技术领域
[0001] 本
发明属于机械测试装备技术领域，具体涉及一种智能弹飞行姿态模拟测试工装。
背景技术
[0002] 智能弹如火箭弹、炮弹等，在发射后至击中目标的过程中，一直处于在空中飞行的状态。在飞行过程中，智能弹不但高速向前飞行，而且还会高速自转。现有的测试方式，主要是利用实弹进行飞行测试，并利用高速摄像机等设备采集飞行数据。然而，利用实弹进行飞行测试，一是
费用昂贵，二是很多情况下受场地限制无法实施，并且实弹飞行测试
保密性差。
发明内容
[0003] 本发明提供一种智能弹飞行姿态模拟测试工装，在室内模拟智能弹飞行的飞行状态，进而测量智能弹的飞行状态数据。
[0004] 本发明的技术方案如下：一种智能弹飞行姿态模拟测试工装，由从下往上依次设置的
水平
支撑机构、
旋转机构和模拟测试机构构成，其中：所述旋转机构与水平支撑机构固定连接，模拟测试机构与旋转机构固定连接，并在旋转机构的驱动下转动；
[0005] 所述水平支撑机构包括底座和水准仪，其中：底座上沿周向均布有至少三个竖向调节支撑体，并通过所有的竖向调节支撑体支撑在地面上；每一个所述竖向调节支撑体均包括
螺纹套和螺杆，其中螺纹套与底座固定连接，螺纹套
螺纹连接有一根螺杆，转动该螺杆驱动所述底座上升或者下降；所述水准仪安装在底座上，该水准仪用于测量底座是否水平；
[0006] 所述旋转机构包括同轴布设的轴套和空心一轴，其
中轴套的中轴线竖直，该轴套的底部与所述底座固定连接；所述轴套的中心孔为上大下小的多段式台阶孔，所述空心一轴位于轴套中心的多段式台阶孔中，且所述轴套与空心一轴转动连接；所述轴套上沿径向开设有螺纹紧定孔，所述空心一轴的外壁沿周向开有一圈凹槽，所述螺纹紧定孔贯通至所述凹槽，该螺纹紧定孔内旋拧有
锁紧螺钉，所述锁紧螺钉能够与凹槽的槽底
接触，并通过锁紧螺钉限制空心一轴转动；
[0007] 所述模拟测试机构包括
基板、主动组合体和随动组合体，其中基板的中部与所述空心一轴的上端固定连接，实现基板跟随空心一轴做同步回转；所述轴套的外壁沿周向设有一圈
角度刻度，基板上固定安装有指示箭头牌，所述角度刻度与所述指示箭头牌匹配，通过该指示箭头牌指示的角度刻度
位置，实现读取基板绕轴套旋转的角度值；所述基板上设有主动组合体和随动组合体，所述主动组合体和随动组合体位于旋转机构的相对侧；
[0008] 所述主动组合体包括
电机、
编码器、
齿轮副、第一
传动轴以及第一
轴承座，其中电机通过电机V型座固定安装在基板上，所述第一轴承座与所述
基座固定连接；所述第一传动轴水平设置，并且该第一传动轴通过两端的轴承与所述第一轴承座转动连接；所述第一传动轴和所述电机的
输出轴通过齿轮副连接，实现电机通过齿轮副驱动第一传动轴旋转；所述第一传动轴靠近电机的一端与所述编码器同轴连接，实现编码器测量所述第一传动轴的转速；
[0009] 所述随动组合体包括第二轴承座、滑槽板以及第二传动轴；所述滑槽板固定安装在所述基板上，所述滑槽板上开设有滑槽，该滑槽的长方向平行于第一传动轴的轴向；所述第二轴承座通过所述滑槽与滑槽板滑动配合，实现第二轴承座沿滑槽的长方向水平往复滑动，并由滑槽板实现第一轴承座与第二轴承座的同轴
定位；所述第二轴承座的底部设有固定
螺栓，通过固定螺栓实现第二轴承座与基板之间固定连接，且第二轴承座的顶部设有指北仪；所述第二传动轴两端分别通过轴承与所述第二轴承座转动连接，且第二传动轴与所述第一传动轴同轴线设置；所述第二传动轴沿轴向开设有阶梯测试孔，该阶梯测试孔贯穿所述第二传动轴的两端；所述阶梯测试孔远离第一传动轴的孔段内壁沿轴向设置有滑环，所述第二轴承座远离第一传动轴的一侧可拆卸连接有压线条，该压线条用于固定束缚测试
