根据权利要求5所述的铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，其特征在于：所述上加强板b(130)上开设有多个用于搬运后部支撑(13)时提供吊环安装点的吊装孔b(131)，所述主立板b(138)上方的两侧均开设有角转件安装孔b(134)，所述主立板b(138)下方的两侧均开设有可调节角转接板安装孔(136)，所述下安装板b(137)上开设有振动台和底部平板安装孔b(133)，所述振动台和底部平板安装孔b(133)为非可调节式的圆孔。

8.根据权利要求1所述的铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，其特征在于：所述底部平板(11)为方形板，中间开设有减重孔c(114)，所述底部平板(11)上分别开设有吊装孔c(111)、用于与振动台(3)台面相连的与振动台安装孔(112)、与振动台和前部支撑或后部支撑的安装孔(113)；所述底部平板(11)分别与前部支撑(12)、后部支撑(13)及振动台(3)相连，形成一个结构整体。

9.根据权利要求1所述的铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，其特征在于：所述转接板分为左上角转接板(14)、右上角转接板(15)、左下角转接板(16)、右下角转接板(17)、左后角转接板(18)及右后角转接板(19)，所述左上角转接板(14)及右上角转接板(15)分别连接于前部支撑(12)的主立板上部的两侧，所述左下角转接板(16)及右下角转接板(17)分别连接于后部支撑(13)的主立板上部的两侧，所述左后角转接板(18)及右后角转接板(19)分别连接于后部支撑(13)的主立板下部的两侧。

10.根据权利要求1所述的铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，其特征在于：所述转接板为方形板，各所述转接板上分别开设有用于与前部支撑(12)或后部支撑(13)连接的固定孔a及用于与科学实验柜(2)连接的固定孔b。

技术总结
本发明属于载人航天工程空间站科学实验柜地面试验设备领域，具体地说是一种铸造分体式空间站科学实验柜力学试验工装，底部平板、前部支撑和后部支撑为主要承载、振动传递结构，并提供与振动台水平滑台和垂直转接台的连接接口，角转接板与实验柜的对应六角转接件组合，可以实现实验柜与前部支撑、后部支撑的转接安装。前部支撑和后部支撑为铸造铝合金结构，根据多伦迭代结构优化分析，设有多个加强筋、减重孔和吊装孔，并对安装孔和安装连接面进行精加工。本发明结构强度高、刚度质量比大，试验频带内传递特性共振峰数目满足许用值、横向运动小，与试验件接口面运动均匀，长时间放置和使用过程中不易变形，结构和操作简单，可多次重复使用。

技术研发人员：王铁军,刘晓源,孙华强,骆海涛,田远征,韩洪业,路达,肖磊,金博丕,杨帆
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15