一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法与流程

本发明属于气模，尤其涉及一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法。

背景技术：

1、由于北方地区出现10年未见的强降雪现象，某型气棚单根气柱表面附着大量积雪，自身重量大于气柱内部工作压力，导致气柱自身刚度不足而产生的压溃现象。

2、该气柱工作压力依据设计技术条件及近十年降雪量数据统计设置，存在以下问题：

3、①该产品在设计研发阶段依据近十年内降雪量为设计技术指标，没有准确评估暴雪天气对气柱的影响程度。因强降雪导致气棚自身重量急剧增加，实际载荷大于设计预估值，预设工作压力与实际工作不匹配，引起的气柱压溃或破坏现象。

4、②工作压力没有根据一年四季温度及雨雪天气等气象条件，设置夏冬两季两种不同工作的模式。

技术实现思路

1、发明目的

2、针对现有气柱的上述问题，本发明提供了一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法。

3、发明技术解决方案

4、一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，该方法先将气柱固定，在气柱表面均匀分布若干个挂点，向气柱充气使气柱的工作压力为预设工作压力范围下限，在每个挂点上悬挂载荷，待载荷悬挂完后，向气柱内充气，逐级增加工作压力；每次调整工作压力后测量并记录位于中间的挂点(如挂点数量为奇数，则测量最中间一个挂点，若挂点数量为偶数个，则测量最中间两个挂点)距地面高度并分析，找出中间的挂点线性变化区间，即为理想工作压力范围。

5、优选的，悬挂载荷时从中间向两边悬挂。

6、优选的，气柱表面设置若干测压嘴，测压嘴用于实时监测气柱内部压力变化。

7、优选的，通过plc系统控制风机对气柱进行充气。

8、优选的，接通过接近开关采集风机转速，将风机转速转换为对应的脉冲信号传给plc控制器。

9、优选的，悬挂载荷前根据气柱技术条件及雪载荷量分析换算载荷，设计每个挂点的试验载荷。

10、优选的，若在工作压力范围下限时，气柱上悬挂载荷后，气柱出现明显压溃现象，则提高气柱工作压力范围上、下限后，在气柱上重新悬挂载荷并进行后续试验，直至找到理想工作压力范围为止。

11、优选的，分析的方法为：将对多组试验数据绘制成折线图并分析最中间挂点距地面高度变化趋势，根据多组试验数据线性交叉范围，找出该载荷下理想工作压力范围，试验数据为工作压力和相应工作压力下最中间挂点距地面高度。

12、优选的，待预设工作压力范围试验完成后进行高压重载试验。高压重载试验：基于产品设计技术要求为依据，为产品理想工作压力及载荷试验测试后的补充试验，提高产品正常工作承受的压力和载荷，该试验主要验证理想压力及载荷设计的安全可靠性。

13、优选的，设计每个挂点的试验载荷的过程包括如下步骤：

14、(1)以充气棚库的棚库本体跨宽为x轴，跨宽中点为原点o，拱高为y轴，棚库长度方向为z轴建立坐标系，得出该充气棚库气动形式的基本方程：

15、x2+(y+a)2＝r2

16、y＝r-a，x＝0

17、

18、(2)计算充气棚库的棚库本体的投影面积st：

19、

20、其中，l为棚库本体跨宽，r为棚库本体拱半径；δr为气柱半径；

21、(3)计算充气棚库的棚库本体投影面垂直方向上的雪荷载标准值sk：

22、sk＝μrs0

23、其中，μr为屋面积雪分布系数，s0为基本雪压；

24、(4)充气式棚库的投影面雪载荷为fx；每个气柱的投影面雪载荷为fx1，fx1均匀分布在n个挂点上，每个挂点载荷为fx2。

25、fx＝skst

26、

27、本发明的优点：

28、1)真实模拟气柱工作状态

29、本方法模拟气柱工作时工作压力及承受载荷，能够真实准确反映气柱工作状态，保证后续试验真实、有效及可靠性。

30、2)定量测试及分析

31、采用控制变量法保证单一变量原则，定量测试并记录试验数据，对试验数据进行整理、绘制成折线图，观察分析折线图趋势找出线性变化范围。

32、3)极限压力测试

33、在工作压力试验的基础上增加极限压力试验，通过极限压力试验测试，验证工作压力范围选定准确及可靠性。

34、4)试验方法科学有效性

35、该试验采用控制变量、定量分析等方法，现场真实数据为试验基础，提高产品工作质量，为气模类产品提供了一种科学理想的试验方法。

技术特征：

1.一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，其特征在于，该方法先将气柱固定，在气柱表面均匀分布若干个挂点，向气柱充气使气柱的工作压力为预设工作压力范围下限，在每个挂点上悬挂载荷，待载荷悬挂完后，向气柱内充气，逐级增加工作压力；每次调整工作压力后测量并记录位于中间的挂点距地面高度并分析，找出中间的挂点线性变化区间，即为理想工作压力范围。

2.如权利要求1所述的一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，其特征在于，悬挂载荷时从中间向两边悬挂。

3.如权利要求1所述的一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，其特征在于，气柱表面设置若干测压嘴，测压嘴用于实时监测气柱内部压力变化。

4.如权利要求1所述的一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，其特征在于，通过plc系统控制风机对气柱进行充气。

5.如权利要求4所述的一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，其特征在于，接通过接近开关采集风机转速，将风机转速转换为对应的脉冲信号传给plc控制器。

6.如权利要求1所述的一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，其特征在于，悬挂载荷前根据气柱技术条件及雪载荷量分析换算载荷，设计每个挂点的试验载荷。

7.如权利要求6所述的一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，其特征在于，若在工作压力范围下限时，气柱上悬挂载荷后，气柱出现明显压溃现象，则提高气柱工作压力范围上、下限后，在气柱上重新悬挂载荷并进行后续试验，直至找到理想工作压力范围为止。

8.如权利要求1所述的一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，其特征在于，分析的方法为：将对多组试验数据绘制成折线图并分析最中间挂点距地面高度变化趋势，根据多组试验数据线性交叉范围，找出该载荷下理想工作压力范围，试验数据为工作压力和相应工作压力下最中间挂点距地面高度。

9.如权利要求1所述的一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，其特征在于，待预设工作压力范围试验完成后进行高压重载试验。

10.如权利要求6所述的一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，其特征在于，设计每个挂点的试验载荷的过程包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种探索高压重载下气柱理想工作压力范围的试验方法，该方法先将气柱固定，在气柱表面均匀分布若干个挂点，向气柱充气使气柱的工作压力为预设工作压力范围下限，在每个挂点上悬挂载荷，待载荷悬挂完后，向气柱内充气，逐级增加工作压力；每次调整工作压力后测量并记录位于中间的挂点距地面高度并分析，找出中间的挂点线性变化区间，即为理想工作压力范围。本方法模拟气柱工作时工作压力及承受载荷，能够真实准确反映气柱工作状态，保证后续试验真实、有效及可靠性。

技术研发人员：陈韬略,刘函,龚远虎,刘平平,李雁,王显达,杨荣成,赵镭鸣
受保护的技术使用者：中国特种飞行器研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10