线束；
[0010] 所述第一传动轴靠近第二传动轴的一端设有第一转接头，第二传动轴靠近第一传动轴的一端设有第二转接头，第一、二转接头同轴设置，且第一、二转接头之间夹紧待测试的智能弹。
[0011] 进一步：所述电机外部套装有用于屏蔽电
磁场的电机外套筒，该电机外套筒通过电机V型座固定安装在基板上，且所述电机的输出轴延伸至电机外套筒外部，并与齿轮副连接；
[0012] 所述水平支撑机构、旋转机构和模拟测试机构中除开电机、电机外套筒、水准仪、编码器和指北仪以外，其他部件均采用
铜或者
铝制成。
[0013] 进一步：所述第一传动轴通过第一转接头安装夹紧件，所述第二传动轴通过第二转接头安装夹紧件；所述第一转接头与第二转接头均与所述夹紧件可拆卸式固定连接；所述第一转接头同轴固定套装在第一传动轴上，所述第二转接头同轴套装在第二传动轴的外部；
[0014] 所述第二转接头与第二传动轴滑动配合；所述第二传动轴与第二转接头滑动配合的接触面上开设有
键槽，该键槽的长方向与第二传动轴的轴向平行；所述键槽内匹配有定位键，所述定位键可沿所述键槽的长方向滑动；所述定位键与第二转接头固定连接，定位键远离第二转接头的一端固定连接有卡箍，该卡箍与所述第二传动轴可拆卸式固定连接，通过卡箍实现固定第二转接头与第二传动轴之间的相对位置。
[0015] 进一步：每一个所述竖向调节支撑体还包括有脚垫和
挡板；所述脚垫上小下大，该脚垫的顶部开设有一个上大下小的圆锥形腔体；所述螺杆的下端沿轴向凸出有一个球形部，且该球形部的外表面与该圆锥形腔体的腔面贴合；所述挡板为一个可拆卸的组合结构，该挡板的中部开有一个限位孔，该限位孔的孔壁与螺杆的外表面转动贴合；所述挡板的边缘向下凸出有凸缘，该凸缘的内
侧壁与脚垫的上部外壁转动贴合；所述凸缘上设有螺纹固定孔，该螺纹固定孔内旋拧有螺钉。
[0016] 进一步：所述空心一轴与所述轴套之间同轴设有空心二轴，其中空心二轴与轴套固定，该空心二轴同时与空心一轴转动配合。
[0017] 进一步：所述指北仪为地质罗盘或指北针。
[0018] 本方案的有益效果：
[0019] 1、本发明在地面试验室使用，不需要发射实弹即可进行测试，成本大幅降低，同时测试不受场地限制，保密性也大幅提高；
[0020] 2、本测试工装的模拟测试机构夹紧待测试的智能弹，并能带动智能弹高速旋转，且旋转机构能够驱动模拟测试机构周向转动一定的角度，这样就能模拟智能弹在飞行状态下的飞行参数，并且飞行参数由各类测试元器件采集，并将采集的数据通过滑环传递至电脑进行分析；
[0021] 3、由于电机高速旋转会产生磁场，相对于地球磁场而言，该磁场时磁干扰；本工装使用软磁
合金材料，对电机进行完全包裹，从而对电机进行了
电磁屏蔽；同时所述水平支撑机构、旋转机构和模拟测试机构采用铜或者铝制成，而铜或者铝的磁导性较差，不易被磁化而产生磁干扰，这两个技术手段有机结合，避免本工装产生的磁场对被测产品磁
传感器敏感性、因地球磁场变化而造成的影响，从而保证测试
精度；
[0022] 4、空心一轴与轴套之间通过空心二轴进行连接过渡，利用空心二轴作为磨损件，降低测试成本；
[0023] 5、第一转接头和第二转接头，可以根据不同的智能弹进行更换，并且第二转接头沿轴向滑动实现第一转接头和第二转接头之间的距离可调，适应不同的智能弹；
[0024] 综上所述，相比
现有技术，本方案中的测试工装，不但能够完成对智能弹以及飞弹等的飞行状态数据测试，尤其是在地面实验室中完成，不但操作和调整均方便，而且精准度非常高，保密性好，该测试工装以及相应的测试方法可供同行业借鉴和参考。
附图说明
[0025] 图1为本发明的轴测图；
[0026] 图2为本发明的主视图；
[0027] 图3为图2的俯视图；
[0028] 图4为图2的剖视图；
[0029] 图5为图2的仰视图；
[0030] 图6为图2中竖向调节支撑体的内部结构示意图。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图和
实施例对本发明作进一步说明：
[0032] 如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明公开的一种智能弹飞行姿态模拟测试工装，包括水平设置的底座33，底座33上设有三个竖向调节支撑体，三个竖向调节支撑体沿平面周向在底座33上均布，底座33在竖向上通过三个竖向调节支撑体进行支撑。每一个竖向调节支撑体从下至上均依次包括脚垫35、挡板36、螺杆37以及螺纹套38，脚垫35上小下大，同时脚垫35的顶部开设有一个上大下小的圆锥形腔体。螺杆37的下端沿轴向凸出有一个球形部35a，该球形部35a由上至下插入圆锥形腔体内，并且该球形部35a的外表面与该圆锥形腔体的腔面贴合。
[0033] 挡板36由两个盖体相对拼合而成，两个盖体通过螺栓、螺钉或者
焊接固定连接成为一个组合体。挡板36的中部开有一个限位孔，该限位孔的孔壁与螺杆37的外表面转动贴合。挡板36的边缘向下凸出有凸缘36a，凸缘36a上设有呈水平或者斜向的螺纹固定孔36b，该凸缘36a的内侧壁与脚垫35的上部外壁转动贴合，而螺纹固定孔36b内旋拧有螺钉。通过上述设置，挡板36可将螺杆37的下端固定在脚垫35上。需要说明的是，本案中的转动贴合是指：螺杆37的外表面既与限位孔的孔壁贴合，同时螺杆37还能够沿轴向在限位孔中转动，这是上述结构所决定的特性，而本方案中两个物件之间采用转动贴合的方式均是属于这种结构方式，后续的
说明书部分中就不再对转动贴合的结构做出累赘的解释。
[0034] 螺纹套38通过螺钉与底座33固定连接，同时螺杆37与螺纹套38螺纹连接。通过旋转螺杆37，可促使底座33上升或者下降。而底座33在上升或者下降的过程中，螺杆37下端的球形部35a与圆锥形腔体形成转动贴合的结构，因此底座33在上升或者下降时，脚垫35和挡板36均处于静止状态。
[0035] 底座33的上表面开设有一个水准腔，而在水准腔的底部固定有安装板41，通过安装板41，在水准腔内固定安装有水准仪40，同时水准仪40通过型腔盖板39被限制在水准腔中。上述水准仪40用于对底座33的水平度进行测量。在具体使用时，通过分别旋转三个竖向支撑调节体的三根螺杆37，进而促使底座33被调整至水平，而水准仪40则用于直观显示底座33是否已经被调整至水平。
[0036] 底座33的中部从下往上还依次安装有旋转机构以及模拟测试机构。
[0037] 旋转机构包括同轴布设的轴套32、空心二轴31和空心一轴30。底座33上开设有一个安装孔，轴套32由上至下沿轴向插装至安装孔中，并且轴套32通过螺栓与底座33固定连接。也即轴套32的下部与底座33通过插装和螺栓进行固定。空心二轴31由上至下插入轴套32内、空心一轴30由上至下插入空心二轴31内，并且空心一轴30和空心二轴31均通过在轴套32的底部固定安装的挡圈34进行轴向限位。如图4所示，轴套32的中心孔为上大下小的多段式台阶孔；空心二轴31的外部呈台阶状，并且该空心二轴31的外壁与轴套32内部的台阶孔转动贴合，同时如图5所示，空心二轴31的上端面与轴套32的上部通过螺钉进行固定连接，该螺钉由上至下贯穿空心二轴31后、再与轴套32的上端部螺纹连接。空心二轴31的内部也为台阶孔；空心一轴30的外部也呈台阶状，并且该空心一轴30的外壁与空心一轴30内部的台阶孔转动贴合。而上述旋转机构的结构实现的是轴套32与底座33固定，空心一轴30通过空心二轴31实现可沿轴套32的轴向旋转，也即空心一轴30与轴套32转动配合，但是利用空心二轴31作为一个过渡件和损耗件，在维护时仅需要更换空心二轴31即可，而轴套32以及空心一轴30长期使用不用重新加工更换。
[0038] 如图5所示，轴套32上沿径向开设有一个螺纹紧定孔，空心一轴30的外壁沿周向设有一圈凹槽30a，该螺纹紧定孔沿径向一直贯通至凹槽30a。锁紧螺钉43旋拧入螺纹紧定孔并直接抵触凹槽30a的槽底后，锁紧螺钉43将限制空心一轴30转动，进而实现空心一轴30于轴套32之间固定连接，利用锁紧螺钉43将空心一轴30可拆卸连接到轴套32上。
[0039] 模拟测试机构包括基板1，基板1的中部通过螺栓与空心一轴30的上端固定连接。基板1上设置有主动组合体和随动组合体。为了减小主动组合体与随动组合体之间的重量差，可以在基板1靠近随动组合体的一侧固定安装
配重垫29以降低基板1的颠覆
力矩，利于平衡维持。
[0040] 主动组合体包括电机、编码器9、齿轮副8、第一传动轴14以及第一轴承座12。电机通过电机V型座2固定安装在基板1上，同时电机V型座2上安装有压线
块4和压线条
底板3，压线块4和压线条底板3用于对电机的
驱动器进行固定，而驱动器属于
驱动电机旋转的主要部件。电机的尾部安装有电机底部外罩5、电机底部外罩5与电机之间设有电机塑料罩6。
[0041] 本方案中，电机的外部套装有电机外套筒7，电机固定安装于电机外套筒7内部，仅电机的输出轴延伸至电机外套筒7外部。而电机外套筒7与电机塑料罩6和电机底部外罩5分别固定连接以后，电机塑料罩6和电机底部外罩5再与电机V型座2固定，进而实现将电机固定在电机V型座2上，电机外套筒7则通过卡箍7a实现与电机V型座2的固定。通过电机外套筒7的隔离，可以屏蔽电机磁场对地球磁场产生影响。
[0042] 第一轴承座12固定安装在基板1上，第一传动轴14通过轴承15转动连接在第一轴承座12上。电机的输出轴和第一传动轴14的轴向均水平布置，并且电机的输出轴和第一传动轴14共同与齿轮副8连接，实现电机的输出轴通过齿轮副8驱动第一传动轴14旋转。而第一传动轴14靠近电机的一端与编码器9连接，实现第一输出轴的转速传递至编码器9，即利用第一输出轴作为编码器9的输入端。编码器9与第一轴承座12之间安装有齿
轮罩11，编码器9通过编码器9
支架与齿轮罩11固定连接，而齿轮罩11与第一轴承座12固定连接，同时齿轮罩11将齿轮副8密封住。当然，编码器9并非一定要安装在齿轮罩11上，也可以直接固定在第一轴承座12或基板1上均可，这并不影响编码器9在本案中所起的作用。
[0043] 随动组合体包括第二轴承座22和第二传动轴21。如图1和图4所示，基板1上固定连接有滑槽板28，基板1沿第一传动轴14的轴向开设有滑槽，第二轴承座22的底部与滑槽板28滑动配合，同时第二轴承座22的底部通过滑槽与基板1滑动配合，而且第二轴承座22的底部还安装有固定螺栓13，固定螺栓13与滑槽连接。如图5所示，在基板1上开设的滑槽底部设有异型
螺母13a，第二轴承座22可以沿着滑槽的长方向在滑槽板28上水平滑动，但是通过异型螺母13a和固定螺栓13螺纹连接以后，就可以将第二轴承座22锁定或者固定在基板1上，而滑槽板28用于对第二轴承座22的滑动方向实现第一轴承座12与第二轴承座22的同轴定位，同时第二轴承座22通过该固定螺栓13实现在基板1的固定位置。
[0044] 第二传动轴21也是通过轴承15实现转动连接在第二轴承座22上，同时，第一传动轴14与第二传动轴21同回
转轴线。需要说明的是，第一传动轴14和第二传动轴21上均旋拧有锁紧螺母16，通过锁紧螺母16防止第一传动轴14沿第一轴承座12的轴向串动，同时也防止第二传动轴21沿第二传动轴21的轴向串动。锁紧螺母16为机械领域的常规设置，因此本实施例中不再赘述说明。
[0045] 第二传动轴21沿轴向开设有阶梯测试孔21b，该阶梯测试孔21b贯穿第二传动轴21的两端并且孔内设置有测试元器件，同时该阶梯测试孔21b远离第一传动轴14的孔段内壁沿轴向布置有若干个滑环26，一般情况下布置20-30个滑环26，同时第二轴承座22远离第一传动轴14的一侧螺栓连接有压线条27。需要说明的是：本方案中的滑环26的功能是用以在旋转状态下导电，当将测试线束通过压线条27固定在第二轴承座22上以后，第二传动轴21高速旋转，而测试线速需要将各类测试元器件的监测数据传递至电脑进行分析，势必需要滑环26这一结构。该滑环26结构在现有技术中也较为常见，类似无刷电机的接触片导电结构，因此仅作简单说明。
[0046] 第二传动轴21靠近第一传动轴14的一端同轴套装有第二转接头18，第一传动轴14靠近第二传动轴21的一端同轴套装有第一转接头17。因此在本案中，第一传动轴14、第一转接头17、第二转接头18以及第二传动轴21是同轴布置的。而待测试的智能弹则是由第一转接头17和第二转接头18进行同轴固定。如果仅仅是为了测试一种智能弹，那么本案中的第一转接头17与第二转接头18可以是常用的并且形状固定的夹紧件，该夹紧件仅用于对固定形状的
工件如智能弹、飞弹等进行夹紧。但是为了实现能够测试多种工件，因此本优化的方案中，设置了第一转接头17与第二转接头18作为过渡连接件：也即智能弹在被夹紧件装夹完成以后，夹紧件再通过第一转接头17与第二转接头18，分别实现与第一传动轴14和第二传动轴21的同轴固定，这样就可以减少夹紧件的复杂程度，进而实现降低制造夹紧件的成本。
[0047] 如图1-4所示，在本优化的方案中，第一转接头17通过逐渐增大的台阶孔套装在第一传动轴14上并通过螺钉进行轴向固定，属于常规的方式；但是第二转接头18则是通过圆柱形孔套装在第二传动轴21上，并通过定位键19和卡箍20进行轴向锁紧。上述结构实现第一转接头17与第一传动轴14固定连接以后，第一转接头17不可以沿着第一传动轴14的轴向移位，一旦移位则会导致第一转接头17与第一传动轴14的连接稳固性较差；而第二转接头18则可以沿着第二传动轴21的轴向实现细小的位移同时保证连接的稳固性较好。这是因为第二转接头18与第二传动轴21在周向上产生距离较小的相对位移以后，第二转接头18与第二传动轴21的圆柱形孔的孔径并未发生改变，因此不会影响第二转接头18与第二传动轴21连接的
稳定性。
[0048] 本案中，第二传动轴21上沿轴向开设有键槽21a，而定位键19则沿轴向与该键槽21a滑动配合。定位键19的一端通过螺钉与第二连接件进行锁紧固定、另一端也是通过螺钉或者焊接等与卡箍20进行固定连接。卡箍20在通过金属涨紧力抱紧在第二传动轴21上以后，即可实现将第二转接头18固定到第二传动轴21上，实现固定第二转接头18沿轴向与第二传动轴21之间的相对位置，也即通过定位键19和卡箍20，实现第二转接头18与第二传动轴21之间的固定位置可以微调。
[0049] 如图1和图2所示，轴套32的外壁沿周向刻制有一圈角度刻度32a，基板1上固定安装有指示箭头牌42，该角度刻度32a与指示箭头牌42匹配。当基板1绕轴套32旋转时，箭头指示牌将对准某一个刻度值，进而可以读取该角度值。本方案中，第二轴承座22的顶部固定有罗盘安装板23，而该罗盘安装板23上还固定安装有地质罗盘。通过地质罗盘，可以准确确定北向。因此，上述地质罗盘安装板23也并非唯一选择，如在第二轴承座22的顶部固定安装指北针、
电子罗盘等指北仪均是可以的，只要能够准确指示北方向即可。下面以具体的实施方式对本案的工作原理进行说明：
[0050] 本案中以待测试的智能弹为例，针对智能弹的姿态角及
角速度测试以对工作原理进行具体说明。但是需要明确的是，本案中的测试工装并非一定仅用于智能弹的测试，也可以用于如火箭弹、飞弹以及导弹的导引头等在空中飞行姿态的数据测试。
[0051] 将智能弹通过夹紧件固定至第一转接头17和第二转接头18上，并调整智能弹直至智能弹、夹紧件以及第一转接头17同轴，当然第一转接头17、第二转接头18、第一传动轴14以及第二传动轴21也是同轴布置。需要说明的是，基座绕轴套32旋转的回转轴线是垂直于智能弹的回转轴线的，而该智能弹的回转轴线也是水平设置的，也即智能弹的回转轴线平行于底座33。通过三个竖向调节支撑体，将底座33调节水平，底座33的盘面是否水平可通过水准仪40进行读取确认。底座33调整完毕以后，就可以进行下一步的测试安装。需要说明的是：底座33可以在智能弹安装固定至本案中的测试工装前进行、也可以在之后进行，这并不会影响测试结果。
[0052] 继续通过安装在第二轴承座22上的指北仪，精准确定北向。松开锁紧螺钉43并旋转基板1，直至智能弹的回转轴线与南北轴线平行，南北轴线由指北仪来进行确定，也即智能弹的回转轴线与指北仪的
指针方向平行。然后再通过锁紧螺钉43对基板1进行锁定，促使基板1通过锁紧螺钉43被固定在轴套32上，限制基板1转动。
[0053] 上述调整完毕以后，启动电机，电机通过齿轮副8驱动第一传动轴14旋转。而第一传动轴14驱动编码器9和智能弹做同步回转。编码器9将检测到旋转角度反馈至相应用于控制电机的
电路或者驱动仪器，进而通过电路或者驱动仪器实现对电机的转速闭环控制，检测控制电机的转速是否为测试条件下的转速，需要时可对电机的输出转速进行调整。
[0054] 在上述状态下，各类测试元器件将检测的数据通过滑环26传递至测试线束，并经由线束再将数据传递至电脑进行分析，进而完成高转速下智能弹的飞行旋转姿态的模拟测试过程。
[0055] 在上述实施过程中，为了提高测试精度，为此本案中的实施结构包括了对电机的屏蔽处理。具体为在电机的外部加装了电机外套筒7，利用该电机外套筒7以对电机产生的磁进行屏蔽，避免电机磁场向外
辐射，防止电机产生磁场对被测产品敏感周围的地球磁场带来的干扰，避免地球的磁场对电机的磁场产生作用和影响，尽可能的消除电机磁干扰进而提高测试精度。当然，为了进一步降低磁场干扰，用于制造底座33、竖向调节支撑体、旋转机构以及模拟测试机构的材料，也尽可能多的采用含
铁量低的铜或者铝，当然电机、电机外套筒7、水准仪40、编码器9和指北仪以外除外，电机外套筒7可采用软磁合金材料。因为铜或者铝的导磁率低，本领域技术人员可参考这一原则进行。
[0056] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
